JP6121591B2 - Qualitative and quantitative detection of microbial nucleic acids - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも第1対照核酸、または異なる濃度の第1および第2対照核酸を用いる、微生物核酸の定性的および定量的検出のための新規の方法および使用に関する。その方法は核酸の増幅、好ましくはポリメラーゼ連鎖反応に基づく。さらに、前記の方法および使用を実施するための構成要素を含むキットを提供する。   The present invention relates to a novel method and use for qualitative and quantitative detection of microbial nucleic acids using at least a first control nucleic acid, or different concentrations of first and second control nucleic acids. The method is based on nucleic acid amplification, preferably polymerase chain reaction. Further provided are kits comprising components for performing the methods and uses described above.

分子診断学の分野では、核酸増幅反応を用いる微生物核酸の検出および定量が重要な役割を果たしている。献血のC型肝炎ウィルス(HCV)、ヒト免疫不全ウィルス(HIV)、および/またはB型肝炎ウィルス(HBV)の存在に関する型にはまったスクリーニングは、核酸増幅および検出反応の大規模適用の一例である。後者は様々な異なる技法を含み、最も一般的に用いられる技法は、1984年にKary Mullisにより導入されたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)である。PCRに基づく分析に関する自動化された系は、しばしばPCRプロセスの間の生成物の増幅のリアルタイム検出を利用する。そのような方法への鍵は、レポーター基または標識を有する修飾オリゴヌクレオチドの使用である。   In the field of molecular diagnostics, the detection and quantification of microbial nucleic acids using nucleic acid amplification reactions plays an important role. Typed screening for the presence of donated hepatitis C virus (HCV), human immunodeficiency virus (HIV), and / or hepatitis B virus (HBV) is an example of a large-scale application of nucleic acid amplification and detection reactions is there. The latter includes a variety of different techniques, and the most commonly used technique is the polymerase chain reaction (PCR) introduced by Kary Mullis in 1984. Automated systems for PCR-based analysis often utilize real-time detection of product amplification during the PCR process. The key to such a method is the use of modified oligonucleotides with reporter groups or labels.

生物学的試料中の微生物核酸の定性的検出は、例えば個体の感染を認識するために重要である。それにより、微生物感染の検出のためのアッセイに関する1つの重要な要求は、偽陰性または偽陽性の結果を回避することであり、これはそのような結果がほぼ必然的にそれぞれの患者の処置に関する深刻な結果につながると考えられるためである。従って、特にPCRに基づく方法において、定性的内部対照核酸がその検出混合物に添加される。前記の対照は、試験結果の有効性を確証するために特に重要である:少なくとも微生物核酸に関する陰性結果の場合では、その定性的内部対照反応は与えられた設定内で反応を示さなければならず、すなわち、その定性的内部対照は検出されなければならず、そうでなければその試験自体が無効であると考えられる。しかし、定性的構成において、陽性の結果の場合には前記の定性的内部対照は必ずしも検出されなければならないわけではない。定性試験に関して、その反応の感度が保証されており、従って厳密に制御されていることは特に重要である。結果として、その定性的内部対照の濃度は、例えばわずかな阻害の状況においてさえもその定性的内部対照が検出されず、従ってその試験が無効になるように、比較的低くなければならない。   Qualitative detection of microbial nucleic acids in a biological sample is important, for example, to recognize an individual's infection. Thereby, one important requirement for assays for the detection of microbial infections is to avoid false negative or false positive results, which inevitably relate to the treatment of each patient. This is because it is considered to lead to a serious result. Thus, particularly in PCR-based methods, a qualitative internal control nucleic acid is added to the detection mixture. The above controls are particularly important to confirm the validity of the test results: at least in the case of negative results for microbial nucleic acids, the qualitative internal control reaction must show a response within a given setting. That is, the qualitative internal control must be detected, otherwise the test itself is considered invalid. However, in a qualitative configuration, the qualitative internal control does not necessarily have to be detected in the case of a positive result. For qualitative testing, it is particularly important that the sensitivity of the reaction is guaranteed and therefore strictly controlled. As a result, the concentration of the qualitative internal control must be relatively low so that, for example, even in the presence of slight inhibition, the qualitative internal control is not detected and thus the test is ineffective.

他方で、試料中の微生物核酸の単なる存在または非存在の検出に加えて、前記の核酸の量を決定することがしばしば重要である。例として、ウイルス疾患の病期および重症度をそのウイルス負荷量に基づいて評価することができる。さらに、あらゆる療法の監視は、その療法の成功を評価するために、個体の中に存在する病原体の量に基づく情報を必要とする。定量的アッセイに関して、微生物核酸の絶対量を決定するための基準としての役目を果たす定量標準核酸を導入する必要がある。定量は、外部較正を参照するか、または内部定量標準を提供するかのどちらかにより達成することができる。   On the other hand, in addition to detecting the mere presence or absence of microbial nucleic acid in a sample, it is often important to determine the amount of said nucleic acid. As an example, the stage and severity of a viral disease can be assessed based on its viral load. In addition, monitoring of any therapy requires information based on the amount of pathogens present in the individual in order to assess the success of that therapy. For quantitative assays, it is necessary to introduce a quantitative standard nucleic acid that serves as a reference for determining the absolute amount of microbial nucleic acid. Quantification can be accomplished either by reference to an external calibration or by providing an internal quantitation standard.

外部較正の場合、既知の量の同一または比較可能な核酸を用いる別の反応において標準曲線を作成する。続いて、微生物核酸の絶対量を、その分析される試料を用いて得られた結果の前記の標準関数との比較により決定する。しかし、外部較正は、可能性のある抽出手順、その多様な有効性、および可能性があり、そしてしばしばその増幅および/または検出反応を阻害する予測できない因子の存在がその対照において反映されないという不都合を有する。   In the case of external calibration, a standard curve is generated in another reaction using known amounts of the same or comparable nucleic acid. Subsequently, the absolute amount of microbial nucleic acid is determined by comparing the results obtained with the sample to be analyzed with the standard function. However, external calibration has the disadvantage that potential extraction procedures, their diverse effectiveness, and potential, and often the presence of unpredictable factors that inhibit the amplification and / or detection reactions are not reflected in the control. Have

この状況は、試料に関連するあらゆる作用に当てはまる。従って、抽出手順の不成功または試料に基づく他の要因により試料が陰性と判定される一方で検出および定量化されるべき微生物核酸が実際にはその試料中に存在するという可能性がある。   This situation applies to any action associated with the sample. Therefore, it is possible that the microbial nucleic acid to be detected and quantified is actually present in the sample while the sample is judged negative due to unsuccessful extraction procedures or other factors based on the sample.

これらの理由および他の理由のため、その試験反応自体に内部定量標準を添加するのが好都合である。その内部定量標準は、定量試験において少なくとも以下の2つの機能を有する:
i)それはその反応の有効性を監視する。
For these and other reasons, it is convenient to add an internal quantitative standard to the test reaction itself. The internal quantitative standard has at least two functions in quantitative tests:
i) It monitors the effectiveness of the reaction.

ii)それは力価計算における基準としての役目を果たし、従って阻害の作用を補正し、調製および増幅プロセスを制御してより正確な定量を可能にする。従って、標的が陰性である反応においてのみ陽性でなければならない定性試験における定性的内部対照核酸とは対照的に、定量試験における定量標準核酸は2つの機能を有する:反応対照および反応較正。従って、それは標的が陰性である反応および標的が陽性である反応の両方において陽性かつ有効でなければならない。   ii) It serves as a reference in titer calculations, thus correcting for the effects of inhibition and controlling the preparation and amplification process to allow more accurate quantification. Thus, in contrast to qualitative internal control nucleic acids in qualitative tests that must be positive only in reactions where the target is negative, quantitative standard nucleic acids in quantitative tests have two functions: reaction control and reaction calibration. Therefore, it must be positive and effective in both reactions where the target is negative and reactions where the target is positive.

それはさらに、高い核酸濃度の計算に関して信頼できる基準値を与えるのに適していなければならない。従って、その内部定量標準核酸の濃度は比較的高い必要がある。
その定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸は、競合的、非競合的または部分的に競合的であることができる。競合的な定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸は本質的にその標的と同じプライマー結合部位を有し、従って同じプライマーに関して標的として競合する。競合的構成の利点の中には、例えばそのアッセイに導入しなければならない異なるプライマーのセットがより少なく、従ってそれの費用および全体的な複雑さが低減されることがある。さらに、そのプライマーの機能性は、標的プライマー特異的である阻害作用として監視される。非競合的な定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸はその標的と異なるプライマー結合部位を有し、従って異なるプライマーに結合する。そのような構成の利点には、とりわけ、その反応混合物中の異なる核酸の1回の増幅事象があらゆる競合作用なしに互いに独立して起こることができるという事実が含まれる。部分的に競合的な内部定量標準核酸を用いるPCRでは、そのそれぞれの対照核酸および標的核酸の少なくとも1つが同じプライマーに関して競合するが、少なくとも1つの他の標的核酸は異なるプライマーに結合する。
It must also be suitable to give a reliable reference value for the calculation of high nucleic acid concentrations. Therefore, the concentration of the internal quantitative standard nucleic acid needs to be relatively high.
The qualitative internal control nucleic acid and / or internal quantification standard nucleic acid can be competitive, non-competitive or partially competitive. A competitive qualitative internal control nucleic acid and / or internal quantification standard nucleic acid has essentially the same primer binding site as its target and thus competes as a target for the same primer. Among the advantages of a competitive configuration, for example, there are fewer different primer sets that must be introduced into the assay, thus reducing its cost and overall complexity. Furthermore, the functionality of the primer is monitored as an inhibitory effect that is specific to the target primer. Non-competitive qualitative internal control nucleic acids and / or internal quantitation standard nucleic acids have different primer binding sites than their targets and thus bind to different primers. Advantages of such a configuration include, inter alia, the fact that a single amplification event of different nucleic acids in the reaction mixture can occur independently of each other without any competitive effects. In PCR using partially competitive internal quantitative standard nucleic acids, at least one of its respective control and target nucleic acids competes for the same primer, but at least one other target nucleic acid binds to a different primer.

上記で記述したような定量的および定性的アッセイの原理は互いと比較した場合に異なる要求を示すため、また様々な国における規制条件を考慮して、当技術において用いられる一般的なアプローチは、同じ標的核酸に関する別々の定量的および定性的アッセイの開発であった(例えばYang et al., J Agr Food Chem 2005, 53, 6222-6229を参照)。   Because the principles of quantitative and qualitative assays as described above present different requirements when compared to each other, and considering regulatory requirements in various countries, the general approach used in the art is Development of separate quantitative and qualitative assays for the same target nucleic acid (see, eg, Yang et al., J Agr Food Chem 2005, 53, 6222-6229).

本発明は、いくつかの利点を示す代わりの解決策を提供する。   The present invention provides an alternative solution that exhibits several advantages.

Yang et al., J Agr Food Chem 2005, 53, 6222-6229Yang et al., J Agr Food Chem 2005, 53, 6222-6229

本発明は、微生物核酸を同時に定性的および定量的に検出するための新規の方法および使用に関する。その方法は核酸の増幅、好ましくはポリメラーゼ連鎖反応に基づく。手短には、その微生物核酸の特定の配列部分および少なくとも第1対照核酸を、1種類以上の特異的なプライマーペアを用いて増幅および検出する。従って、本発明の1つの主題は以下のことである:
生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、前記
の方法は以下のことを含む:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)少なくとも第1対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸および前記の対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することおよび前記の対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の増幅産物により生成する、前記の対照核酸および前記の微生物核酸の濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、ここで前記の対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。
The present invention relates to novel methods and uses for the simultaneous qualitative and quantitative detection of microbial nucleic acids. The method is based on nucleic acid amplification, preferably polymerase chain reaction. Briefly, a specific sequence portion of the microbial nucleic acid and at least a first control nucleic acid are amplified and detected using one or more specific primer pairs. Accordingly, one subject of the present invention is the following:
A method for the simultaneous detection and quantification of microbial nucleic acids in a biological sample, said method comprising:
a) isolating and purifying said microbial nucleic acid;
b) one or more primer pairs that specifically hybridize to at least a first control nucleic acid, to a separate sequence portion of said microbial nucleic acid, and to a separate sequence portion of said control nucleic acid, and one or more of these Providing a reaction mixture comprising a probe that specifically hybridizes to each of the sequences amplified by the primer pairs, wherein the microbial nucleic acid and the control nucleic acid hybridize to different probes;
c) adding the biological sample to the reaction mixture;
d) performing one or more cycle steps, wherein the cycle step comprises an amplification step, the amplification step comprising one or more amplification products derived from said microbial nucleic acid if present in said sample; And generating an amplification product derived from the control nucleic acid, wherein the cycling step includes a hybridization step, wherein the hybridization step converts the sequence amplified by the primer pair into the probe. Wherein the probes are labeled with a donor fluorescent moiety and a corresponding acceptor fluorescent moiety, each of the probes having a different fluorescent dye;
e) detecting and measuring a fluorescent signal produced by the amplification product, which is proportional to the concentration of the control nucleic acid and the microbial nucleic acid, wherein the presence of the amplification product of the control nucleic acid is amplified with respect to the microbial nucleic acid; It shows that amplification is occurring in the reaction mixture even in the absence of product.

図1aは、市販のCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HIV−1検査の定量的リアルタイムPCR反応に関する内部対照増殖曲線をグラフにおいて示す。そのPCR反応は、5log10の範囲に及ぶHIV−1標的濃度および標的陰性試料を含んでいた。高い標的濃度がその反応中に存在する場合(“標的高陽性”参照)、その内部定量標準核酸(QS)により到達される蛍光レベルは、HIV−1標的が存在しないPCR反応(“標的陰性”参照)の場合におけるよりも有意に低い。そのQSは、定量的結果の出力に関して力価を計算することが可能であるために、全ての標的濃度において有効でなければならないので、そのQSに関する最小蛍光強度レベル設定(“RFImin”)は低い。3種類の市販の検査:COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HBV、HCVおよびHIV−1における定量的結果の出力に関するRFIminの設定を、表1において示す。FIG. 1a graphically shows an internal control growth curve for a quantitative real-time PCR reaction of a commercial COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HIV-1 test. The PCR reaction included HIV-1 target concentrations ranging from 5 log 10 and target negative samples. If a high target concentration is present in the reaction (see “Target High Positive”), the fluorescence level reached by the internal quantification standard nucleic acid (QS) is determined by the PCR reaction without the HIV-1 target (“Target Negative”). Significantly lower than in the case of reference). The minimum fluorescence intensity level setting (“RFImin”) for the QS is low because the QS must be valid at all target concentrations in order to be able to calculate the titer with respect to the output of quantitative results. . The RFImin settings for the output of quantitative results in three commercial tests: COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HBV, HCV and HIV-1 are shown in Table 1. 図1bは、市販のCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HIV−1検査のリアルタイムPCR反応に関する内部対照増殖曲線をグラフにおいて示す。全てのPCR反応はHIV−1標的陰性試料を含んでいた。その内部対照増殖曲線の蛍光レベルは狭い範囲内に束ねられており(bundled)、その定性的内部対照核酸(IC)に関する最小蛍光強度レベル設定(“RFImin”)は高い。標的陽性反応において、そのICはRFIminよりも下であってよく、無効となってよい;標的の存在下では、そのPCR反応に関する結果はなお有効である。COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HBV、HCVおよびHIV−1検査に関する定性的結果の出力に関して最適化されたRFIminの設定を、表1において示す。FIG. 1b graphically shows an internal control growth curve for a real-time PCR reaction of a commercial COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HIV-1 test. All PCR reactions included HIV-1 target negative samples. The fluorescence level of the internal control growth curve is bundled within a narrow range, and the minimum fluorescence intensity level setting (“RFImin”) for the qualitative internal control nucleic acid (IC) is high. In a target positive reaction, the IC may be below RFImin and may be ineffective; in the presence of the target, the results for the PCR reaction are still valid. The optimized RFImin settings for the output of qualitative results for the COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HBV, HCV and HIV-1 tests are shown in Table 1. 図2は、armored RNA粒子の生成を示す:armored RNA粒子の生成のための発現ベクターおよびarmored RNA粒子の電子顕微鏡観察。armored RNA粒子は大腸菌(E.coli)中で組み立てられる。lac−オペロンの導入後、MS−2バクテリオファージのMS−2コートタンパク質の遺伝子、対照配列、パッケージングシグナルおよびTrrnBターミネーターの上流のプラスミド配列が含まれるmRNAが転写される。コートタンパク質が翻訳された後、その粒子の組成物は自然に1コピーのmRNAのパッキングを起こす。FIG. 2 shows the generation of armored RNA particles: expression vector for generation of armored RNA particles and electron microscopic observation of armored RNA particles. Armored RNA particles are assembled in E. coli. Following the introduction of the lac-operon, an mRNA containing the MS-2 bacteriophage MS-2 coat protein gene, control sequence, packaging signal and plasmid sequence upstream of the TrrnB terminator is transcribed. After the coat protein is translated, the composition of the particles spontaneously packs one copy of mRNA. 図3は、HCV標的、第1対照核酸および第2対照核酸を含有するリアルタイムPCR反応に関して得られた正規化された増殖曲線を示す。FIG. 3 shows the normalized growth curve obtained for a real-time PCR reaction containing an HCV target, a first control nucleic acid and a second control nucleic acid. 図4aは、HCV−RNAおよびQSの同時増幅を示す。QSおよびHCV−RNA両方の蛍光強度は、標準シグナルをもたらす反応(図4b参照)におけるよりも低い。FIG. 4a shows simultaneous amplification of HCV-RNA and QS. The fluorescence intensity of both QS and HCV-RNA is lower than in the reaction that yields a standard signal (see Figure 4b). 図4bは、HCV−RNAおよびQSの同時増幅を示す。両方の反応は結果として標準蛍光強度をもたらす。比較のため、抑制された蛍光曲線を有する図4aを参照;その2つの図における異なる強度も留意されたい。FIG. 4b shows simultaneous amplification of HCV-RNA and QS. Both reactions result in standard fluorescence intensity. For comparison, see FIG. 4a with a suppressed fluorescence curve; note also the different intensities in the two figures.

本発明は、先行技術を越える多数の利点を示す。特に、本発明はそのように同じ試薬を用いるあらゆる所与の微生物核酸に関する定性的および定量的アッセイの一般的な設計を可能にする。   The present invention exhibits numerous advantages over the prior art. In particular, the present invention allows the general design of qualitative and quantitative assays for any given microbial nucleic acid using such same reagents.

一部の態様において、上記で記述した第1対照核酸は内部定量標準核酸および定性的内部対照核酸の両方の役目を果たすことができる。従って、それは2つの別々の試験または試験キットそれぞれの必要性を排除する。2つの別々の試験の実施は追加の採血により患者に負担をかけ、その定量および定性試験が両方とも費用の払い戻しがある場合にはその健康管理システムに追加の費用を負わせる可能性がある。さらに、定量および定性試験両方に関して結果が出るまでの時間が、順次行なう定性的および定量的試験と比較した場合に低減する。   In some embodiments, the first control nucleic acid described above can serve as both an internal quantitative standard nucleic acid and a qualitative internal control nucleic acid. Thus, it eliminates the need for each of two separate tests or test kits. The performance of the two separate tests burdens the patient with additional blood collections and can incur additional costs to the health care system if both the quantitative and qualitative tests are reimbursed. Furthermore, the time to results for both quantitative and qualitative tests is reduced when compared to sequential qualitative and quantitative tests.

好ましくは、前記の第1対照核酸は定性的および定量的結果を得るための異なる基準に従って評価される。好ましい態様において、リアルタイムPCRの間に得られた生データの同じセットを2つの異なる試験パラメーター設定に対して分析する。有効な定性的対照核酸に関して適用される定性的試験パラメーター設定は、定量的結果の出力に必要な内部定量標準に関して適用されるパラメーター設定と比較してより厳密である。定量反応における内部定量標準核酸に関する設定は、標的の存在がその内部定量標準核酸のそれぞれの増殖曲線に影響を及ぼし得るほど厳密であることはできない(図1a参照)。   Preferably, said first control nucleic acid is evaluated according to different criteria for obtaining qualitative and quantitative results. In a preferred embodiment, the same set of raw data obtained during real-time PCR is analyzed against two different test parameter settings. The qualitative test parameter settings applied for valid qualitative control nucleic acids are more rigorous compared to the parameter settings applied for internal quantitation standards required for output of quantitative results. The settings for the internal quantitative standard nucleic acid in the quantitative reaction cannot be so strict that the presence of the target can affect the respective growth curve of the internal quantitative standard nucleic acid (see FIG. 1a).

従って、本発明の好ましい態様は上記で記述した方法であり、ここでその第1対照核酸は、定量標準核酸として、または定性的内部対照核酸としての役目を果たすために、異なる基準に従って分析される。   Accordingly, a preferred embodiment of the present invention is the method described above, wherein the first control nucleic acid is analyzed according to different criteria to serve as a quantitative standard nucleic acid or as a qualitative internal control nucleic acid. .

他の態様において、以下の理由により、第1および第2対照核酸を異なる濃度で用いることが好都合である可能性がある:通常、定量試験における内部定量標準核酸(単数または複数)は、それらが高濃度の標的核酸を有する試料においてもなお増幅および検出されるように、ある程度高い濃度を有する。従って、時には、特にその増幅反応が部分的に抑制されている場合、検出限界(LOD)に近い低い陽性の試料の検出のための対照としてのそれの使用可能性は与えられない。その場合、高度に濃縮された対照核酸はそれぞれのアッセイの十分な感度の尺度としての役目を果たすことができない。   In other embodiments, it may be advantageous to use the first and second control nucleic acids at different concentrations for the following reasons: Usually, the internal quantitative standard nucleic acid (s) in a quantitative test are It has a somewhat high concentration so that it can still be amplified and detected in a sample with a high concentration of target nucleic acid. Thus, sometimes it is not possible to use it as a control for the detection of low positive samples close to the limit of detection (LOD), especially if the amplification reaction is partially suppressed. In that case, the highly enriched control nucleic acid cannot serve as a measure of sufficient sensitivity for the respective assay.

従って、本発明の好ましい観点は以下のものである:
生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、前記の方法は以下のことを含む:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸ならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の第1対照核酸および前記の微生物核酸の増幅産物により生成する、それらの濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、および/または同時に前記の第2対照核酸の前記の増幅産物により生成された蛍光シグナルを検出し、ここで前記の第2対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。
Accordingly, preferred aspects of the present invention are:
A method for the simultaneous detection and quantification of microbial nucleic acids in a biological sample, said method comprising:
a) isolating and purifying said microbial nucleic acid;
b) one or more primer pairs that specifically hybridize to different concentrations of the first and second control nucleic acids, to separate sequence portions of the microbial nucleic acid, and to separate sequence portions of the control nucleic acid, and Provided is a reaction mixture comprising a probe that specifically hybridizes to each of the sequences amplified by one or more of these primer pairs, wherein said microbial nucleic acid and said first control nucleic acid and said second control The nucleic acid hybridizes to different probes;
c) adding the biological sample to the reaction mixture;
d) performing one or more cycle steps, wherein the cycle step comprises an amplification step, the amplification step comprising one or more amplification products derived from said microbial nucleic acid if present in said sample; And generating an amplification product derived from the first control nucleic acid and the second control nucleic acid, wherein the cycling step comprises a hybridization step, wherein the hybridization step comprises said primer pair Hybridizing the sequences amplified by the above probes, wherein the probes are labeled with a donor fluorescent moiety and a corresponding acceptor fluorescent moiety, each of the probes having a different fluorescent dye;
e) detecting and measuring fluorescent signals proportional to their concentration produced by the amplification product of the first control nucleic acid and the microbial nucleic acid and / or simultaneously by the amplification product of the second control nucleic acid. The generated fluorescent signal is detected, where the presence of the amplification product of the second control nucleic acid indicates that amplification is occurring in the reaction mixture even in the absence of the amplification product for the microbial nucleic acid.

本発明に従う、同じ対照試薬内での異なる濃度の第1および第2対照核酸の利用は、上記で述べた問題を克服する。より低い、または最も低い濃度を有する核酸は定性的アッセイに関する定性的内部対照核酸に対応しており、陰性の結果が有効か否かを判定する能力を確実にし、すなわち陰性の結果はその内部対照核酸が検出されない場合は無効である。   The use of different concentrations of the first and second control nucleic acids in the same control reagent according to the present invention overcomes the problems noted above. Nucleic acids with lower or lowest concentrations correspond to qualitative internal control nucleic acids for qualitative assays, ensuring the ability to determine whether a negative result is valid, i.e. a negative result is its internal control Invalid if no nucleic acid is detected.

本発明によれば、当業者は、単一のアッセイで両方を実施することによる定量的および定性的構成を開発すること、従って開発費用を低減すること、必要とする物質および労働力がより少ないこと、製造費用を低減すること、ならびにアッセイを確立するのに必要な時間も削減することの間の相乗作用を利用することができる。さらに、追加の採血により患者に負担をかける患者の二重の検査が避けられ、定量および定性試験が両方とも費用の払い戻しがある場合にはその健康管理システムに関する費用も低減される。   According to the present invention, those skilled in the art will develop quantitative and qualitative configurations by performing both in a single assay, thus reducing development costs, requiring less material and labor A synergy between reducing manufacturing costs, as well as reducing the time required to establish an assay. In addition, double patient testing, which burdens the patient with additional blood collection, is avoided, and the costs associated with the health care system are reduced if both quantitative and qualitative testing are reimbursed.

その定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸は、競合的、非競合的または部分的に競合的であることができる。
“競合的”は、プライマーを含む増幅反応において、それぞれの対照核酸および標的核酸(単数または複数)が少なくとも本質的に同じプライマー結合部位を有し、従って同じプライマーに関して競合することを意味する。競合的構成の利点の中には、例えばそのアッセイに導入しなければならない異なるプライマーのセットがより少なく、従ってそれの費用および全体的な複雑さが低減されることがある。さらに、そのプライマーの機能性は、標的プライマー特異的である阻害作用として監視される。
The qualitative internal control nucleic acid and / or internal quantification standard nucleic acid can be competitive, non-competitive or partially competitive.
“Competitive” means that in an amplification reaction involving primers, each control nucleic acid and target nucleic acid (s) have at least essentially the same primer binding site and thus compete for the same primers. Among the advantages of a competitive configuration, for example, there are fewer different primer sets that must be introduced into the assay, thus reducing its cost and overall complexity. Furthermore, the functionality of the primer is monitored as an inhibitory effect that is specific to the target primer.

“非競合的”は、そのそれぞれの対照核酸および標的核酸(単数または複数)が異なるプライマー結合部位を有し、従って異なるプライマーに結合することを意味する。そのような構成の利点には、とりわけ、その反応混合物中の異なる核酸の1回の増幅事象があらゆる競合作用なしに互いに独立して起こることができるという事実が含まれる。   “Non-competitive” means that its respective control and target nucleic acid (s) have different primer binding sites and thus bind to different primers. Advantages of such a configuration include, inter alia, the fact that a single amplification event of different nucleic acids in the reaction mixture can occur independently of each other without any competitive effects.

“部分的に競合的”は、そのそれぞれの対照核酸およびその標的核酸の少なくとも1つが同じプライマーに関して競合するが、少なくとも1つの他の標的核酸は異なるプライマーに結合することを意味する。   “Partially competitive” means that at least one of its respective control nucleic acid and its target nucleic acid competes for the same primer, but at least one other target nucleic acid binds to a different primer.

本発明の方法(単数または複数)に従って、内部定量標準核酸を第1対照核酸として用いることにより、試料特異的な阻害作用だけでなく、おそらく定量標準核酸および微生物核酸に関する増幅および検出反応を同時に妨げる試料非特異的な阻害作用(標的領域に無関係な阻害)も均一化され(leveled)、結果としてより正確な力価がもたらされる。“内部”は、その第1対照核酸が、別々の実験においてではなく、その微生物核酸と
同じ反応混合物内で増幅、検出および定量化されることを意味する。
According to the method (s) of the present invention, the internal quantification standard nucleic acid is used as the first control nucleic acid to simultaneously prevent not only sample-specific inhibitory effects, but also amplification and detection reactions, possibly with respect to the quantification standard nucleic acid and the microbial nucleic acid. Sample non-specific inhibitory effects (inhibition independent of target region) are also leveled, resulting in more accurate titers. “Internal” means that the first control nucleic acid is amplified, detected and quantified in the same reaction mixture as the microbial nucleic acid, but not in a separate experiment.

本発明の別の好ましい観点は上記で記述した方法であり、ここでその第1対照核酸は定量標準核酸であり、その第2対照核酸は定性的内部対照核酸である。
当業者は、同じ実験から信頼できる定性的情報だけでなく場合により同等に信頼できる定量的情報も引き出すことができる。従って、別の観点において本発明は以下のものに関する:
さらに以下のことを含む、上記で記述した方法:
工程e)において、前記の微生物核酸および前記の第1対照核酸により生成されたシグナルの比較により、前記の生物学的試料中の前記の微生物核酸の量を決定する。
Another preferred aspect of the invention is the method described above, wherein the first control nucleic acid is a quantitative standard nucleic acid and the second control nucleic acid is a qualitative internal control nucleic acid.
One skilled in the art can derive not only reliable qualitative information from the same experiment, but also quantitative information that is equally reliable in some cases. Accordingly, in another aspect, the invention relates to:
The method described above, further including:
In step e), the amount of the microbial nucleic acid in the biological sample is determined by comparing the signals generated by the microbial nucleic acid and the first control nucleic acid.

好ましい態様において、その第1対照核酸および第2対照核酸は本質的に同じ配列を有する。好ましくは、それらは同じプライマー結合部位を有するが、異なるプローブ結合部位を有する。   In a preferred embodiment, the first control nucleic acid and the second control nucleic acid have essentially the same sequence. Preferably they have the same primer binding site but different probe binding sites.

これは、その定性的および定量的測定のための対照核酸が、同じ選択された結合配列に基づき、アッセイの性能に関して、およびその分析物の配列(単数または複数)の点から見て、同じ好都合な特性を共有することができるという利点を与える。   This is because the control nucleic acid for its qualitative and quantitative measurements is based on the same selected binding sequence, with the same convenience in terms of assay performance and in terms of its analyte sequence (s). Give the advantage of sharing unique properties.

一般に用いられる分子生物学および核酸化学の技法は当技術分野の技術の範囲内であり、文献において説明されている。例えば、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ニューヨーク州コールドス
プリングハーバー, 1989, Gait, M.J.(編者)1984; Nucleic Acid Hybridization, Hames, B.D., and Higgins, S.J.(編者)1984; およびシリーズ、Methods in Enzymology, Academic Press, Inc.を参照。
Commonly used molecular biology and nucleic acid chemistry techniques are within the skill of the art and are described in the literature. For example, Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989, Gait, MJ (editor) 1984; Nucleic Acid Hybridization, Hames, BD, and Higgins, SJ (Editor) 1984; and series, Methods in Enzymology, Academic Press, Inc.

“同時に”は、本発明の意味において、例えば核酸の検出および定量化のような2つの作用が同じ反応または反応混合物内で実施されることを意味する。
“反応混合物”は、本発明において用いられる場合、少なくとも生物学的反応または化学反応を促進するための全ての構成要素を含む。それはあらゆる分離した区画なしの単一の体積であり、すなわち、前記の“反応混合物”中に存在する全ての構成要素は、互いに直接接触している。
“Simultaneously” in the sense of the present invention means that two actions are carried out in the same reaction or reaction mixture, for example the detection and quantification of nucleic acids.
A “reaction mixture”, as used in the present invention, includes at least all components for promoting a biological or chemical reaction. It is a single volume without any separate compartments, i.e. all components present in said "reaction mixture" are in direct contact with each other.

“生物学的試料”は、天然起源のあらゆる試料であることができる。好ましくは、“生物学的試料”はヒトに由来し、それは体液である。本発明の好ましい態様において、その“生物学的試料”は血液である。   A “biological sample” can be any sample of natural origin. Preferably, the “biological sample” is derived from a human and is a body fluid. In a preferred embodiment of the invention, the “biological sample” is blood.

当技術で既知であるように、“ヌクレオシド”は塩基−糖の組み合わせである。ヌクレオシドの塩基部分は通常は複素環式塩基である。そのような複素環式塩基の2つの最も一般的な種類は、プリン類およびピリミジン類である。   As is known in the art, a “nucleoside” is a base-sugar combination. The base portion of the nucleoside is usually a heterocyclic base. The two most common types of such heterocyclic bases are purines and pyrimidines.

“ヌクレオチド”は、さらにヌクレオシドの糖部分に共有結合したホスフェート基を含む“ヌクレオシド”である。ペントフラノシル糖が含まれる“ヌクレオシド”に関して、そのホスフェート基はその糖の2’、3’または5’ヒドロキシル部分のいずれかに結合していることができる。“ヌクレオチド”は、“オリゴヌクレオチド”、より一般的には本明細書において“オリゴマー化合物”または“ポリヌクレオチド”と表され、より一般的には“ポリマー化合物”と表されるものの“単量体単位”である。上記のものに関する別の一般的な表現は、デオキシリボ核酸(DNA)およびリボ核酸(RNA)である。   A “nucleotide” is a “nucleoside” that further includes a phosphate group covalently linked to the sugar moiety of the nucleoside. For “nucleosides” that include a pentofuranosyl sugar, the phosphate group can be linked to either the 2 ′, 3 ′ or 5 ′ hydroxyl moiety of the sugar. “Nucleotide” is an “oligonucleotide”, more commonly referred to herein as an “oligomer compound” or “polynucleotide”, and more commonly a “monomer” of what is referred to as a “polymer compound”. Unit ”. Another common expression for the above is deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA).

本発明によれば、“オリゴマー化合物”は“単量体単位”からなる化合物であり、それ
は“ヌクレオチド”のみ、または“非天然化合物”(下記参照)、より具体的には“修飾ヌクレオチド”(または“ヌクレオチド類似体”)もしくは“非ヌクレオチド化合物”のみ、またはそれらの組み合わせであってよい。“オリゴヌクレオチド”および“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は、本発明の文脈において“オリゴマー化合物”の亜集団である。
According to the present invention, an “oligomer compound” is a compound consisting of “monomer units”, which is either “nucleotides” only, or “non-natural compounds” (see below), more specifically “modified nucleotides” ( Or “nucleotide analogue”) or “non-nucleotide compound” alone, or a combination thereof. “Oligonucleotides” and “modified oligonucleotides” (or “oligonucleotide analogs”) are a subpopulation of “oligomer compounds” in the context of the present invention.

この発明の文脈において、用語“オリゴヌクレオチド”は、“単量体単位”としての複数の“ヌクレオチド”から形成された“ポリヌクレオチド”を指し、すなわち、“オリゴヌクレオチド”は、“単量体単位”を有するリボ核酸(RNA)およびデオキシリボ核酸(DNA)の“オリゴマー化合物”または“ポリマー化合物”の特定の亜集団に属する。そのホスフェート基は一般にその“オリゴヌクレオチド”のヌクレオシド間主鎖を形成するものとして言及される。RNAおよびDNAの通常の結合または主鎖は、3’から5’へのホスホジエステル結合である。   In the context of this invention, the term “oligonucleotide” refers to a “polynucleotide” formed from a plurality of “nucleotides” as “monomer units”, ie, “oligonucleotide” refers to “monomer units”. Belongs to a specific subpopulation of “oligomer compounds” or “polymer compounds” of ribonucleic acid (RNA) and deoxyribonucleic acid (DNA). The phosphate group is generally referred to as forming the internucleoside backbone of the “oligonucleotide”. The normal linkage or backbone of RNA and DNA is a 3 'to 5' phosphodiester linkage.

本発明に従う“オリゴヌクレオチド”および“修飾オリゴヌクレオチド”(下記参照)は、主に当技術で記述されており当業者に既知であるように合成することができる。特定の配列のオリゴマー化合物を調製するための方法は当技術で既知であり、それには例えば適切な配列のクローニングおよび制限処理(restriction)、ならびに直接的な化学合成が含まれる。化学合成法には、例えばNarang S. A. et al., Methods in Enzymology 68 (1979) 90-98により記述されたホスホトリエステル法、Brown E. L., et al.,
Methods in Enzymology 68 (1979) 109-151により開示されたホスホジエステル法、Beaucage et al., Tetrahedron Letters 22 (1981) 1859において開示されたホスホルアミダ
イト法、Garegg et al., Chem. Scr. 25 (1985) 280-282において開示されたH−ホスホ
ネート法、および米国特許第4,458,066号において開示された固体支持体法が含まれてよ
い。
“Oligonucleotides” and “modified oligonucleotides” (see below) according to the present invention can be synthesized as described primarily in the art and known to those skilled in the art. Methods for preparing oligomeric compounds of a specific sequence are known in the art and include, for example, cloning and restriction of appropriate sequences, and direct chemical synthesis. Chemical synthesis methods include, for example, the phosphotriester method described by Narang SA et al., Methods in Enzymology 68 (1979) 90-98, Brown EL, et al.,
Methods in Enzymology 68 (1979) 109-151, the phosphodiester method disclosed in Beaucage et al., Tetrahedron Letters 22 (1981) 1859, the phosphoramidite method, Garegg et al., Chem. Scr. 25 ( 1985) 280-282 and the H-phosphonate method disclosed in US Pat. No. 4,458,066 may be included.

上記で記述した方法に関して、その核酸は二本鎖または一本鎖の形で存在することができ、それによりその二本鎖核酸はその方法が実施される前に加熱により変性し(すなわち熱変性)、すなわち一本鎖になる。   With respect to the methods described above, the nucleic acid can be present in double-stranded or single-stranded form, so that the double-stranded nucleic acid is denatured by heating (ie, heat-denatured) before the method is performed. ), That is, a single strand.

別の態様において、プライマーおよび/またはそのプローブは化学的に修飾されてよく、すなわちそのプライマーおよび/またはそのプローブは修飾されたヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物を含む。そのプローブまたはそのプライマーは、従って修飾オリゴヌクレオチドである。   In another embodiment, the primer and / or its probe may be chemically modified, i.e., the primer and / or its probe comprises a modified nucleotide or non-nucleotide compound. The probe or its primer is therefore a modified oligonucleotide.

“修飾ヌクレオチド”(または“ヌクレオチド類似体”)はいくつかの修飾により天然の“ヌクレオチド”と異なるが、なお塩基、ペントフラノシル糖、ホスフェート部分、塩基様、ペントフラノシル糖様およびホスフェート様の部分、またはそれらの組み合わせからなる。例えば、“標識”を“ヌクレオチド”の塩基部分に結合させることができ、それにより“修飾ヌクレオチド”が得られる。“ヌクレオチド”中の天然塩基を例えば7−デアザプリンにより置き換えることもでき、それによっても“修飾ヌクレオチド”が得られる。用語“修飾ヌクレオチド”または“ヌクレオチド類似体”は、本出願において互換的に用いられる。“修飾ヌクレオシド”(または“ヌクレオシド類似体”)は、上記で“修飾ヌクレオチド”(または“ヌクレオチド類似体”)に関して概説したような様式でのいくつかの修飾により天然の“ヌクレオシド”と異なる。   “Modified nucleotides” (or “nucleotide analogs”) differ from natural “nucleotides” by some modifications, but still include bases, pentofuranosyl sugars, phosphate moieties, base-like, pentofuranosyl sugar-like and phosphate-like It consists of a part or a combination thereof. For example, a “label” can be attached to the base moiety of a “nucleotide”, resulting in a “modified nucleotide”. Natural bases in “nucleotides” can also be replaced by, for example, 7-deazapurine, which also results in “modified nucleotides”. The terms “modified nucleotide” or “nucleotide analog” are used interchangeably in this application. “Modified nucleosides” (or “nucleoside analogs”) differ from natural “nucleosides” by several modifications in the manner as outlined above for “modified nucleotides” (or “nucleotide analogs”).

“非ヌクレオチド化合物”は天然の“ヌクレオチド”と異なるが、それはこの発明の意味においてなお−“ヌクレオチド”と同様に−“オリゴマー化合物”の“単量体単位”であることができる。従って、“非ヌクレオチド化合物”は“ヌクレオチド”と共に“オリゴマー化合物”を形成することができなければならない。さらに“非ヌクレオチド化合物
”は塩基様、ペントフラノシル糖様またはホスフェート様の部分を含有することができるが、それらの全てが“非ヌクレオチド化合物”中に同時に存在するわけではない。
“Non-nucleotide compounds” are different from natural “nucleotides”, but in the sense of this invention—as well as “nucleotides” —can be “monomer units” of “oligomer compounds”. Thus, “non-nucleotide compounds” must be able to form “oligomeric compounds” with “nucleotides”. In addition, “non-nucleotide compounds” can contain base-like, pentofuranosyl sugar-like or phosphate-like moieties, but not all of them are present simultaneously in the “non-nucleotide compound”.

“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は“オリゴマー化合物”の別の特定の亜集団に属し、1個以上の“ヌクレオチド”、1個以上の“非ヌクレオチド化合物”または“修飾ヌクレオチド”を“単量体単位”として有する。従って、用語“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は実質的に“オリゴヌクレオチド”に類似した様式で機能する構造を指し、本出願全体にわたって互換的に用いられている。合成の視点から、“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は、例えばホスフェート主鎖、リボース単位またはヌクレオチド塩基の適切な修飾による“オリゴヌクレオチド”の化学修飾により作ることができる(Uhlmann and Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543; Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134)。代表的な修飾には、ホスホジエステルヌクレオシド
間結合の代わりのホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、メチルホスホネート、ホスホトリエステルもしくはホスホルアミデートヌクレオシド間結合;天然のプリンおよびピリミジン塩基の代わりにデアザ−もしくはアザ−プリンおよび−ピリミジン、5もしくは6位に置換基を有するピリミジン塩基;2、6もしくは8位もしくは7位(7−デアザプリン類として)に変更された置換基を有するプリン塩基;アルキル−、アルケニル−、アルキニルもしくはアリール部分、例えば低級アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、もしくはフェニル、ベンジル、ナフチルのようなアリール基を有する塩基;例えばそれらの2’位に置換基を有する糖類;または炭素環式もしくは非環式の糖類似体が含まれる。この発明の精神と調和する他の修飾は、当業者には既知である。そのような“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は、天然の“オリゴヌクレオチド”(または天然の線に沿った合成“オリゴヌクレオチド”)と機能的に互換性があるが構造的に異なるものとして最もよく記述される。より詳細には、典型的な修飾がVerma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134またはWO 02/12263において開示されている。加えて、ヌクレオシド単位がヌクレオシド間ホスフェートまたは糖ホスフェート結合の代わりをする基を通して連結されている修飾を行うことができる。そのような結合には、Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134において開示されている結合が含まれる。ヌクレオシド単位を連結するためにホス
フェート結合以外が利用される場合、そのような構造も“オリゴヌクレオシド”と記述されてきた。
“Modified oligonucleotides” (or “oligonucleotide analogs”) belong to another specific subpopulation of “oligomer compounds”, one or more “nucleotides”, one or more “non-nucleotide compounds” or “modified nucleotides”. "As a" monomer unit ". Thus, the term “modified oligonucleotide” (or “oligonucleotide analog”) refers to a structure that functions in a manner substantially similar to “oligonucleotide” and is used interchangeably throughout this application. From a synthetic point of view, “modified oligonucleotides” (or “oligonucleotide analogs”) can be made by chemical modification of “oligonucleotides”, eg by appropriate modification of the phosphate backbone, ribose units or nucleotide bases (Uhlmann and Peyman, Chemical Reviews 90 (1990) 543; Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134). Typical modifications include phosphorothioate, phosphorodithioate, methylphosphonate, phosphotriester or phosphoramidate internucleoside linkages instead of phosphodiester internucleoside linkages; deaza- or azaa instead of natural purine and pyrimidine bases. -Purine and -pyrimidine pyrimidine bases having substituents in the 5 or 6 position; purine bases having substituents changed in the 2, 6 or 8 position or 7 position (as 7-deazapurines); alkyl-, alkenyl- Alkynyl or aryl moieties such as lower alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, or aryl such as phenyl, benzyl, naphthyl Contained or carbocyclic or acyclic sugar analogs; for example saccharides having their 2 'position a substituent; base having a. Other modifications consistent with the spirit of this invention are known to those skilled in the art. Such “modified oligonucleotides” (or “oligonucleotide analogues”) are structurally compatible with natural “oligonucleotides” (or synthetic “oligonucleotides” along the natural line) but structurally Are best described as different. More particularly, typical modifications are disclosed in Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134 or WO 02/12263. In addition, modifications can be made in which nucleoside units are linked through groups that substitute for internucleoside phosphate or sugar phosphate linkages. Such linkages include those disclosed in Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134. Such structures have also been described as “oligonucleosides” when other than phosphate linkages are used to link the nucleoside units.

“核酸”および“標的核酸”または“微生物核酸”は、当業者に既知であるような“ヌクレオチド”のポリマー化合物である。“標的核酸”または“微生物核酸”は、本明細書において、分析されるべき試料中の“核酸”、すなわち試料中のその存在、非存在および/または量を決定するべき“核酸”を意味するように用いられる。従って、この場合はその核酸が標的であり、従って“標的核酸”と表すこともできる。本発明によれば、その標的核酸は微生物由来であるため、その標的核酸は“微生物核酸”とも呼ばれる。例えば、血液がHCVを含有しているかどうかを決定しなければならない場合、その“標的核酸”または“微生物核酸”はHCVの核酸である。   “Nucleic acid” and “target nucleic acid” or “microbial nucleic acid” are polymeric compounds of “nucleotides” as known to those skilled in the art. “Target nucleic acid” or “microbial nucleic acid” as used herein means “nucleic acid” in a sample to be analyzed, ie, “nucleic acid” whose presence, absence and / or amount in a sample is to be determined. Used as follows. Therefore, in this case, the nucleic acid is the target, and therefore can also be expressed as “target nucleic acid”. According to the present invention, since the target nucleic acid is derived from a microorganism, the target nucleic acid is also referred to as “microbial nucleic acid”. For example, if it must be determined whether blood contains HCV, the “target nucleic acid” or “microbial nucleic acid” is an HCV nucleic acid.

“微生物”はあらゆるウイルス、細菌、古細菌(archaean)、真菌またはあらゆる単細胞真核生物を意味する。
“微生物の”は、“微生物”に由来する、または属することを意味する。
“Microorganism” means any virus, bacterium, archaean, fungus or any unicellular eukaryote.
“Microbial” means derived from or belonging to “microorganism”.

“検出する”は、特定の対象、例えば標的またはシグナルの存在または非存在を決定することを意味する。
“定量化する”は、特定の対象、例えば標的またはシグナルの量を決定することを意味
する。
“Detecting” means determining the presence or absence of a particular object, eg, a target or signal.
“Quantifying” means determining the amount of a particular subject, eg, a target or signal.

“測定する”は、特定の対象、例えば標的またはシグナルの少なくとも相対的な値を決定することを意味する。
第1および第2対照核酸を用いる本発明の特定の態様の意味において、その第1対照核酸は“内部定量標準核酸”としての役目を果たす。“内部定量標準核酸”は“核酸”であり、従って当業者に既知であるような“ヌクレオチド”のポリマー化合物である。“内部定量標準核酸”の場合では、その核酸は同時に“その反応の有効性に関する対照として、および定量する”ための、すなわちその“標的核酸”または“微生物核酸”の量を決定するための基準として用いるのに適切であり、そのように用いられる。この目的に関して、その“内部定量標準核酸”はその“標的核酸”または“微生物核酸”と一緒に全ての可能性のある試料調製工程を経る。さらに、それはその方法全体を通してその同じ反応混合物内で処理される。その“内部定量標準核酸”は、直接または間接的に、その標的核酸の存在下または非存在下の両方において検出可能なシグナルを生成しなければならない。この目的に関して、その“内部定量標準核酸”の濃度は、それぞれの試験において、感度を損なわないように、しかし例えば非常に高い標的濃度においても検出可能なシグナルを生成するように、注意深く最適化されなければならない。好ましくは、その“内部定量標準核酸”、すなわちその第1対照核酸に関する濃度範囲は、反応あたり100コピー〜反応あたり100000コピーの範囲を含むであろう。その“内部定量標準核酸”の可能性のある濃度は、例えばHIVに関して:1000コピー/反応、HCVに関して:7500コピー/反応であってよいが、これらの濃度は当業者に既知であるようにその特定のアッセイに適合されてよい。そのそれぞれのアッセイの検出限界(LOD)の点では、その“内部定量標準核酸”に関する濃度範囲は好ましくは20〜5000×LOD、より好ましくは20〜1000×LOD、最も好ましくは20〜500×LODである。反応混合物中のその“内部定量標準核酸”の終濃度は、成し遂げられる定量的測定範囲に依存する。その“内部定量標準核酸”は、例えばDNA、RNAまたはPNA、armored DNAまたはarmored RNA、およびそれらの修飾された形態であることができる。
“Measuring” means determining at least the relative value of a particular object, eg, target or signal.
In the sense of a particular embodiment of the invention using a first and second control nucleic acid, the first control nucleic acid serves as an “internal quantification standard nucleic acid”. An “internal quantitative standard nucleic acid” is a “nucleic acid” and is therefore a polymer compound of “nucleotides” as known to those skilled in the art. In the case of an “internally quantified standard nucleic acid”, the nucleic acid is simultaneously “as a control and quantifying for the effectiveness of the reaction”, ie a criterion for determining the amount of its “target nucleic acid” or “microbial nucleic acid”. Is suitable for use as such. For this purpose, the “internal quantification standard nucleic acid” goes through all possible sample preparation steps together with its “target nucleic acid” or “microbial nucleic acid”. Furthermore, it is processed in the same reaction mixture throughout the process. The “internal quantification standard nucleic acid” must produce a detectable signal, either directly or indirectly, both in the presence or absence of the target nucleic acid. For this purpose, the concentration of the “internally quantified standard nucleic acid” has been carefully optimized in each test so as not to impair sensitivity but to produce a detectable signal, for example even at very high target concentrations. There must be. Preferably, the concentration range for that “internally quantified standard nucleic acid”, ie the first control nucleic acid, will comprise a range of 100 copies per reaction to 100,000 copies per reaction. Possible concentrations of the “internal quantification standard nucleic acid” may be, for example, for HIV: 1000 copies / reaction, for HCV: 7500 copies / reaction, but these concentrations are as known to those skilled in the art. It may be adapted to a specific assay. In terms of the limit of detection (LOD) of the respective assay, the concentration range for the “internally quantified standard nucleic acid” is preferably 20-5000 × LOD, more preferably 20-1000 × LOD, most preferably 20-500 × LOD. It is. The final concentration of that “internal quantitative standard nucleic acid” in the reaction mixture depends on the quantitative measurement range to be achieved. The “internal quantification standard nucleic acid” can be, for example, DNA, RNA or PNA, armored DNA or armored RNA, and modified forms thereof.

さらに、本発明の意味において、その第2対照核酸は“定性的内部対照核酸”としての役目を果たす。“定性的内部対照核酸”は、定性的検出アッセイの試験結果の有効性を確証するために特に重要である:少なくとも陰性の結果の場合では、その定性的内部対照核酸が検出されなければならず、そうでなければその試験自体が機能していないと考えられる。しかし、定性的構成において、陽性の結果の場合にはその定性的内部対照核酸は必ずしも検出されなければならないわけではない。定性試験に関して、その反応の感度が保証されており、従って厳密に制御されていることが重要である。結果として、その定性的内部対照核酸の濃度は、わずかな阻害の状況においてさえもその試験が無効であると考えられるように、比較的低くなければならない。それは、それぞれのアッセイおよびその感度に注意深く適合させなければならない。好ましくは、その“定性的内部核酸”、すなわちその第2対照核酸に関する濃度範囲は、反応あたり1コピー〜反応あたり1000コピーの範囲を含む。そのそれぞれのアッセイの検出限界(LOD)に関して、それの濃度は好ましくはアッセイのLOD〜そのLODの25倍の値である。より好ましくは、それは2×〜20×LOD、または2×〜15×LOD、または2×〜10×LODである。さらにもっと好ましくは、それは3×〜7×LODである。   Furthermore, in the sense of the present invention, the second control nucleic acid serves as a “qualitative internal control nucleic acid”. A “qualitative internal control nucleic acid” is particularly important to confirm the validity of a test result of a qualitative detection assay: at least in the case of a negative result, the qualitative internal control nucleic acid must be detected Otherwise, the test itself may not be functioning. However, in a qualitative configuration, in the case of a positive result, the qualitative internal control nucleic acid does not necessarily have to be detected. For qualitative testing, it is important that the sensitivity of the reaction is guaranteed and therefore strictly controlled. As a result, the concentration of the qualitative internal control nucleic acid must be relatively low so that the test is considered ineffective even in the presence of slight inhibition. It must be carefully adapted to each assay and its sensitivity. Preferably, the concentration range for that “qualitative internal nucleic acid”, ie the second control nucleic acid, comprises a range of 1 copy per reaction to 1000 copies per reaction. With respect to its respective assay limit of detection (LOD), its concentration is preferably between the LOD of the assay and 25 times its LOD. More preferably, it is 2x to 20x LOD, or 2x to 15x LOD, or 2x to 10x LOD. Even more preferably, it is 3 × -7 × LOD.

“検出限界”または“LOD”は、予め定められたヒット率(hitrate)を有する試料中の核酸の最も低い検出可能な量または濃度を意味する。低い“LOD”は高感度に相当し、高い“LOD”は低感度に相当する。その“LOD”は通常は、特にその核酸がウイルス核酸である場合には単位“cp/ml”により、またはIU/mlとしてのどちらかで表される。“cp/ml”は“ミリリットルあたりのコピー数”を意味し、ここで“コピー”はそれぞれの核酸のコピーである。IU/mlは“国際単位/ml”を表し
、WHO標準を指す。標的に応じて、臨床的分子診断アッセイにおけるLODの値は典型的には1000cp/ml未満である。好ましくは、本発明の状況において実施されるアッセイにおけるLODは1〜500cp/mlである。
“Detection limit” or “LOD” means the lowest detectable amount or concentration of nucleic acid in a sample having a predetermined hit rate. Low “LOD” corresponds to high sensitivity, and high “LOD” corresponds to low sensitivity. The “LOD” is usually expressed either by the unit “cp / ml” or as IU / ml, especially if the nucleic acid is a viral nucleic acid. “Cp / ml” means “number of copies per milliliter”, where “copy” is a copy of each nucleic acid. IU / ml stands for “international units / ml” and refers to the WHO standard. Depending on the target, LOD values in clinical molecular diagnostic assays are typically less than 1000 cp / ml. Preferably, the LOD in an assay performed in the context of the present invention is between 1 and 500 cp / ml.

LOCを計算するための広く用いられている方法は、“プロビット分析”である。それは、刺激(用量)および量子的(quantal)(全か無か)応答の間の関係を分析する方法である。典型的な量子的応答実験において、動物のグループに異なる用量の薬物を与える。それぞれの用量レベルでの死亡パーセントを記録する。次いで、これらのデータをプロビット分析を用いて分析することができる。プロビットモデルは、応答パーセントが累積正規分布として用量の対数と関連していると仮定する。すなわち、用量の対数は、その累積正規から死亡パーセントを読み取るための変数として用いることができる。他の確率分布ではなくその正規分布を用いることは、可能な用量の高い終端および低い終端において予測される応答率に影響を及ぼすが、中央付近ではほとんど影響を有しない。   A widely used method for calculating LOC is “probit analysis”. It is a method of analyzing the relationship between stimulus (dose) and quantum (total or none) responses. In a typical quantum response experiment, groups of animals are given different doses of drug. Record the percent mortality at each dose level. These data can then be analyzed using probit analysis. The probit model assumes that the percent response is related to the log of dose as a cumulative normal distribution. That is, the logarithm of dose can be used as a variable to read percent mortality from its cumulative normal. Using the normal distribution rather than other probability distributions affects the expected response rate at the high and low ends of the possible dose, but has little effect near the middle.

“プロビット分析”は、異なる“ヒット率”で適用され得る。当技術で既知であるように、“ヒット率”は一般にパーセント[%]で表され、分析物の特定の濃度における陽性結果の百分率を示す。従って、例えば、LODを95%ヒット率で測定でき、これは、そのLODは有効な結果の95%が陽性である設定に関して計算されることを意味する。   “Probit analysis” can be applied at different “hit rates”. As is known in the art, “hit rate” is generally expressed as a percentage [%] and indicates the percentage of positive results at a particular concentration of analyte. Thus, for example, LOD can be measured at 95% hit rate, which means that LOD is calculated for a setting where 95% of valid results are positive.

用語“プライマー”は、本明細書において当業者に既知であるように用いられ、“オリゴマー化合物”、主に“オリゴヌクレオチド”を指すが、鋳型依存性DNAポリメラーゼによるDNA合成を“始動させる(prime)”ことができる“修飾オリゴヌクレオチド”、すなわち、例えばそのオリゴヌクレオチドの3’末端が遊離3’−OH基を提供し、それにさらなる“ヌクレオチド”が鋳型依存性DNAポリメラーゼにより結合されて、3’から5’へのホスホジエステル結合が確立され、それによりデオキシヌクレオシド三リン酸が用いられ、それによりピロホスフェートが放出されるものも指す。   The term “primer” is used herein as known to those skilled in the art and refers to “oligomer compound”, primarily “oligonucleotide”, but “prime” DNA synthesis by a template-dependent DNA polymerase. ) "Can be" modified oligonucleotide ", i.e., for example, the 3 'end of the oligonucleotide provides a free 3'-OH group to which further" nucleotide "is coupled by a template-dependent DNA polymerase, Also refers to those in which a phosphodiester bond from to 5 'is established, whereby deoxynucleoside triphosphates are used, thereby releasing the pyrophosphate.

用語“プローブ”も本発明の文脈においてオリゴヌクレオチドであるが、以下の特定の機能を有する:それは反応混合物中の他の核酸に、好ましくはそれらの検出を可能にするためにハイブリダイズする。従って、好ましくはそれらのプローブは特定の核酸に特異的に結合する。プローブは好ましくは少なくとも1個の標識を有する。プローブは例えば異なる色素で、そのそれぞれのプローブを互いに独立して検出および測定できるように標識することができる。   The term “probe” is also an oligonucleotide in the context of the present invention, but has the following specific function: it hybridizes to other nucleic acids in the reaction mixture, preferably to allow their detection. Accordingly, preferably those probes bind specifically to a particular nucleic acid. The probe preferably has at least one label. The probes can be labeled, for example with different dyes, so that each probe can be detected and measured independently of each other.

しばしば“レポーター基”と呼ばれる“標識”は、一般に核酸、特に“オリゴマー化合物”または“修飾オリゴヌクレオチド”およびそれに結合したあらゆる核酸をその試料の残りの部分から識別可能にする基である(“標識”が結合している核酸は、標識した核酸結合化合物、標識プローブまたは単にプローブと呼ぶこともできる)。本発明に従う好ましい標識は蛍光標識であり、それは例えばフルオレセイン色素、ローダミン色素、シアニン色素、およびクマリン色素のような“蛍光色素”である。本発明に従う好ましい“蛍光色素”は、FAM、HEX、CY5、JA270、Cyan、CY5.5、LC−Red
640、LC−Red 705である。
A “label”, often referred to as a “reporter group”, is a group that generally makes it possible to distinguish nucleic acids, in particular “oligomer compounds” or “modified oligonucleotides” and any nucleic acids bound to them from the rest of the sample (“label” The nucleic acid to which “is bound” can also be referred to as a labeled nucleic acid binding compound, a labeled probe, or simply a probe). A preferred label according to the present invention is a fluorescent label, which is a “fluorescent dye” such as, for example, a fluorescein dye, a rhodamine dye, a cyanine dye, and a coumarin dye. Preferred “fluorescent dyes” according to the invention are FAM, HEX, CY5, JA270, Cyan, CY5.5, LC-Red.
640, LC-Red 705.

上記で記述した方法に関して、その核酸は二本鎖または一本鎖の形で存在することができ、それによりその二本鎖核酸はその方法が実施される前に加熱により変性し(すなわち熱変性)、すなわち一本鎖になる。   With respect to the methods described above, the nucleic acid can be present in double-stranded or single-stranded form, so that the double-stranded nucleic acid is denatured by heating (ie, heat-denatured) before the method is performed. ), That is, a single strand.

別の好ましい態様において、プライマーおよび/またはプローブは化学的に修飾されてよく、すなわちそのプライマーおよび/またはそのプローブは修飾されたヌクレオチドまたは非ヌクレオチド化合物を含む。そのプローブまたはそのプライマーは、従って修飾オ
リゴヌクレオチドである。
In another preferred embodiment, the primer and / or probe may be chemically modified, i.e., the primer and / or probe comprises a modified nucleotide or non-nucleotide compound. The probe or its primer is therefore a modified oligonucleotide.

“検出可能なシグナル”は、“微生物核酸”、“内部対照核酸”または“定性的標準核酸”のような化合物により“生成され”、その化合物をその試料の残りの部分から識別可能にするシグナルである。本発明によれば、前記の“検出可能なシグナル”は定量化することができ、または定性的様式で分析することができる。“検出可能なシグナル”は、例えば放射性であり、または発光シグナルのように光学的であることができる。本発明に従う好ましい“検出可能なシグナル”は、“蛍光色素”により放出される蛍光シグナルである。   A “detectable signal” is a signal that is “generated” by a compound such as “microbial nucleic acid”, “internal control nucleic acid” or “qualitative standard nucleic acid” and that makes the compound distinguishable from the rest of the sample. It is. According to the present invention, the “detectable signal” can be quantified or analyzed in a qualitative manner. A “detectable signal” can be, for example, radioactive or optical, such as a luminescent signal. A preferred “detectable signal” according to the present invention is a fluorescent signal emitted by a “fluorescent dye”.

PCR反応の“阻害”または“抑制”は、試料の大部分において観察される標準的な反応と比較してより効率の低いPCR反応を意味する。その“阻害”または“抑制”作用は、対照および/または標的に関する増殖曲線の低減した蛍光レベルにおいて、遅延したCT値において、その増殖曲線の傾きの変化において、その反応特性の転換点または他の特徴における変化においてのいずれかで見ることができる。その“阻害”または“抑制”作用は、変化した試料調製の有効性、試料に関連する作用、可能性がありそしてしばしば予測できないその増幅および/または検出反応を阻害する因子の存在、ならびに他の理由の結果もたらされ得る。従って、抽出手順の不成功または他の試料に基づく要因により試料が陰性と判定される一方で検出および定量化されるべき微生物核酸が実際にはその試料中に存在することがある可能性がある。   “Inhibition” or “suppression” of a PCR reaction refers to a PCR reaction that is less efficient compared to the standard reaction observed in the majority of samples. The “inhibiting” or “suppressing” effect may be due to a reduced fluorescence level of the growth curve for the control and / or target, at a delayed CT value, at a change in the slope of the growth curve, It can be seen either in the change in characteristics. Its “inhibition” or “suppression” effect may be due to altered sample preparation effectiveness, sample-related effects, the presence of potentially and often unpredictable factors that inhibit the amplification and / or detection reactions, and other This can result in a reason. Thus, microbial nucleic acids to be detected and quantified may actually be present in the sample while the sample is judged negative due to unsuccessful extraction procedures or other sample-based factors .

“生成すること”は、直接または間接的にもたらすことを意味する。従って、“検出可能なシグナル”の文脈において、“生成すること”は、例えば蛍光シグナルを放出する蛍光色素の場合において“直接もたらすこと”、または“誘発すること”もしくは“誘導すること”の意味で“間接的にもたらすこと”を意味することができる;例えば、“蛍光色素”などの“標識”により、または“蛍光色素”などの“標識”を有する核酸プローブにより、“検出可能なシグナル”を“生成する”“微生物核酸”。   “Generating” means providing directly or indirectly. Thus, in the context of “detectable signal”, “generating” means “directly bringing on” or “inducing” or “inducing”, for example in the case of a fluorescent dye that emits a fluorescent signal. Means “indirectly”; eg, “detectable signal” by a “label” such as “fluorescent dye” or by a nucleic acid probe having a “label” such as “fluorescent dye” "Generate" "microbial nucleic acid".

当業者に既知であるように、プライマーおよびプローブの文脈における用語“特異的な”または“特異的にハイブリダイズする”は、別個の核酸に“特異的な”プライマーまたはプローブがストリンジェントな条件下でその核酸に結合するという意味を含む。好ましくは、本発明に従う方法において用いられるプライマーおよびプローブは、その微生物核酸および/またはその第1および第2対照核酸の配列の一部と少なくとも80%同一である。   As known to those skilled in the art, the terms “specific” or “specifically hybridize” in the context of primers and probes refer to conditions under which a “specific” primer or probe for a separate nucleic acid is stringent. In the sense that it binds to the nucleic acid. Preferably, the primers and probes used in the method according to the invention are at least 80% identical to a part of the sequence of the microbial nucleic acid and / or the first and second control nucleic acids.

“ポリメラーゼ連鎖反応”(PCR)は、数ある参考文献の中でも米国特許第4,683,202号、第4,683,195号、第4,800,159号、および第4,965,188号において開示されており、本発明に従う方法に用いられる最も好ましい核酸増幅技法である。PCRは典型的には選択された核酸鋳型(例えば、DNAまたはRNA)に結合する2種類以上のオリゴヌクレオチドプライマーを用いる。本発明において有用なプライマーには、微生物核酸または定量標準核酸の核酸配列内で核酸合成の開始点として作用することができるオリゴヌクレオチドが含まれる。プライマーは一般に用いられる方法による制限消化物から精製することができ、またはそれは合成により生成することができる。そのプライマーは好ましくは増幅における最大効率のために一本鎖であるが、プライマーは二本鎖であることができる。二本鎖プライマーをまず変性させ、すなわち鎖を分離するための処理をする。二本鎖核酸の変性の1つの方法は加熱によるものである。“熱安定性ポリメラーゼ”は熱安定性であるポリメラーゼ酵素であり、すなわちそれは、鋳型に相補的なプライマー伸長産物の形成を触媒し、二本鎖鋳型核酸の変性が達成されるのに必要な時間、高温にさらされた際に、不可逆的に変性することがない酵素である。一般に、その合成はそれぞれのプライマーの3’末端において開始され、その鋳型鎖に沿って5’から3’への方向に進行する。熱安定
性ポリメラーゼは、サーマス・フラバス(Thermus flavus)、T.ルベール(T.ruber)、T.サーモフィラス(T.thermophilus)、T.アクアチカス(T.aquaticus)、T.ラクテウス(T.lacteus)、T.ルーベンス(T.rubens)、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)、およびメタノサーマス・フェルビダス(Methanothermus fervidus)から単離されてきた。それでもなお、熱安定性でないポリメラーゼも、その酵素が補充されるならば、PCRアッセイにおいて用いることができる。鋳型核酸が二本鎖である場合、それをPCRにおいて鋳型として用いることができる前に、2つの鎖を分離する必要がある。鎖の分離は、物理的、化学的または酵素的手段を含めたあらゆる適当な変性法により成し遂げることができる。それらの核酸鎖を分離する1つの方法は、その核酸をそれが大部分変性される(例えば、50%、60%、70%、80%、90%または95%より多くが変性される)まで加熱することを伴う。鋳型核酸を変性させるために必要な加熱条件は、例えば緩衝塩濃度ならびに変性させる核酸の長さおよびヌクレオチド組成に依存するであろうが、典型的には、温度および核酸の長さなどの反応の特徴に応じた時間、約90℃から約105℃までの範囲である。変性は典型的には約3秒〜4分(例えば5秒〜2分30秒、または10秒〜1.5分)実施される。二本鎖鋳型核酸を熱により変性させる場合、その反応混合物を、それぞれのプライマーが前記の微生物核酸および/または内部標準核酸上のそれの標的配列にアニーリングするのを促進する温度まで冷却させる。アニーリングの温度は、通常は約35℃から約75℃まで(例えば約40℃から約70℃まで;約45℃から約66℃まで)である。アニーリングの時間は、約5秒から約1分まで(例えば、約10秒から約50秒まで;約15秒から約40秒まで)であることができる。次いでその反応混合物を、前記ポリメラーゼの活性が促進または最適化される温度、すなわちそのアニーリングしたプライマーから伸長が起きて前記の微生物核酸および/または内部標準核酸に相補的な産物が生成されるのに十分な温度に調節する。その温度は、核酸鋳型にアニーリングしているそれぞれのプライマーから伸長産物が合成されるのに十分であるべきだが、伸長産物をそれの相補的な鋳型から変性させるほど高くてはならない(例えば、その伸長のための温度は一般に約35°から80℃まで(例えば、約40℃から約75℃まで;約45℃から約72℃まで)の範囲である)。伸長時間は、約5秒から約5分まで(例えば約10秒から約3分まで;約15秒から約2分まで;約20秒から約1分まで)であることができる。新たに合成された鎖は二本鎖分子を形成し、それは次の反応工程で用いられ得る。鎖分離、アニーリング、および伸長の工程は、その微生物核酸および/または内部標準核酸に対応する望まれる量の増幅産物が生成されるのに必要なだけ多く繰り返すことができる。その反応における制限要因は、その反応中に存在するプライマー、熱安定性酵素、およびヌクレオシド三リン酸の量である。そのサイクル工程(すなわち、変性、アニーリング、および伸長)は、好ましくは少なくとも1回繰り返される。検出における使用に関して、サイクル工程の回数は、例えばその試料の性質に依存するであろう。その試料が核酸の複雑な混合物である場合、検出に十分な標的配列を増幅するために、より多くのサイクル工程が必要とされるであろう。一般にそのサイクル工程を少なくとも約20回繰り返すが、40回、60回、さらに100回ほどの多数回、繰り返してもよい。
“Polymerase chain reaction” (PCR) is disclosed in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159, and 4,965,188, among other references, and is the most preferred nucleic acid for use in the method according to the present invention. Amplification technique. PCR typically uses two or more oligonucleotide primers that bind to a selected nucleic acid template (eg, DNA or RNA). Primers useful in the present invention include oligonucleotides that can act as a starting point for nucleic acid synthesis within the nucleic acid sequence of a microbial or quantitative standard nucleic acid. The primer can be purified from restriction digests by commonly used methods, or it can be produced synthetically. The primer is preferably single stranded for maximum efficiency in amplification, but the primer can be double stranded. First, the double-stranded primer is denatured, that is, treated to separate the strands. One method of denaturing double stranded nucleic acids is by heating. A “thermostable polymerase” is a polymerase enzyme that is thermostable, ie it catalyzes the formation of a primer extension product complementary to the template and the time required for the denaturation of the double-stranded template nucleic acid to be achieved. It is an enzyme that does not irreversibly denature when exposed to high temperatures. In general, the synthesis is initiated at the 3 ′ end of each primer and proceeds in the 5 ′ to 3 ′ direction along the template strand. Thermostable polymerases are described in Thermus flavus, T. et al. T. ruber, T. T. thermophilus, T. et al. Aquaticus, T. aquaticus T. lacteus, T. It has been isolated from T. rubens, Bacillus stearothermophilus, and Methanothermus fervidus. Nevertheless, polymerases that are not thermostable can also be used in PCR assays if the enzyme is supplemented. If the template nucleic acid is double stranded, it is necessary to separate the two strands before it can be used as a template in PCR. Strand separation can be accomplished by any suitable denaturing method including physical, chemical or enzymatic means. One method of separating the nucleic acid strands is to have the nucleic acid denatured to a large extent (eg, more than 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% denatured). With heating. The heating conditions necessary to denature the template nucleic acid will depend on, for example, the buffer salt concentration and the length and nucleotide composition of the nucleic acid to be denatured, but typically the reaction conditions such as temperature and nucleic acid length. Depending on the characteristics, the time ranges from about 90 ° C. to about 105 ° C. Denaturation is typically performed for about 3 seconds to 4 minutes (eg, 5 seconds to 2 minutes 30 seconds, or 10 seconds to 1.5 minutes). When the double-stranded template nucleic acid is denatured by heat, the reaction mixture is cooled to a temperature that promotes the annealing of each primer to its target sequence on the microbial nucleic acid and / or internal standard nucleic acid. The annealing temperature is usually from about 35 ° C to about 75 ° C (eg, from about 40 ° C to about 70 ° C; from about 45 ° C to about 66 ° C). The time for annealing can be from about 5 seconds to about 1 minute (eg, from about 10 seconds to about 50 seconds; from about 15 seconds to about 40 seconds). The reaction mixture is then allowed to elongate from the annealed primer to produce a product complementary to the microbial nucleic acid and / or internal standard nucleic acid at a temperature at which the polymerase activity is promoted or optimized. Adjust to a sufficient temperature. The temperature should be sufficient for the extension product to be synthesized from each primer annealed to the nucleic acid template, but not so high that the extension product is denatured from its complementary template (e.g., its The temperature for stretching is generally in the range from about 35 ° to 80 ° C. (eg, from about 40 ° C. to about 75 ° C .; from about 45 ° C. to about 72 ° C.). The extension time can be from about 5 seconds to about 5 minutes (eg, from about 10 seconds to about 3 minutes; from about 15 seconds to about 2 minutes; from about 20 seconds to about 1 minute). The newly synthesized chain forms a double-stranded molecule that can be used in the next reaction step. The strand separation, annealing, and extension steps can be repeated as many times as necessary to produce the desired amount of amplification product corresponding to the microbial nucleic acid and / or internal standard nucleic acid. The limiting factors in the reaction are the amount of primer, thermostable enzyme, and nucleoside triphosphate present in the reaction. The cycling steps (ie denaturation, annealing, and extension) are preferably repeated at least once. For use in detection, the number of cycle steps will depend, for example, on the nature of the sample. If the sample is a complex mixture of nucleic acids, more cycling steps will be required to amplify sufficient target sequence for detection. Generally, the cycle process is repeated at least about 20 times, but may be repeated as many times as 40, 60, or even 100 times.

PCRとは別の核酸増幅反応には、リガーゼ連鎖反応(LCR;Wu D. Y. and Wallace
R. B., Genomics 4 (1989) 560-69;およびBarany F., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88
(1991)189-193);ポリメラーゼリガーゼ連鎖反応(Barany F., PCR Methods and Applic. 1 (1991) 5-16);Gap−LCR(WO 90/01069);修復連鎖反応(EP 0439182 A2)、3SR(Kwoh D. Y. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86 (1989) 1173-1177; Guatelli J.C., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990) 1874-1878; WO 92/08808
)、およびNASBA(米国特許第5,130,238号)が含まれる。さらに、鎖置換増幅(S
DA)、転写媒介性増幅(TMA)、およびQ−ベータ−増幅(総説に関して、例えばWhelen A. C. and Persing D. H., Annu. Rev. Microbiol. 50 (1996) 349-373; Abramson
R. D. and Myers T. W., Curr Opin Biotechnol 4 (1993) 41-47を参照)がある。
For nucleic acid amplification reactions other than PCR, ligase chain reaction (LCR; Wu DY and Wallace
RB, Genomics 4 (1989) 560-69; and Barany F., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88
(1991) 189-193); polymerase ligase chain reaction (Barany F., PCR Methods and Applic. 1 (1991) 5-16); Gap-LCR (WO 90/01069); repair chain reaction (EP 0439182 A2), 3SR (Kwoh DY et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86 (1989) 1173-1177; Guatelli JC, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990) 1874-1878; WO 92/08808
), And NASBA (US Pat. No. 5,130,238). In addition, strand displacement amplification (S
DA), transcription-mediated amplification (TMA), and Q-beta-amplification (for review, see, eg, Whelen AC and Persing DH, Annu. Rev. Microbiol. 50 (1996) 349-373; Abramson
RD and Myers TW, Curr Opin Biotechnol 4 (1993) 41-47).

適切な核酸検出方法は当業者に既知であり、Sambrook J. et al., Molecular Cloning:
A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(ニューヨーク州コール
ドスプリングハーバー) 1989、およびAusubel F. et al.: Current Protocols in Molecular Biology 1987, J. Wiley and Sons(ニューヨーク)のような標準的な教科書に記述されている。核酸検出工程を行う前に、例えば沈殿工程のようなさらなる精製工程があってもよい。その検出方法には、二本鎖DNAの中にインターカレートし、その後それの蛍光を変化させるエチジウムブロミドのような、特異的な色素の結合またはインターカレーションが含まれてよいが、それに限定されない。その精製された核酸を、場合により制限消化した後に電気泳動法により分離し、その後、可視化することもできる。特定の配列に対するオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションおよびそれに続くそのハイブリッドの検出を利用する、プローブに基づくアッセイもある。当業者に既知のさらなる工程の後にその核酸を配列決定することも可能である。好ましい鋳型依存性核酸ポリメラーゼは、Z05 DNAポリメラーゼおよびその変異体である。本発明において有用な他の鋳型依存性核酸ポリメラーゼは、TaqポリメラーゼおよびTthポリメラーゼである。本発明に従う方法に有用なさらに他の核酸ポリメラーゼは、当業者には既知である。
Suitable nucleic acid detection methods are known to those skilled in the art, and Sambrook J. et al., Molecular Cloning:
Described in standard textbooks such as A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (Cold Spring Harbor, NY) 1989, and Ausubel F. et al .: Current Protocols in Molecular Biology 1987, J. Wiley and Sons (New York) Has been. Prior to performing the nucleic acid detection step, there may be a further purification step, for example a precipitation step. Such detection methods may include, but are not limited to, binding or intercalation of specific dyes, such as ethidium bromide that intercalates into double stranded DNA and then changes its fluorescence. Not. The purified nucleic acid may optionally be digested by restriction, separated by electrophoresis, and then visualized. There are also probe-based assays that utilize oligonucleotide hybridization to a specific sequence followed by detection of the hybrid. It is also possible to sequence the nucleic acid after further steps known to those skilled in the art. A preferred template-dependent nucleic acid polymerase is Z05 DNA polymerase and variants thereof. Other template-dependent nucleic acid polymerases useful in the present invention are Taq polymerase and Tth polymerase. Still other nucleic acid polymerases useful in the method according to the invention are known to those skilled in the art.

本発明の状況において、その微生物核酸およびその対照核酸のそれぞれは、それらを検出の間に互いから識別可能にするために、異なる標識を有する異なるプローブに結合する。従って、前記の異なるプローブは、好ましくは異なる蛍光色素を有し、異なる波長の蛍光を放射する。これらの異なる蛍光シグナルは、好都合には、リアルタイムPCRを実施するためのほとんどの装置において用いられているような蛍光検出器の異なるチャンネルで互いに独立して検出することができる。   In the context of the present invention, each of the microbial nucleic acid and its control nucleic acid binds to different probes with different labels in order to make them distinguishable from each other during detection. Thus, the different probes preferably have different fluorescent dyes and emit different wavelengths of fluorescence. These different fluorescent signals can conveniently be detected independently of each other in different channels of the fluorescence detector as used in most devices for performing real-time PCR.

やはり好ましくは、その微生物核酸、第1対照核酸および第2対照核酸に関する結果は、1つのディスプレイ上で異なるマスクで、または異なるディスプレイにおいて可視化される。   Again preferably, the results for the microbial nucleic acid, the first control nucleic acid and the second control nucleic acid are visualized with different masks on one display or on different displays.

本発明の意味において、核酸の“精製”、“単離”または“抽出”は以下のことに関する:核酸を上記で言及したアッセイの内の1種類において分析できる前に、それらは異なる構成要素の複雑な混合物を含有する生物学的試料から精製、単離または抽出されなければならない。しばしば、その第1工程に関して、その核酸の濃縮を可能にするプロセスが用いられる。細胞またはウイルス粒子の内容物を放出させるために、それらを酵素で、または化学物質で処理して、その細胞壁またはウイルス粒子を溶かす、分解する、または変性させることができる。このプロセスは、一般に溶解と呼ばれる。そのような溶解された物質を含有する、結果として得られた溶液は、溶解物と呼ばれる。溶解の間にしばしば直面する問題は、目的の構成要素を分解する他の酵素、例えば核酸を分解するデオキシリボヌクレアーゼまたはリボヌクレアーゼが溶解手順の間に目的の構成要素と接触することである。これらの分解酵素は細胞外にも存在する可能性があり、または溶解前に異なる細胞区画中に空間的に分離されていた可能性がある。溶解が起こるにつれて、目的の構成要素が前記の分解酵素に曝露されるようになる。このプロセスの間に放出される他の構成要素は、例えば、リポ多糖類のファミリーに属し、細胞に対して毒性であり、ヒトまたは動物の療法において用いることが意図される生成物に問題を引き起こし得るエンドトキシンである可能性がある。   In the sense of the present invention, “purification”, “isolation” or “extraction” of nucleic acids relates to the following: before nucleic acids can be analyzed in one of the above mentioned assays, It must be purified, isolated or extracted from a biological sample containing a complex mixture. Often, for the first step, a process is used that allows the nucleic acid to be concentrated. In order to release the contents of the cells or virus particles, they can be treated with enzymes or chemicals to dissolve, degrade or denature the cell walls or virus particles. This process is commonly referred to as dissolution. The resulting solution containing such dissolved material is called a lysate. A problem often encountered during lysis is that other enzymes that degrade the component of interest, such as deoxyribonucleases or ribonucleases that degrade nucleic acids, come into contact with the component of interest during the lysis procedure. These degrading enzymes may also be present extracellularly or may have been spatially separated into different cell compartments prior to lysis. As lysis occurs, the components of interest become exposed to the degrading enzyme. Other components released during this process, for example, belong to the lipopolysaccharide family, are toxic to cells and cause problems for products intended for use in human or animal therapy. It may be an endotoxin obtained.

上記で言及した問題に取り組むための様々な手段が存在する。核酸を遊離させることを意図する場合、カオトロピック剤、例えばチオシアン酸グアニジン、または陰イオン性、陽イオン性、双性イオン性もしくは非イオン性界面活性剤を用いるのが一般的である。前に記述した酵素または望まれないタンパク質を急速に分解するプロテアーゼを用いるのも
好都合である。しかし、これは前記の物質または酵素が後の工程で試薬または構成要素を妨げ得るという別の問題を生じさせる可能性がある。
There are various ways to address the problems mentioned above. When it is intended to liberate nucleic acids, it is common to use chaotropic agents such as guanidine thiocyanate, or anionic, cationic, zwitterionic or nonionic surfactants. It is also convenient to use the previously described enzymes or proteases that rapidly degrade unwanted proteins. However, this can cause another problem that the substances or enzymes can interfere with reagents or components in later steps.

そのような溶解または上記で言及した試料調製プロセスにおいて好都合に用いることができる酵素は、タンパク質基質中のアミド結合を切断し、プロテアーゼ類または(互換的に)ペプチダーゼ類として分類される酵素である(Walsh, 1979, Enzymatic Reaction Mechanisms. W. H. Freeman and Company, サンフランシスコ, 第3章参照)。先行技術で
用いられているプロテアーゼ類は、アルカリ性プロテアーゼ類(WO 98/04730)または酸
性プロテアーゼ類(米国特許第5,386,024号)を含む。先行技術において核酸の単離にお
ける試料調製に広く用いられてきたプロテアーゼは、中性pH付近で活性であり、当業者にサブチリシンとして知られているプロテアーゼのファミリーに属する、トリチラキウム・アルバム(Tritirachium album)からのプロテイナーゼKである(例えば、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ニューヨーク州コールドスプリングハーバー, 1989参照)。
高アルカリ性および高温の両方においてその活性を保持する強いプロテアーゼである酵素エスペラーゼは、上記で言及した溶解または試料調製プロセスにおける使用に特に好都合である(EP 1 201 753)。
Enzymes that can be conveniently used in such lysis or sample preparation processes referred to above are those that cleave amide bonds in protein substrates and are classified as proteases or (interchangeably) peptidases ( Walsh, 1979, Enzymatic Reaction Mechanisms. See WH Freeman and Company, San Francisco, Chapter 3. Proteases used in the prior art include alkaline proteases (WO 98/04730) or acidic proteases (US Pat. No. 5,386,024). Proteases that have been widely used for sample preparation in the prior art for nucleic acid isolation in the prior art are active near neutral pH and belong to a family of proteases known to those skilled in the art as subtilisins, the Trityrachium album. (See, for example, Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989).
The enzyme esperase, a strong protease that retains its activity at both high alkalinity and high temperature, is particularly advantageous for use in the lysis or sample preparation processes referred to above (EP 1 201 753).

溶解工程の後の試料調製工程において、目的の構成要素がさらに濃縮される。目的の非タンパク質性構成要素が例えば核酸である場合、それらは通常はそれらがプローブに基づくアッセイにおいて用いられる前にその複雑な溶解混合物から抽出される。   In the sample preparation step after the dissolution step, the target component is further concentrated. Where the non-proteinaceous components of interest are, for example, nucleic acids, they are usually extracted from the complex lysis mixture before they are used in probe-based assays.

核酸の精製のためのいくつかの方法が存在する:
−例えば以下のような、配列依存性の、または生体分子特異的な(biospecific)方法:
・親和性クロマトグラフィー
・固定された捕捉オリゴヌクレオチドへのハイブリダーゼーション
−例えば以下のような、配列非依存性の、または物理化学的な方法:
・例えばフェノール−クロロホルムによる液体−液体抽出
・例えば純粋なエタノールによる沈殿
・濾紙による抽出
・セチル−トリメチル−アンモニウム−ブロミドのようなミセル形成剤による抽出
・固定されたインターカレートする色素、例えばアクリジン誘導体への結合
・シリカゲルまたは珪藻土(diatomic earths)への吸着
・カオトロピック条件下での磁性ガラス粒子(MGP)またはオルガノシラン粒子への吸着。
There are several methods for the purification of nucleic acids:
A sequence-dependent or biospecific method, for example as follows:
Affinity chromatographyHybridization to immobilized capture oligonucleotides--sequence-independent or physicochemical methods, for example:
Liquid-liquid extraction with, for example, phenol-chloroform, precipitation with, for example, pure ethanol, extraction with filter paper, extraction with a micelle-forming agent such as cetyl-trimethyl-ammonium-bromide, fixed intercalating dyes, eg acridine derivatives Adsorption on silica gel or diatomaceous earth Adsorption on magnetic glass particles (MGP) or organosilane particles under chaotropic conditions.

他の表面が可能であるが、ガラス表面への核酸の吸着は精製目的で特に興味深い。核酸がガラス表面に結合する挙動を利用して核酸を天然の環境から単離するための多くの手順が近年提案されてきた。修飾されていない核酸が標的である場合、数ある理由の中でも、その核酸を修飾しなくてもよく、天然の核酸でさえも結合し得るため、シリカ表面を有する物質への核酸の直接結合が好ましい。これらのプロセスは様々な文献により詳細に記述されている。例えば、Vogelstein B. et al., Proc. Natl. Acad. USA 76 (1979) 615-9
において、核酸をヨウ化ナトリウムの存在下でアガロースゲルから粉砕フリントガラスに結合させるための手順が提案されている。プラスミドDNAを細菌からガラス粉上で過塩素酸ナトリウムの存在下で精製することが、Marko M. A. et al., Anal. Biochem. 121 (1982) 382-387において記述されている。DE-A 37 34 442において、酢酸を用いたファー
ジ粒子の沈殿およびペルクロレートによるファージ粒子の溶解による、ガラス繊維フィルター上での一本鎖M13ファージDNAの単離が記述されている。ガラス繊維フィルターに結合した核酸を洗浄し、次いでメタノール含有トリス/EDTA緩衝液で溶離する。ラ
ムダファージからDNAを精製するための類似の手順が、Jakobi R. et al., Anal. Biochem. 175 (1988) 196-201において記述されている。その手順は、カオトロピック塩溶液
中でのガラス表面への核酸の選択的結合、およびアガロース、タンパク質または細胞残留物のような夾雑物からの核酸の分離を伴う。ガラス粒子を夾雑物から分離するために、その粒子を遠心分離するか、または流体をガラス繊維フィルターを通して吸引するかのどちらかで処理することができる。しかし、これはその手順が大量の試料を処理するために用いられることを妨げる制限的な工程である。塩およびエタノールを添加することにより沈殿させた後の核酸を固定するための磁性粒子の使用はより好都合であり、例えばAlderton
R. P. et al., S., Anal. Biochem. 201 (1992) 166-169およびPCT GB 91/00212におい
て記述されている。この手順では、核酸を磁性粒子と共に凝集させる。その凝集物を、磁場をかけて洗浄工程を行なうことにより元の溶媒から分離する。1回の洗浄工程の後、その核酸をトリス緩衝液に溶解させる。しかし、この手順はその沈殿が核酸に選択的でないという点で不都合を有する。それどころか、様々な固体および溶解した物質も同様に凝集される。その結果、この手順は、存在する可能性があるかなりの量の、特異的な酵素反応のあらゆる阻害物質を除去するためには用いることができない。多孔質の特定のガラス母材中に磁性粒子を含有し、ストレプトアビジンを含有する層で覆われた磁性多孔質ガラスも、市場で入手可能である。この製品は、生物学的物質が複雑な調製工程においてそれらがビオチンに共有結合するように修飾される場合、生物学的物質、例えば、タンパク質または核酸を単離するために用いることができる。磁化可能な特定の吸着体は、非常に効率的であり、自動化された試料調製に適していることが証明された。フェリ磁性および強磁性ならびに超常磁性顔料がこの目的のために用いられる。最も好ましいMGP、および磁性ガラス粒子を用いる方法は、WO 01/37291において記述されている方法である。本発明
の状況で核酸の単離に特に有用なのは、R. Boom et al. (J Clin Microbiol. 28 (1990),
495-503)に従う方法である。
Although other surfaces are possible, the adsorption of nucleic acids to the glass surface is of particular interest for purification purposes. Many procedures have recently been proposed for isolating nucleic acids from their natural environment using the behavior of nucleic acids binding to glass surfaces. When an unmodified nucleic acid is the target, the nucleic acid does not need to be modified, and even natural nucleic acids can bind, among other reasons, so that direct binding of the nucleic acid to a material having a silica surface is possible. preferable. These processes are described in detail in various literature. For example, Vogelstein B. et al., Proc. Natl. Acad. USA 76 (1979) 615-9
Proposed a procedure for binding nucleic acids from an agarose gel to ground flint glass in the presence of sodium iodide. Purification of plasmid DNA from bacteria on glass powder in the presence of sodium perchlorate is described in Marko MA et al., Anal. Biochem. 121 (1982) 382-387. DE-A 37 34 442 describes the isolation of single-stranded M13 phage DNA on glass fiber filters by precipitation of phage particles with acetic acid and lysis of the phage particles by perchlorate. The nucleic acid bound to the glass fiber filter is washed and then eluted with methanol containing Tris / EDTA buffer. A similar procedure for purifying DNA from lambda phage is described in Jakobi R. et al., Anal. Biochem. 175 (1988) 196-201. The procedure involves the selective binding of nucleic acids to the glass surface in chaotropic salt solutions and the separation of nucleic acids from contaminants such as agarose, proteins or cell residues. To separate the glass particles from contaminants, the particles can be processed either by centrifuging or by drawing the fluid through a glass fiber filter. However, this is a limiting step that prevents the procedure from being used to process large quantities of samples. The use of magnetic particles to immobilize nucleic acid after precipitation by adding salt and ethanol is more convenient, eg Alderton
RP et al., S., Anal. Biochem. 201 (1992) 166-169 and PCT GB 91/00212. In this procedure, nucleic acids are aggregated with magnetic particles. The aggregate is separated from the original solvent by applying a magnetic field and performing a washing step. After one washing step, the nucleic acid is dissolved in Tris buffer. However, this procedure has a disadvantage in that the precipitate is not selective for nucleic acids. On the contrary, various solid and dissolved substances are agglomerated as well. As a result, this procedure cannot be used to remove any significant amount of any inhibitor of specific enzymatic reactions that may be present. Magnetic porous glass containing magnetic particles in a specific porous glass matrix and covered with a layer containing streptavidin is also commercially available. This product can be used to isolate biological materials such as proteins or nucleic acids when they are modified in a complex preparation process such that they are covalently linked to biotin. Certain adsorbents that are magnetizable have proven very efficient and suitable for automated sample preparation. Ferrimagnetic and ferromagnetic as well as superparamagnetic pigments are used for this purpose. The most preferred method using MGP and magnetic glass particles is the method described in WO 01/37291. Particularly useful in the context of the present invention for isolation of nucleic acids is R. Boom et al. (J Clin Microbiol. 28 (1990),
495-503).

標的核酸が含まれる核酸をそれらの天然環境から精製および単離した後、その標的核酸を検出することができる。
1態様において、本発明の方法には夾雑を避けるための工程が含まれる。例えば、1回のサーマルサイクラーの運転と次の運転の間で夾雑を低減または排除するための、ウラシル−DNAグリコシラーゼを利用する酵素的方法が、米国特許第5,035,996号、第5,683,896号および第5,945,313号において記述されている。加えて、本発明の方法を実施する際
には、標準的な実験室封じ込めの実施および手順が望ましい。封じ込めの実施および手順には、方法の異なる工程に関する別々の作業領域、封じ込めフード、バリアーフイルターピペットティップ、および専用の空気置換(air displacement)ピペットが含まれるが、それらに限定されない。人員による一貫した封じ込めの実施および手順が、臨床試料を取り扱う診断実験室における正確さのために必要である。
After the nucleic acid containing the target nucleic acid is purified and isolated from their natural environment, the target nucleic acid can be detected.
In one embodiment, the method of the present invention includes a step to avoid contamination. For example, enzymatic methods utilizing uracil-DNA glycosylase to reduce or eliminate contamination between one thermal cycler run and the next run are described in US Pat. Nos. 5,035,996, 5,683,896, and 5,945,313. Described in. In addition, standard laboratory containment practices and procedures are desirable when performing the methods of the present invention. Containment practices and procedures include, but are not limited to, separate work areas for different steps of the method, containment hoods, barrier filter pipette tips, and dedicated air displacement pipettes. Consistent containment practices and procedures by personnel are necessary for accuracy in diagnostic laboratories handling clinical samples.

上記で述べた方法は、好ましくはドナー蛍光部分とアクセプター蛍光部分の間の蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)に基づく。代表的なドナー蛍光部分はフルオレセインであり、代表的な対応するアクセプター蛍光部分にはLC−Red 640、LC−Red 705、Cy5、およびCy5.5が含まれる。典型的には、その検出工程にはそのドナー蛍光部分により吸収される波長で試料を励起すること、およびその対応するアクセプター蛍光部分により放射される波長を可視化および/または測定することが含まれる。本発明によれば、その検出の後にFRETの定量化が行なわれる。好ましくは、その検出工程はそれぞれのサイクル工程の後に実施される。最も好ましくは、その検出工程はリアルタイムで実施される。商業的に入手可能なリアルタイムPCR機器(例えば、LightCycler(商標)またはTaqMan(登録商標))を用いることにより、PCR増幅およびその増幅産物の検出を単一の密閉された反応区画、例えばキュベット中で組み合わせることができ、サイクル時間が劇的に低減する。検出が増幅と同時に起こるため、リアルタイムPCR法では増幅産物の操作に関する必要性が省かれ、増幅産物間の交差汚染の
危険性が減少する。リアルタイムPCRは処理時間を大きく低減し、臨床実験室における従来のPCR技術の魅力的な代替法である。
The method described above is preferably based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) between a donor fluorescent moiety and an acceptor fluorescent moiety. An exemplary donor fluorescent moiety is fluorescein, and exemplary corresponding acceptor fluorescent moieties include LC-Red 640, LC-Red 705, Cy5, and Cy5.5. Typically, the detection step involves exciting the sample at a wavelength that is absorbed by the donor fluorescent moiety and visualizing and / or measuring the wavelength emitted by the corresponding acceptor fluorescent moiety. According to the present invention, FRET is quantified after the detection. Preferably, the detection step is performed after each cycle step. Most preferably, the detection step is performed in real time. By using a commercially available real-time PCR instrument (eg, LightCycler ™ or TaqMan ™), PCR amplification and detection of the amplified product can be performed in a single sealed reaction compartment, eg, a cuvette. They can be combined and the cycle time is dramatically reduced. Since detection occurs simultaneously with amplification, real-time PCR eliminates the need for manipulation of amplification products and reduces the risk of cross-contamination between amplification products. Real-time PCR greatly reduces processing time and is an attractive alternative to conventional PCR techniques in clinical laboratories.

以下の特許出願は、LightCycler(商標)技術において用いられるようなリアルタイムPCRを記述している:WO 97/46707、WO 97/46714およびWO 97/46712。Li
ghtCycler(商標)機器は高品質光学系を利用する微量蛍光光度計と組み合わせられた迅速なサーマルサイクラーである。この迅速な熱サイクル技法は、反応容器として薄いガラスキュベットを用いる。反応チャンバーの加熱および冷却は、加熱された空気および周囲の空気を交互に用いることにより制御される。低質量の空気およびキュベットの容量に対して高い割合の表面積のために、その熱チャンバー内で非常に迅速な温度交換速度を達成することができる。
The following patent applications describe real-time PCR as used in the LightCycler ™ technology: WO 97/46707, WO 97/46714 and WO 97/46712. Li
The ghtCycler ™ instrument is a rapid thermal cycler combined with a microfluorometer that utilizes high quality optics. This rapid thermal cycling technique uses a thin glass cuvette as the reaction vessel. The heating and cooling of the reaction chamber is controlled by alternately using heated air and ambient air. Due to the low mass of air and the high surface area to cuvette volume, very rapid temperature exchange rates can be achieved in the thermal chamber.

TaqMan(登録商標)技術は、2種類の蛍光部分で標識された一本鎖ハイブリダイゼーションプローブを利用する。第1の蛍光部分が適切な波長の光で励起されると、その吸収されたエネルギーはFRETの原理に従って第2の蛍光部分に移される。その第2の蛍光部分は一般にクエンチャー分子である。この形式において用いられる典型的な蛍光色素は、例えば、とりわけFAM、HEX、CY5、JA270、CyanおよびCY5.5である。PCR反応のアニーリング工程の間に、その標識されたハイブリダイゼーションプローブは標的核酸(すなわち増幅産物)に結合し、それに続く伸長段階の間に、Taqまたは当業者に既知の別の適切なポリメラーゼ、例えば好ましいZ05ポリメラーゼの5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性により分解される。結果として、その励起された蛍光部分およびクエンチャー部分は空間的に互いから分離された状態になる。結果として、クエンチャーの非存在下で第1の蛍光部分が励起された際に、その第1の蛍光部分からの蛍光放射を検出することができる。   TaqMan® technology utilizes a single stranded hybridization probe labeled with two fluorescent moieties. When the first fluorescent moiety is excited with light of the appropriate wavelength, the absorbed energy is transferred to the second fluorescent moiety according to the FRET principle. The second fluorescent moiety is generally a quencher molecule. Typical fluorescent dyes used in this format are, for example, FAM, HEX, CY5, JA270, Cyan and CY5.5, among others. During the annealing step of the PCR reaction, the labeled hybridization probe binds to the target nucleic acid (ie amplification product) and during the subsequent extension step, Taq or another suitable polymerase known to those skilled in the art, such as It is degraded by the 5 ′ to 3 ′ exonuclease activity of the preferred Z05 polymerase. As a result, the excited fluorescent and quencher moieties are spatially separated from each other. As a result, fluorescence emission from the first fluorescent moiety can be detected when the first fluorescent moiety is excited in the absence of the quencher.

上記の両方の検出形式において、その放出されたシグナルの強度を元の標的核酸分子の数と相関させることができる。
FRETの代替法として、増幅産物を蛍光DNA結合色素(例えばSYBRGREEN
I(登録商標)またはSYBRGOLD(登録商標)(Molecular Probes))のような二本鎖DNA結合色素を用いて検出することができる。二本鎖核酸との相互作用の際に、そのような蛍光DNA結合色素は適当な波長の光により励起された後に蛍光シグナルを放射する。核酸にインターカレートする色素のような二本鎖DNA結合色素を用いることもできる。二本鎖DNA結合色素を用いる場合、通常、増幅産物の存在の確認のために融解曲線分析が実施される。
In both detection formats described above, the intensity of the emitted signal can be correlated with the number of original target nucleic acid molecules.
As an alternative to FRET, amplification products can be linked to fluorescent DNA binding dyes (eg
It can be detected using double stranded DNA binding dyes such as I® or SYBRGOLD® (Molecular Probes). Upon interaction with double stranded nucleic acids, such fluorescent DNA binding dyes emit a fluorescent signal after being excited by light of the appropriate wavelength. Double-stranded DNA binding dyes such as dyes that intercalate with nucleic acids can also be used. When using a double-stranded DNA binding dye, a melting curve analysis is usually performed to confirm the presence of the amplification product.

FRETと関連する分子ビーコンも、本発明のリアルタイムPCR法を用いる増幅産物の存在の検出のために用いることができる。分子ビーコン技術は、第1の蛍光部分および第2の蛍光部分で標識されたハイブリダイゼーションプローブを用いる。その第2の蛍光部分は一般にクエンチャーであり、その蛍光標識は典型的にはそのプローブのそれぞれの末端に位置する。分子ビーコン技術は、二次構造形成(例えばヘアピン)を可能にする配列を有するプローブオリゴヌクレオチドを用いる。プローブ内での二次構造形成の結果として、プローブが溶液中にある場合、両方の蛍光部分は空間的に近くにある。増幅産物へのハイブリダイゼーションの後、そのプローブの二次構造は壊され、その蛍光部分は互いから分離された状態になり、従って適切な波長の光での励起後にその第1の蛍光部分の放射を検出することができる。   Molecular beacons associated with FRET can also be used for detection of the presence of amplification products using the real-time PCR method of the present invention. Molecular beacon technology uses a hybridization probe labeled with a first fluorescent moiety and a second fluorescent moiety. The second fluorescent moiety is generally a quencher and the fluorescent label is typically located at each end of the probe. Molecular beacon technology uses probe oligonucleotides with sequences that allow secondary structure formation (eg, hairpins). As a result of secondary structure formation within the probe, both fluorescent moieties are in spatial proximity when the probe is in solution. After hybridization to the amplification product, the secondary structure of the probe is broken and the fluorescent moieties are separated from each other, and thus the emission of the first fluorescent moiety after excitation with light of the appropriate wavelength. Can be detected.

従って、本発明に従う好ましい方法は上記で記述したFRETを用いる方法であり、ここで前記のプローブは、前記の第1および第2の蛍光部分の間の空間的近接を可能にする核酸配列を含む。   Accordingly, a preferred method according to the present invention is the method using FRET as described above, wherein the probe comprises a nucleic acid sequence that allows spatial proximity between the first and second fluorescent moieties. .

効率的なFRETは、その蛍光部分が直接局所的に近くにある場合で、かつそのドナー蛍光部分の放射スペクトルがそのアクセプター蛍光部分の吸収スペクトルと重複する場合にのみ起こり得る。   Efficient FRET can only occur if the fluorescent moiety is in direct local proximity and if the emission spectrum of the donor fluorescent moiety overlaps with the absorption spectrum of the acceptor fluorescent moiety.

従って、本発明の好ましい態様において、前記のドナーおよびアクセプター蛍光部分は、前記プローブ上で互いに5ヌクレオチドより大きくない範囲内にある。
さらに好ましい態様において、前記のアクセプター蛍光部分はクエンチャーである。
Thus, in a preferred embodiment of the invention, the donor and acceptor fluorescent moieties are within a range of no more than 5 nucleotides of each other on the probe.
In a further preferred embodiment, the acceptor fluorescent moiety is a quencher.

上記のように、TaqMan形式では、PCR反応のアニーリング工程の間にその標識されたハイブリダイゼーションプローブがその標的核酸(すなわち増幅産物)に結合し、それに続く伸長段階の間にTaqまたは当業者に既知の別の適切なポリメラーゼ、例えば好ましいZ05ポリメラーゼの5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性により分解される。   As described above, in the TaqMan format, the labeled hybridization probe binds to its target nucleic acid (ie, amplification product) during the annealing step of the PCR reaction, and is known to Taq or the skilled person during the subsequent extension step. Is degraded by the 5 'to 3' exonuclease activity of other suitable polymerases, such as the preferred Z05 polymerase.

従って、好ましい態様において、本発明に従う方法では、5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素を増幅に用いる。
本発明に従う方法は、ウイルス核酸に好都合に適用することができる。従って、本発明の好ましい態様において、その微生物核酸はウイルス核酸である。
Thus, in a preferred embodiment, the method according to the invention uses a polymerase enzyme having a 5 ′ to 3 ′ exonuclease activity for amplification.
The method according to the invention can be advantageously applied to viral nucleic acids. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the microbial nucleic acid is a viral nucleic acid.

ウイルス核酸の中でも、本発明に従う方法はHCVに好都合に適用することができる。従って、本発明の好ましい態様において、その微生物核酸はHCVの核酸である。しかし、本発明はあらゆる他の微生物核酸にも適用することができることは理解されなければならない。   Among viral nucleic acids, the method according to the invention can be advantageously applied to HCV. Accordingly, in a preferred embodiment of the invention, the microbial nucleic acid is an HCV nucleic acid. However, it should be understood that the present invention is applicable to any other microbial nucleic acid.

どのようにして内部標準に基づくTaqMan形式での定量結果の計算を行うかの例を以下で記述する。全PCR運転からの機器補正蛍光値の入力データから力価を計算する。標的核酸、例えば微生物核酸、および内部定量標準核酸の役目を果たす第1対照核酸を含有する試料のセットに対して、指定されたような温度プロフィールを用いるサーマルサイクラー上でPCRを行う。そのPCRプロフィールの間の選択された温度および時間において、試料に濾波された光を照射し、それぞれの試料に関してその標的核酸およびその内部定量標準核酸に関する濾波された蛍光データを収集する。PCR運転が完了した後、その蛍光読み取り値を処理して、その内部定量標準核酸に関する1セットの色素濃度データおよびその標的核酸に関する1セットの色素濃度データを得る。色素濃度データのそれぞれのセットを同じ様式で処理する。いくつかの妥当性(plausibility)チェックの後、その内部定量標準核酸およびその標的核酸に関してエルボー(elbow)値(CT)を計算する。エルボー値は、その標的核酸またはその内部定量標準核酸の蛍光が予め定められた閾値(蛍光濃度)と交差する点として定義される。力価の決定は、その標的核酸およびその内部定量標準核酸が同じ効率で増幅されるという仮定、ならびに計算されたエルボー値において等量の標的核酸および定量標準核酸のアンプリコンのコピーが増幅され、検出されるという仮定に基づく。従って、(CTQS−CT標的)は、log(標的濃度/QS濃度)に対して線形であり、ここで“QS”はその内部定量標準核酸を表す。次いで、例えば以下の方程式:
T’=10(a(CTQS−CT標的)2+b(CTQS−CT標的)+c)
におけるような多項較正式を用いることにより、その力価Tを計算することができる。
An example of how to calculate quantitative results in TaqMan format based on internal standards is described below. The titer is calculated from instrument corrected fluorescence input data from all PCR runs. PCR is performed on a set of samples containing a target nucleic acid, eg, a microbial nucleic acid, and a first control nucleic acid that serves as an internal quantitative standard nucleic acid on a thermal cycler using a temperature profile as specified. At a selected temperature and time during the PCR profile, the sample is irradiated with filtered light and filtered fluorescence data for the target nucleic acid and the internal quantification standard nucleic acid is collected for each sample. After the PCR run is complete, the fluorescence readings are processed to obtain a set of dye concentration data for the internal quantitative standard nucleic acid and a set of dye concentration data for the target nucleic acid. Each set of dye density data is processed in the same manner. After several plausibility checks, an elbow value (CT) is calculated for the internal quantitative standard nucleic acid and its target nucleic acid. The elbow value is defined as the point where the fluorescence of the target nucleic acid or the internal quantitative standard nucleic acid crosses a predetermined threshold (fluorescence concentration). The titer determination is based on the assumption that the target nucleic acid and the internal quantification standard nucleic acid are amplified with the same efficiency, and an equal amount of target nucleic acid and quantification standard nucleic acid amplicon copies are amplified at the calculated elbow value, Based on the assumption that it will be detected. Thus, (CTQS-CT target) is linear with respect to log (target concentration / QS concentration), where “QS” represents its internal quantitative standard nucleic acid. Then, for example, the following equation:
T ′ = 10 (a (CTQS-CT target) 2 + b (CTQS-CT target) + c)
The titer T can be calculated by using a polynomial calibration equation such as

この多項式の定数およびその内部定量標準核酸の濃度は既知であり、従ってその式の中の唯一の変数は差(CTQS−CT標的)である。
どのようにしてTaqManにおける定性的結果の計算を行うかの例を以下で記述する:全PCR運転からの機器補正蛍光値の入力データを分析する。おそらく標的核酸、例えば微生物核酸、および定性的内部対照核酸の役目を果たす対照核酸を含有する試料のセッ
トに対して、指定されたような温度プロフィールを用いるサーマルサイクラー上でPCRを行う。そのPCRプロフィールの間の選択された温度および時間において、試料に濾波された光を照射し、それぞれの試料に関してその標的核酸およびその定性的内部対照核酸に関する濾波された蛍光データを収集する。PCR運転が完了した後、その蛍光読み取り値を処理して、その定性的内部対照核酸に関する1セットの色素濃度データおよびその標的核酸に関する1セットの色素濃度データを得る。色素濃度データのそれぞれのセットを同じ様式で処理する。その定性的内部対照核酸および存在するならばその標的核酸に関してエルボー値(CT)を計算する。エルボー値は、その標的核酸またはその内部定量標準核酸の蛍光が予め定められた閾値(蛍光濃度)と交差する点として定義される。その定性的内部対照は、指定された範囲内のCTが得られ、かつその蛍光が予め定められた最小蛍光強度を上回る場合、有効である。標的CTが得られない場合、その定性的内部対照は有効でなければならない。標的CTが得られた場合、それはその試料中の標的核酸の存在を示し、その定性的内部対照は有効または無効どちらであってもよい。
The constant of this polynomial and the concentration of its internal quantitative standard nucleic acid are known, so the only variable in the equation is the difference (CTQS-CT target).
An example of how to calculate qualitative results in TaqMan is described below: Analyze instrument corrected fluorescence input data from all PCR runs. PCR is performed on a thermal cycler using a temperature profile as specified, possibly against a set of samples containing a target nucleic acid, eg, a microbial nucleic acid, and a control nucleic acid that serves as a qualitative internal control nucleic acid. At a selected temperature and time during the PCR profile, the sample is irradiated with filtered light and filtered fluorescence data for the target nucleic acid and the qualitative internal control nucleic acid is collected for each sample. After the PCR run is complete, the fluorescence readings are processed to obtain a set of dye concentration data for the qualitative internal control nucleic acid and a set of dye concentration data for the target nucleic acid. Each set of dye density data is processed in the same manner. An elbow value (CT) is calculated for the qualitative internal control nucleic acid and, if present, the target nucleic acid. The elbow value is defined as the point where the fluorescence of the target nucleic acid or the internal quantitative standard nucleic acid crosses a predetermined threshold (fluorescence concentration). The qualitative internal control is effective if a CT within the specified range is obtained and the fluorescence exceeds a predetermined minimum fluorescence intensity. If no target CT is obtained, the qualitative internal control must be valid. If a target CT is obtained, it indicates the presence of the target nucleic acid in the sample and the qualitative internal control may be either valid or ineffective.

上記の方法のいずれも本発明の意味において好ましく、ここで前記の第1および前記の第2対照核酸は1つの対照試薬内で提供される。
信頼できる定性的検出のために、および同時に信頼できる定量のために、異なる濃度の第1および第2対照核酸を含む対照試薬の概念は、微生物核酸を標的とするあらゆるそれぞれのアッセイに好都合に用いることができる。
Any of the above methods are preferred within the meaning of the present invention, wherein the first and second control nucleic acids are provided in one control reagent.
For reliable qualitative detection and at the same time reliable quantification, the concept of a control reagent comprising different concentrations of the first and second control nucleic acids is advantageously used in any respective assay targeting microbial nucleic acids. be able to.

従って、本発明の別の観点は、微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するための異なる濃度の第1および第2対照核酸の使用である。上記で記述した使用はさらに好ましく、ここで前記の第1および第2対照核酸は同じプライマーペアまたは異なるプライマーペアにより増幅されるが、異なるプローブにハイブリダイズする。   Accordingly, another aspect of the present invention is the use of different concentrations of first and second control nucleic acids to simultaneously detect and quantify microbial nucleic acids by real-time PCR. The use described above is further preferred, wherein the first and second control nucleic acids are amplified with the same or different primer pairs but hybridize to different probes.

本発明に従う方法におけるこの概念の使用は特に好ましい。従って、別の観点において、本発明は、上記で記述した方法(単数または複数)に従って微生物核酸を同時に検出および定量化するための異なる濃度の第1および第2対照核酸の使用に関する。   The use of this concept in the process according to the invention is particularly preferred. Accordingly, in another aspect, the present invention relates to the use of different concentrations of first and second control nucleic acids for the simultaneous detection and quantification of microbial nucleic acids according to the method (s) described above.

本発明は、生物学的試料中の微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するためのキットも提供し、このキットは異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、ならびに前記の第1および第2対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含み、ここで前記の第1および第2対照核酸は1つの対照試薬内で提供される。   The present invention also provides a kit for the simultaneous detection and quantification of microbial nucleic acids in a biological sample by real-time PCR, which kit comprises different concentrations of first and second control nucleic acids, separate microbial nucleic acids as described above. One or more primer pairs that specifically hybridize to the sequence portion and to separate sequence portions of the first and second control nucleic acids, respectively, and sequences amplified by these one or more primer pairs, respectively Wherein the first and second control nucleic acids are provided in one control reagent.

好ましい態様において、本発明は、上記で記述した方法のいずれかに従って生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するためのキットを提供し、このキットは異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、ならびに前記の第1および第2対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む。   In a preferred embodiment, the present invention provides a kit for simultaneously detecting and quantifying microbial nucleic acids in a biological sample according to any of the methods described above, wherein the kit comprises first and second concentrations at different concentrations. One or more primer pairs that specifically hybridize to a control nucleic acid, to separate sequence portions of said microbial nucleic acid, and to separate sequence portions of said first and second control nucleic acids, and one or more thereof Probes that specifically hybridize to each of the sequences amplified by the primer pairs.

本発明のさらに好ましい観点は上記で記述したようなキットであり、ここで前記の第1および第2対照核酸は同じプライマーペアにより増幅されるが異なるプローブにハイブリダイズし、従って競合的構成を提供する。しかし、非競合的または部分的に競合的なアッセイおよびそのそれぞれの方法を実施するためのキットも本発明に含まれることは理解されなければならない。   A further preferred aspect of the invention is a kit as described above, wherein the first and second control nucleic acids are amplified by the same primer pair but hybridize to different probes, thus providing a competitive configuration. To do. However, it should be understood that kits for performing non-competitive or partially competitive assays and their respective methods are also included in the present invention.

そのようなキットはさらに、当技術で既知であるように、その試料調製手順の間に用いることができるプラスチック製品、例えば96もしくは384ウェル形式のマイクロタイタープレートまたは普通の反応チューブ(例えばEppendorf(ドイツ、ハンブルク)により製造されたもの)、および本発明に従う方法を実施するための全ての他の試薬を含んでいてよい。従って、そのキットは追加で核酸への親和性を有する材料を含有することができ、好ましくは核酸への親和性を有する材料はシリカ表面を有する材料を含む。好ましくは、シリカ表面を有する材料はガラスである。最も好ましくは、核酸への親和性を有する材料は磁性ガラス粒子を含む組成物である。そのキットはさらに、または追加で、プロテアーゼ試薬、および細胞の溶解を可能にする、例えばカオトロピック剤、界面活性剤もしくはアルコール類またはそれらの混合物を含有する溶解緩衝液を含むことができる。本発明に従うキットのこれらの構成要素は、チューブまたは保管容器中で別々に提供されてよい。その構成要素の性質に応じて、これらは単一のチューブまたは保管容器中で提供されることすら可能である。そのキットはさらに、または追加で、核酸が磁性ガラス粒子に結合した際のその磁性ガラス粒子の洗浄工程に適した洗浄溶液を含む。この洗浄溶液は、上記で記述したように、エタノールおよび/またはカオトロピック剤を緩衝液中に含有していてもよく、あるいはエタノールおよび/またはカオトロピック剤なしの酸性pHを有する溶液であってもよい。しばしば、その洗浄溶液または他の溶液は、使用前に希釈しなければならない原液として提供される。そのキットはさらに、または追加で、溶離液または溶離緩衝液、すなわちその磁性ガラス粒子に結合した核酸を溶離するための溶液または緩衝液(例えば10mMトリス、1mM EDTA、pH8.0)または純水を含んでいてよい。さらに、核酸の精製プロセスのために用いることができる追加の試薬または緩衝液も存在していてよい。   Such kits may further include plastic products that can be used during the sample preparation procedure, such as microtiter plates in 96 or 384 well format or conventional reaction tubes (such as Eppendorf (Germany), as is known in the art. And all other reagents for carrying out the process according to the invention. Thus, the kit can additionally contain a material having an affinity for nucleic acids, preferably the material having an affinity for nucleic acids comprises a material having a silica surface. Preferably, the material having a silica surface is glass. Most preferably, the material having an affinity for nucleic acids is a composition comprising magnetic glass particles. The kit can additionally or additionally include a protease reagent and a lysis buffer that allows lysis of the cells, eg containing chaotropic agents, detergents or alcohols or mixtures thereof. These components of the kit according to the invention may be provided separately in tubes or storage containers. Depending on the nature of their components, they can even be provided in a single tube or storage container. The kit additionally or additionally includes a washing solution suitable for the washing step of the magnetic glass particles when the nucleic acid is bound to the magnetic glass particles. This washing solution may contain ethanol and / or chaotropic agent in the buffer, as described above, or it may be a solution having an acidic pH without ethanol and / or chaotropic agent. Often, the wash solution or other solution is provided as a stock solution that must be diluted before use. The kit additionally or additionally contains an eluent or elution buffer, ie a solution or buffer (e.g. 10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0) or pure water for eluting nucleic acids bound to the magnetic glass particles. May contain. There may also be additional reagents or buffers that can be used for the nucleic acid purification process.

好ましくは、そのキットは5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素を含む。そのキットが逆転写活性を有する酵素を含むことも好ましい。
別の好ましい態様において、そのキットは5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性および逆転写活性を有するポリメラーゼ酵素を含む。
Preferably, the kit comprises a polymerase enzyme having 5 ′ to 3 ′ exonuclease activity. It is also preferred that the kit contains an enzyme having reverse transcription activity.
In another preferred embodiment, the kit comprises a polymerase enzyme having 5 ′ to 3 ′ exonuclease activity and reverse transcription activity.

本発明の好ましい態様において、本発明に従う方法は分析システム内で実施される一連の方法中に組み込まれており、それによって好ましくは自動化可能なプロセスを形成している。   In a preferred embodiment of the invention, the method according to the invention is incorporated into a series of methods carried out in the analytical system, thereby preferably forming an automatable process.

従って、本発明の好ましい観点は以下のものである:
生物学的試料中の微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するための分析システムであって、システムは以下のものを含むシステム:
−前記の微生物核酸を単離および精製するための溶解緩衝液および容器を含む、試料調製モジュール
−その中で上記で記述した方法を実施する反応容器を含む、増幅および検出モジュール
−上記のようなキット。
Accordingly, preferred aspects of the present invention are:
An analytical system for simultaneously detecting and quantifying microbial nucleic acids in a biological sample by real-time PCR, the system comprising:
A sample preparation module comprising a lysis buffer and a vessel for isolating and purifying said microbial nucleic acid, an amplification and detection module comprising a reaction vessel in which the method described above is carried out, as described above kit.

その試料調製モジュールは、好都合には、上記で記述した試料調製手順のための構成要素、すなわち、例えば磁性ガラス粒子およびそれらを溶液から分離するための磁石、プロテアーゼ試薬、カオトロピック塩溶液、ならびに粗製の試料および試料調製に必要な試薬を収容する1個以上の容器を含むことができる。   The sample preparation module advantageously comprises components for the sample preparation procedures described above, i.e., for example, magnetic glass particles and magnets for separating them from solution, protease reagents, chaotropic salt solutions, and crude One or more containers containing the sample and reagents necessary for sample preparation can be included.

その増幅および検出モジュール中の反応容器は、例えばマイクロタイタープレート、遠心分離用バイアル、溶解チューブ、または本発明に従う反応混合物を収容するのに適したあらゆる他のタイプの容器であることができる。   The reaction vessel in the amplification and detection module can be, for example, a microtiter plate, a centrifuge vial, a lysis tube, or any other type of vessel suitable for containing a reaction mixture according to the present invention.

本発明の好ましい態様において、その分析システムは、本発明の方法を実施するための
試薬を収容する保管モジュールを含む。
前記の保管モジュールはさらに、本発明の方法に有用な他の構成要素、例えば使い捨て用品、例えばピペットティップまたは増幅および検出モジュール内で反応容器として用いるための容器さえも含むことができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the analysis system includes a storage module that contains reagents for performing the method of the present invention.
The storage module can further include other components useful in the methods of the present invention, such as disposable items such as pipette tips or even containers for use as reaction vessels in amplification and detection modules.

本発明の好ましい態様において、その分析システムには生物学的試料を最初のチューブからその分析システム上で使用可能な容器に移すための前分析(preanalytical)システムモジュールが含まれる。   In a preferred embodiment of the invention, the analysis system includes a preanalytical system module for transferring a biological sample from the initial tube to a container usable on the analysis system.

本発明のさらに別の好ましい態様において、その分析システムは生物学的試料を試料調製モジュールから増幅および検出モジュールに移すための移動モジュールを含む。
たとえ前記の移動を手作業で行うことが可能であるとしても、その移動が例えばロボット装置、例えば電動の移動ラックまたはロボットピボットアームにより行われる自動化されたシステムを用いるのが好ましい。
In yet another preferred embodiment of the invention, the analytical system includes a transfer module for transferring a biological sample from the sample preparation module to the amplification and detection module.
Even though it is possible to carry out the movement manually, it is preferable to use an automated system in which the movement is carried out, for example by means of a robotic device, for example an electric mobile rack or a robot pivot arm.

自動化可能なプロセスは、そのプロセスの工程が人による外部からの制御または影響がほとんどまたは全くなくても作動できる装置または機械を用いて実施するのに適していることを意味する。自動化された方法は、その自動化可能な方法の工程が人による外部からの制御または影響がほとんどまたは全くなくても作動できる装置または機械を用いて実施されることを意味する。その方法のための準備工程だけは手動で行わなければならない可能性があり、例えば貯蔵容器を充填および設置しなければならず、試料の選択および当業者に既知のさらなる工程、例えば制御コンピューターの操作は、人が行わなければならない。その装置または機械は、例えば自動的に液体を添加し、試料を混合し、または特定の温度での保温工程を実施することができる。典型的には、そのような機械または装置は、単一の工程およびコマンドが指定されているプログラムを実行するコンピューターにより制御されるロボットである。   An automatable process means that the process steps are suitable for implementation with an apparatus or machine that can operate with little or no external control or influence by a person. An automated method means that the steps of the automatable method are performed using a device or machine that can operate with little or no external control or influence by a person. Only the preparatory steps for the method may have to be performed manually, e.g. the storage container must be filled and installed, sample selection and further steps known to those skilled in the art, e.g. operation of the control computer The person has to do. The device or machine can, for example, automatically add liquid, mix the sample, or perform a warming process at a specific temperature. Typically, such a machine or device is a robot controlled by a computer that executes a program in which a single process and command are specified.

従って、好ましくは、本発明に従う分析システムはさらにシステムの構成要素を制御するための制御ユニットを含む。
そのような制御ユニットは、前記の分析システムの種々の構成要素が正確に、そして正確なタイミングで、働き、相互作用すること、例えば試料などの構成要素を協調した様式で反応モジュールに移動させることを確実にするためのソフトウェアを含むことができる。その制御ユニットは、リアルタイムオペレーティングシステム(RTOS)を動かす処理装置も含むことができ、それはリアルタイムアプリケーションを意図するマルチタスクオペレーティングシステムである。言い換えれば、そのシステム処理装置は、リアルタイムな制約、すなわちシステム負荷に関係のない、事象からシステム応答までの操作上の期限を管理することができる。それは、そのシステム内の種々のユニットが与えられた命令に従って正確に作動および応答することをリアルタイムに制御する。
Thus, preferably, the analysis system according to the invention further comprises a control unit for controlling the components of the system.
Such a control unit allows the various components of the analytical system to work and interact accurately and with precise timing, for example moving components such as samples to the reaction module in a coordinated manner. Software to ensure that can be included. The control unit may also include a processing unit that runs a real-time operating system (RTOS), which is a multitasking operating system intended for real-time applications. In other words, the system processor can manage real-time constraints, i.e., operational deadlines from event to system response, unrelated to system load. It controls in real time that the various units in the system operate and respond accurately according to the given instructions.

本発明に従う使用、キットおよび分析システムの全ての他の好ましい態様および態様の具体的記述は、本発明に従う方法に関して言及したものである。   Specific descriptions of all other preferred embodiments and embodiments of the uses, kits and analysis systems according to the present invention are those with respect to the method according to the present invention.

実施例1:第1対照核酸を、定性的および定量的結果の出力を得るための異なる基準に従って評価する
COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HBV、HCVおよびHIV−1検査は商業的に入手可能なリアルタイムPCR検査であり、それらはウイルス標的HBV、HCVおよびHIV−1の正確な定量化に最適化されてきた。それらのアッセイは、PCR反応混合物の試料調製ユニットから増幅/検出ユニットへの自動化された移動のためのドッキングステーションを含む完全に自動化されたCOBAS Ampli
Prep/COBAS TaqManシステム上、または手作業での移動を含むCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqManシステム上、またはCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan48システム上のいずれかで用いられる。
Example 1: First Control Nucleic Acid is Evaluated According to Different Criteria to Obtain Qualitative and Quantitative Results Output COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HBV, HCV and HIV-1 tests are commercially available real-time PCR tests And they have been optimized for accurate quantification of the viral targets HBV, HCV and HIV-1. These assays are fully automated COBAS Amplis that include a docking station for automated transfer of the PCR reaction mixture from the sample preparation unit to the amplification / detection unit.
Used either on a Prep / COBAS TaqMan system or on a COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan system with manual transfer or on a COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan48 system.

COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査を、1セットの同一の試薬を用いる同時定量および定性検査の結果を提供するためのアプローチを研究するための例として用いた。その検査は15IU/mLの検出限界を有し、市場に出ている定量的HCV検査だけでなく定性的HCV検査にも匹敵する、またはそれよりも良い最高水準の感度を示す。この高い感度のため、その検査を定性的HCV検査としても用いることが試みられてきた。定量検査の主な焦点は正確なHCV力価を提供することであり、一方で定性検査の主な焦点はそのアッセイの高い感度を確実にすることである。COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査は本来は処置の成功を定量的に監視するために開発されたため、そのアッセイを一切の変更なしで用いても信頼できる定性的結果を提供することができるかどうかの分析を行った。データの再吟味によって、稀に起こるPCRの効率がより低い事象において、15IU/mLの感度がその現在のデータ分析設定ではその定量検査により保証されないことが明らかになった。阻害されたが有効なQS結果を示しているPCR反応および失敗した標的(2183IU/mL)検出の例を下記に示す:
有効なQSであるため有効な結果をもたらした阻害されたPCR反応、および“標的が検出されなかった”結果を、図4aにおいて示す。そのQSは、0.8相対蛍光単位に相当する蛍光閾値設定を超えたため、有効であった。
The COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HCV test was used as an example to study an approach to provide simultaneous quantification and qualitative test results using a set of identical reagents. The test has a detection limit of 15 IU / mL and exhibits the highest level of sensitivity comparable to or better than the quantitative HCV test on the market as well as the qualitative HCV test. Because of this high sensitivity, it has been attempted to use the test as a qualitative HCV test. The main focus of quantitative testing is to provide accurate HCV titers, while the main focus of qualitative testing is to ensure high sensitivity of the assay. Since the COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HCV test was originally developed to quantitatively monitor the success of the treatment, it can be used to provide reliable qualitative results without any modification. Analysis was carried out. A review of the data revealed that in rare cases of less efficient PCR, a sensitivity of 15 IU / mL was not guaranteed by the quantitative test in its current data analysis settings. An example of a PCR reaction and a failed target (2183 IU / mL) detection showing inhibited but valid QS results is shown below:
The inhibited PCR reaction that resulted in effective results because it was an effective QS, and the “no target detected” results are shown in FIG. 4a. The QS was effective because it exceeded the fluorescence threshold setting corresponding to 0.8 relative fluorescence units.

同じ試料の繰り返し検査は、標準的なPCR反応および2183IU/mLのHCV力価の結果を示した(図4b)。
従って、一切の変更のない定量的COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査は、定性検査として用いることはできない。
Repeat testing of the same sample showed a standard PCR reaction and an HCV titer result of 2183 IU / mL (Figure 4b).
Therefore, the quantitative COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HCV test without any changes cannot be used as a qualitative test.

上記で言及した検査を用いて、そのIC/QS対照核酸のデータ分析パラメーター設定を、信頼できる定性的結果の出力が達成されるように最適化した。一般的適用可能性を実証するために、その最適化をCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqManシステム上での市販のHBV、HCVおよびHIV−1アッセイの3種類全てに関して追加で行った。そのパラメーター設定における最小相対蛍光強度(RFImin)閾値をかなり上げることにより、その3種類全ての定量検査の感度は、確実にそれらを信頼できる定性的結果の出力をもたらすために用いることができるものになる。その相対的パラメーター設定を下記の表1において示す:   Using the tests referred to above, the IC / QS control nucleic acid data analysis parameter settings were optimized to achieve a reliable qualitative result output. In order to demonstrate general applicability, the optimization was additionally performed for all three types of commercial HBV, HCV and HIV-1 assays on the COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan system. By significantly increasing the minimum relative fluorescence intensity (RFImin) threshold at that parameter setting, the sensitivity of all three types of quantitative tests can be used to ensure that they yield reliable qualitative output. Become. The relative parameter settings are shown in Table 1 below:

Figure 0006121591
Figure 0006121591


9.0の定性的RFIminの設定は、上記でHCVに関して示した例における阻害されたPCR反応を無効とするであろう。
.
A qualitative RFImin setting of 9.0 would negate the inhibited PCR reaction in the example shown above for HCV.

定性的結果の出力のための上記のRFIminの設定は、図1aにおいて示したように、標的の存在がそのIC/QS増殖曲線の蛍光強度に影響を及ぼす可能性があるため、定量的結果の出力のために同時に用いることはできない。結果として、その定性的RFIminの設定は、高い標的濃度の存在下では高い割合のIC/QS無効反応をもたらす。それに対し、ICは標的の存在下で有効であってはならないため、これはその定性的結果の出力の有効性には影響を及ぼさない。しかし、その定量的反応の有効性は著しく影響を受ける。   The above setting of RFImin for the output of qualitative results, as shown in FIG. 1a, is that the presence of the target can affect the fluorescence intensity of its IC / QS growth curve, so Cannot be used simultaneously for output. As a result, the qualitative RFImin setting results in a high percentage of IC / QS ineffective responses in the presence of high target concentrations. In contrast, since the IC must not be effective in the presence of the target, this does not affect the effectiveness of its qualitative output. However, the effectiveness of the quantitative reaction is significantly affected.

従って、1つのIC/QSを有する同じ試験試薬が、保証されたその試験の感度を伴う信頼できる定性的結果の出力および許容できるほどに低いレベルのQSの無効な結果を伴う信頼できる定量検査の結果の両方を提供するために用いられる場合、これはその生データを本明細書で提案したような2つの異なるパラメーター設定のセットを用いて分析することによってのみ達成することができる。   Thus, the same test reagent with one IC / QS provides reliable qualitative results output with guaranteed sensitivity of the test and reliable quantitative testing with acceptable low level QS invalid results. When used to provide both results, this can only be achieved by analyzing the raw data using two different sets of parameter settings as proposed herein.

実施例2:異なる濃度の第1および第2対照核酸を、同じ試験試薬で定量的および定性的結果の出力を得るために用いる
その目標は、同じ試験試薬のセットを用いて信頼できる定性的結果の出力および信頼できる定量検査結果の両方を提供することである。この目標に取り組むためのこのアプローチにおいて、内部対照核酸を含有する試薬は、2種類の異なるarmored RNA粒子を有する配合物を含む。以下の試薬をこの実験のために用いることができる:
a)COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査の試料調製試薬類(磁性粒子懸濁液;プロテアーゼ溶液、溶解緩衝液;溶離緩衝液);
b)約1000コピー/反応の濃度レベルのQS armored粒子、および約100コピー/反応の濃度レベルのIC armored粒子。armored RNA粒子の生成を下記の図2において示す。そのarmored粒子により封入される転写産物は、異なるプライマー結合部位および異なるプローブ結合部位を有する。それらのプローブは、black hole quencher BHQと一緒に蛍光標識HEXおよびC
Y5で標識されている;
c)マグネシウム試薬;
d)以下を含むマスターミックス試薬:
−Z05DNAポリメラーゼおよびUNG
−3種類の異なるプライマーペア:標的HCVに対するもの、第1対照核酸に対するもの、および第2対照核酸に対するもの
−3種類の異なるプローブ:FAMおよびBHQで標識された標的に対するもの、HEXおよびBHQで標識された第1対照核酸に対するもの、ならびにCY5およびBHQで標識された第2対照核酸に対するもの、
−アプタマー
−dNTP(dUTP、dATP、dCTP、dGTP、dTTP)
−マスターミックス緩衝剤成分(酢酸カリウム、グリセロール、トリシン、DMSO、ベタイン、IGEPAL、水)。
Example 2: Different concentrations of first and second control nucleic acids are used to obtain quantitative and qualitative results output with the same test reagent. The goal is to provide reliable qualitative results with the same set of test reagents. Providing both reliable output and reliable quantitative test results. In this approach to address this goal, the reagent containing the internal control nucleic acid comprises a formulation with two different armored RNA particles. The following reagents can be used for this experiment:
a) COBAS AmpliPrep / COBAS TaqMan HCV test sample preparation reagents (magnetic particle suspension; protease solution, lysis buffer; elution buffer);
b) QS armored particles at a concentration level of about 1000 copies / reaction, and IC armored particles at a concentration level of about 100 copies / reaction. The generation of armored RNA particles is shown in Figure 2 below. The transcript encapsulated by the armored particle has different primer binding sites and different probe binding sites. These probes were combined with black hole quencher BHQ along with fluorescently labeled HEX and C
Labeled with Y5;
c) Magnesium reagent;
d) Master mix reagents including:
-Z05 DNA polymerase and UNG
-3 different primer pairs: for target HCV, for first control nucleic acid, and for second control nucleic acid -3 different probes: for targets labeled with FAM and BHQ, labeled with HEX and BHQ Against the first control nucleic acid, and against the second control nucleic acid labeled with CY5 and BHQ,
-Aptamer-dNTP (dUTP, dATP, dCTP, dGTP, dTTP)
-Master mix buffer component (potassium acetate, glycerol, tricine, DMSO, betaine, IGEPAL, water).

その試料調製および増幅/検出工程は、COBAS AmpliPrep/COBAS
TaqMan HCV検査のために確立された標本抽出パラメーターおよびPCRファイルを用いて実施される。それらの3種類の異なる蛍光色素に関する増殖曲線を求め、それを図3において示す。
The sample preparation and amplification / detection steps are as follows: COBAS AmpliPrep / COBAS
Performed using sampling parameters and PCR files established for TaqMan HCV testing. Growth curves for these three different fluorescent dyes were determined and are shown in FIG.

HCV試料に関して、定量的結果の出力を得るために、その力価を以下のように決定する:PCR運転が完了した後、その蛍光読み取り値を処理して、QS核酸(HEX蛍光標識)に関する1セットの色素濃度データ、定性的標準核酸(Cy5蛍光標識)に関する1セットの色素濃度データ、および標的核酸(FAM蛍光標識)に関する1セットの色素濃度データを得る。色素濃度データの3種類全てのセットを同じ様式で処理する。その定量的および定性的標準核酸ならびにその標的核酸に関してエルボー値(CT)を計算する。エルボー値は、その標的核酸またはそれらの2種類の内部対照核酸が予め定められた閾値(蛍光濃度)と交差する点として定義される。   For HCV samples, to obtain a quantitative result output, the titer is determined as follows: After the PCR run is complete, the fluorescence readings are processed to 1 for the QS nucleic acid (HEX fluorescence label). A set of dye concentration data, a set of dye concentration data for the qualitative standard nucleic acid (Cy5 fluorescent label), and a set of dye concentration data for the target nucleic acid (FAM fluorescent label) are obtained. All three sets of dye density data are processed in the same manner. Elbow values (CT) are calculated for the quantitative and qualitative standard nucleic acids and the target nucleic acid. The elbow value is defined as the point where the target nucleic acid or those two internal control nucleic acids cross a predetermined threshold (fluorescence concentration).

定量的結果の出力に関しては、力価の決定を、HEXおよびFAMに関する色素濃度データのみを分析することにより行う。力価の決定は、その標的核酸およびそのQS核酸が同じ効率で増幅されるという仮定、ならびに計算されたエルボー値において等量の標的核酸およびQS核酸のアンプリコンのコピーが増幅され、検出されるという仮定に基づく。従って、(CTQS−CT標的)は、log(標的濃度/QS濃度)に対して線形である。次いで、例えば以下の方程式:
T’=10(a(CTQS−CT標的)2+b(CTQS−CT標的)+c)
におけるような多項較正式を用いることにより、その力価Tを計算することができ、ここでその式の中の唯一の変数は差(CTQS−CT標的)である。
For output of quantitative results, titer determination is performed by analyzing only dye concentration data for HEX and FAM. The titer determination is based on the assumption that the target nucleic acid and the QS nucleic acid are amplified with the same efficiency, and equal amounts of target nucleic acid and QS nucleic acid amplicon copies are amplified and detected at the calculated elbow value. Based on the assumption. Therefore, (CTQS-CT target) is linear with respect to log (target concentration / QS concentration). Then, for example, the following equation:
T ′ = 10 (a (CTQS-CT target) 2 + b (CTQS-CT target) + c)
The titer T can be calculated by using a polynomial calibration formula such as in where the only variable in the formula is the difference (CTQS-CT target).

定性的結果の出力に関しては、CY5およびFAMに関する色素濃度データのみを分析する。CY5およびFAMに関する色素濃度データを比較することにより、そのソフトウェアはそのPCR反応が標的陰性または標的陽性のどちらであるかを決定する。そのPCR反応が標的陽性である場合、そのICの結果は無視され、従ってそれは有効でも無効でもよい。そのPCR反応が標的陰性である場合、その結果はそのICが有効な結果を示している場合にのみ有効である。上記で示した実施例において、全ての反応は低レベルのHCV標的を含有しており−そのそれぞれの試験結果の有効性とは関係ないが−全ての反応は有効なICを示す。   For output of qualitative results, only dye concentration data for CY5 and FAM is analyzed. By comparing the dye concentration data for CY5 and FAM, the software determines whether the PCR reaction is target negative or target positive. If the PCR reaction is target positive, the IC result is ignored, so it may be valid or invalid. If the PCR reaction is target negative, the result is valid only if the IC shows a valid result. In the examples shown above, all reactions contain low levels of HCV target—although not related to the effectiveness of their respective test results—all reactions show effective IC.

Claims (4)

生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、以下のことを含む方法:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)第1対照核酸が定量標準核酸であり、第2対照核酸が定性的内部対照核酸である異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の第1対照核酸が前記の微生物核酸の検出限界の20〜5000倍の濃度で存在し、前記の第2対照核酸が前記の微生物核酸の検出限界の1〜10倍の濃度で存在し、前記の微生物核酸ならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸は異なる標識を有する異なるプローブにハイブリダイズする;
c)単離および精製された微生物核酸を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の第1対照核酸および前記の微生物核酸の増幅産物により生成する、それらの濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、同時に前記の第2対照核酸の前記の増幅産物により生成された蛍光シグナルを検出し、ここで前記の第2対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示し、および前記の微生物核酸および前記の第1対照核酸により生成されたシグナルの比較により、前記の生物学的試料中の前記の微生物核酸の量を決定する
A method for the simultaneous detection and quantification of microbial nucleic acids in a biological sample, comprising:
a) isolating and purifying said microbial nucleic acid;
b) different concentrations of the first and second control nucleic acids, wherein the first control nucleic acid is a quantitative standard nucleic acid and the second control nucleic acid is a qualitative internal control nucleic acid, in separate sequence portions of the microbial nucleic acid, and A reaction mixture comprising one or more primer pairs that specifically hybridize to separate sequence portions of a control nucleic acid and a probe that specifically hybridizes to each of the sequences amplified by the one or more primer pairs Wherein the first control nucleic acid is present at a concentration of 20 to 5000 times the detection limit of the microbial nucleic acid, and the second control nucleic acid is 1 to 10 times the detection limit of the microbial nucleic acid. The microbial nucleic acid and the first control nucleic acid and the second control nucleic acid hybridize to different probes having different labels ;
c) adding the isolated and purified microbial nucleic acid to the reaction mixture;
d) performing one or more cycle steps, wherein the cycle step comprises an amplification step, the amplification step comprising one or more amplification products derived from said microbial nucleic acid if present in said sample; And generating an amplification product derived from the first control nucleic acid and the second control nucleic acid, wherein the cycling step comprises a hybridization step, wherein the hybridization step comprises said primer pair Hybridizing the sequences amplified by the above probes, wherein the probes are labeled with a donor fluorescent moiety and a corresponding acceptor fluorescent moiety, each of the probes having a different fluorescent dye;
e) Detect and measure the fluorescence signals proportional to their concentration produced by the amplification product of the first control nucleic acid and the microbial nucleic acid, and at the same time produced by the amplification product of the second control nucleic acid. detecting a fluorescence signal, wherein the presence of said second control nucleic acid amplification product indicates that amplification occurs in the reaction mixture even in the absence of an amplification product on microbial nucleic acids of the, and the The amount of the microbial nucleic acid in the biological sample is determined by comparing the signal produced by the microbial nucleic acid and the first control nucleic acid .
増幅が5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素を用いる、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1 , wherein the amplification uses a polymerase enzyme having 5 'to 3' exonuclease activity. 前記の第1および前記の第2対照核酸が1つの対照試薬内で提供される、請求項1または2に記載の方法。 3. The method according to claim 1 or 2 , wherein the first and second control nucleic acids are provided in one control reagent. 第1対照核酸および第2対照核酸が同じプライマー結合部位を有するが、異なるプローブ結合部位を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。4. The method of any one of claims 1-3, wherein the first control nucleic acid and the second control nucleic acid have the same primer binding site but different probe binding sites.
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