AT502067B1 - Salmonella-serotypisierung - Google Patents

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Description

2 AT 502 067 B1
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bakterien-Identifikations-Verfahren, insbesondere gentechnische Verfahren zur Identifizierung charakteristischer Gen-Elemente, vorzugsweise unter Verwendung von Mikroarray-Techniken.
Salmonellae sind Bakterien, und die etiologischen Agentien verschiedener Erkrankungen, die kollektiv als Salmonellose bezeichnet werden. Humane Salmonellose kann in vier Syndrome unterteilt werden: enterisches Fieber (Typhus-artige Erkrankung), Gastroenteritis, Bakteriämie mit oder ohne Gastroenteritis, und das asymptomatische Träger-Stadium. Zur Eindämmung sowohl Typhus-artiger als auch nicht-Typhus-artiger Salmonellen ist die Überwachung humaner und tierischer Infektionen auf Labor-Basis ein wichtiger Schritt der Präventionsstrategie. Phänotypische Methoden spielen bei der Identifizierung auf Gattungs-Ebene eine wichtige Rolle. Die Serotypisierung wird zur primären Typisierung von Stämmen verwendet. Die Serotypisierung von Salmonella ist jedoch wegen der großen Anzahl erkannter Serotypen mühsam.
Die Gattung Salmonella wird in die Spezies S. enterica unterteilt, die die Subspezies I (S. e. enterica), II (S. e. salamae), lila (S. e. arizonae), lllb (S. e. diarizonae), IV (S. e. houtenae) und VI (S. e. indica) und S. bongori (früher Subspezies V) inkludiert. Diese Spezies und Subspezies werden weiter in mehr als 2.500 Serotypen unterteilt.
Salmonella ist eine umfangreiche Gattung, und die Serotypisierung wird in großem Umfang verwendet um die Stämme gemäß ihrer Oberflächen-Antigen-Variabilität in Gruppen einzuteilen. Die Serotypisierung basiert auf der immunologischen Klassifizierung der Lipopolysaccharid-Anteile (O-Antigen), des flagellaren Proteins (H-Antigen) und des kapselförmigen Polysaccharids (Vi-Antigen). Ein unikes Merkmal von Salmonella unter den Enterobacteriaceae ist, dass dieser Stamm im Allgemeinen zwei unterschiedliche H-Antigene hat, die Flagellen-Antigene der Phase 1 und Phase 2, die so reguliert sind, dass immer jeweils nur ein Antigen exprimiert wird. Im Allgemeinen wird das Kauffmann-White-Schema für die Klassifizierung von Salmonella-Serotypen verwendet, mit welchem 46 O-Serogruppen und 114 H-Antigene erkannt werden, was zu 2.523 charakterisierten Serotypen führt. Es können in einem Flagellum mehrere antige-ne Faktoren Vorkommen, und daher können H-Antigene aus verschiedenen antigenen Faktoren zusammengesetzt sein (z.B. H:e,n,x bezeichnet ein Antigen, welches aus den Faktoren e, n und x zusammengesetzt ist). Immunologisch verwandte Flagellen-Antigene sind zu Komplexen gruppiert.
Die Serotypisierung stellt eine verlässliche und gut etablierte Methodik zur Charakterisierung von Salmonella-Stämmen dar, ist aber ziemlich zeitaufwändig und erfordert auch eine große Anzahl (167) spezifischer Antiseren. Weiters liefert die Serotypisierung eine begrenzte Information hinsichtlich der genetischen Verwandtschaft von Serovaren und reicht nicht aus für Krankheits-Assoziierungen (Beltran et al., PNAS 85: 7753-7757 (1988)). Daher werden alternativ hauptsächlich Methodiken auf DNA-Basis für die Identifizierung von Salmonella-Serotypen in mehreren Labors entwickelt (Eicheta et al., Res. Mic. 153: 107-113 (2002); Nair et al., J. Clin. Mic. 40(7): 2346-2351 (2002); Herrera-Leon et al., J. Clin. Mic. 42(6): 2581-2586 (2004)). Diese neuen Techniken zielen auf eine höhere Spezifität, bessere Reproduzierbarkeit sowie eine größere Empfindlichkeit ab und inkludieren vor allem eine Detektion of Multiplex-PCR-Basis und eine Einzelstrang-Konformations-Polymorphie-Analyse. Außerdem stellen diagnostische Mikro-arrays, die einen hohen Durchsatz, eine parallele Detektion und Identifikation einer großen Anzahl von Mikroben ermöglichen, ein sich dynamisch entwickelndes neues technisches Gebiet dar. Sie wurden vor allem für Umwelt-Anwendungen entwickelt (z.B. Loy et al., App. En. Mic. 68(10):5064-5081 (2002); Bodrossy et al., Env. Mic. 5(7): 566-582 (2003); Stralis-Pavese et al., Env. Mic. 6(4): 347-363 (2004)), doch haben diagnostische Mikroarrays ein enormes Potential für eine effiziente hohe Durchsatz-Analyse von Pathogenen (Bodrossy and Sessitsch, Curr. Op. Mic. 7:245-254 (2004)). Für die Entwicklung verlässlicher Salmonella-Serotyp-spezifischer Sonden sind noch immer eine gründliche phylogenetische Analyse dieses Genus und die Identifizierung geeigneter Marker notwendig. 3 AT 502 067 B1
Das O-Antigen wird durch die konzertierte Aktivität einer wechselnden Anzahl von Enzymen, die vom rfb-Cluster codiert werden, bestimmt. So ist der Großteil der Salmonella-O-Antigen-Va-riation eine Folge der genetischen Diversität innerhalb dieses Gen-Clusters (Fitzgerald et al., App. Env. Mic. 69(10): 6099-6105 (2003)). Der hierin dargelegte Mikroarray-Ansatz ist für die Analyse einer Anwesenheit/Abwesenheit einer großen Anzahl von Genen nicht geeignet, und somit besteht ein Bedarf an einer alternativen Methode zur Beurteilung der O-Serogruppe von Salmonella. Da die Diversität im O-Serogruppen-Status (O-Antigen) eher durch die Anwesenheit/Abwesenheit von Genen als durch Punktmutationen bestimmt wird, ist sie wahrscheinlich mit der phylogenetischen Position des analysierten Serovars verbunden.
Phylogenetische Beziehungen von Prokaryonten beruhen am häufigsten auf der Variabilität ihrer ribosomalen RNA-Gene. Für die Klassifizierung eng verwandter Spezies und Subspezies sind jedoch die rNA-Gene zu sehr konserviert, und es werden alternative Marker benötigt. Als Alternative wurde das gyrß-Gen, das für das Untereinheit B-Protein der DNA-Gyrase (Topoiso-merase Typ II) codiert, für die Klassifizierung von Bakterien, einschließlich Mitgliedern der Ente-robacteriaceae angewendet (Fukushima et al., J. Clin. Mic. 40(8): 2779-2785 (2002); Dauga, Int. J. Sys. Evo. Mic. 52: 531-547 (2002)). Mehrere Studien zeigten, dass die Rate der molekularen Evolution des gyrß-Gens höher ist als jene von ribosomalen RNA-Genen (Dauga et al., 2002, oben), und gyrß-Nukleotid-Sequenzen wurden verwendet, um verwandte Spezies oder Stämme von Acinetobacter, Pseudomonas und Shewanella zu differenzieren. Dauga (2002, oben) beschrieb die gyrß-Sequenz als nützlich zur Untersuchung intragenerischer Beziehungen der Enterobacteriaceae, wogegen sich die 16S-rRNA-Gen-Sequenz als nützlich für die Beschreibung phylogenetischer Beziehungen zwischen entfernt verwandten Familienmitgliedern erwies. Es zeigte sich auch, dass das afpD-Gen, welches für die beta-Untereinheit bakterieller F1F0-Typ-ATP-Synthasen codiert, die phylogenetische Position von Bakterien widerspiegelt. Seine phylogenetische Auflösungsrelevanz scheint jener des garß-Gens ähnlich zu sein.
Zwei Gene codieren für die Flagellen-Antigene. Das WC-Gen, welches für das Phasen-I-(HI)-Antigen codiert, befindet sich in einem der Flagellen-Biosynthese-Operone, ist in allen Salmo-nellae anwesend und hat ein Homolog in Escherichia coli. Das fljB-Gen, das für das Phasen-2-(H2)-Antigen codiert, befindet sich in einer Region des Genoms, die für Salmonella unik ist, und ist in vier der sechs Subspezies vorhanden. Im Allgemeinen ist der zentrale Teil der Flagellin-Gene ziemlich variabel, und bestimmt vermutlich das Epitop des H-Antigens, wogegen die 5'-und 3'-Enden typischerweise konserviert sind. McQuiston et al. (J. Clin. Mic. 42(5): 1923-1932 (2004)) schlugen die Verwendung von Flagellin-Genen als nützliche Ziele für die molekulare Bestimmung des Flagellen-Antigen-Typs vor. Außerdem wurde ein Multiplex-PCR-System auf Basis der fliC-Gen-Variabilität etabliert, um die häufigsten Phase-1-Flagellen-Antigene zu unterscheiden (Herrera Leon et al., J. Clin. Mic.: 42(6): 2581-2586 (2004)).
Die DNA-Mikroarrays sind ein leistungsfähiges Werkzeug für die parallele Hochdurchsatz-Detektion und Quantifizierung vieler Gene. Ursprünglich für Gesamt-Genom-Genexpressions-Analysen entwickelt, ist die Möglichkeit der Anwendung der DNA-Mikroarrays auf vielen Gebieten der Mikrobiologie sehr groß. Wenn entsprechende Sonden-Sätze zur Verfügung stehen, ermöglichen sie die Detektion von bis zu mehreren Tausend Mikrobenstämmen, Spezies oder Gruppen von Spezies Oe nachdem, wie die Sonde entworfen ist) in einem einzigen Test. In der klinischen, veterinärmedizinischen und Pflanzen-Mikrobiologie, Nahrungsmittel- und Wasser-qualitäts-Kontrolle bedeutet dies, dass ein einziger Test entwickelt werden kann, um alle patho-genen/günstigen/verschmutzenden Bakterien, die in der untersuchten Probe vorhanden sein könnten, zu detektieren. Das Potential für die Umwelt-Mikrobiologie ist sogar noch größer. Durch Anwenden von ineinander geschachtelten (nested) Sätzen von Oligonukleotid-Sonden, die auf Gene gerichtet sind, welche die Phylogenie des Träger-Organismus widerspiegeln, wird es möglich, die gesamte prokaryontische Diversität einer Umgebung grob zu beurteilen. Das primäre Ziel für solche Studien ist das 16S-rRNA-Gen als primäre Determinante für eine Spezies, und für eine Stamm-spezifische Identifizierung, die lnter-Gen-Spacer(IGS)-Region zwischen den 16S-rRNA- und 23S-rRNA-Genen. Andere - häufig als „funktionell“, d.h. für verwand- 4 AT 502 067 B1 te Enzyme, die eine bestimmte Funktion ausüben, codierend bezeichnete - mögliche Target-Gene können auch verwendet werden, zumindest für eine physiologisch eingeschränkte Gruppe von Mikroorganismen. Die Anwendung funktioneller Gene engt die Analyse auf eine funktionell (manchmal auch phylogenetisch) definierte Gruppe von Mikroben ein. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist, dass er auch die Detektion und Analyse von nicht-kultivierten Mitgliedern der untersuchten Mikroben-Gruppen ermöglicht.
Oligonukleotid-Sonden-Sätze, die auf Nylon- oder Nitrocellulose-Membranen aufgespottet sind („Makroarrays“) wurden für die Diagnose von Bakteriämie, Nahrungsmittelverschmutzung, die Detektion von Enterococci oder Cyanobakterien verwendet.
Mikroben-Gemeinschaftsstrukturen („microbial community structures“) können durch quantitative Analyse von Mikro- und Makroarray-Ergebnissen beurteilt werden. Bei einer einfachen und eleganten Methode werden zur Quantifizierung spezifischer Mikroben-Gene aus einer Probe Gen-Fragmente (500-900 bp lang) als Sonden verwendet. Jeder Makroarray-Spot kann aus einer Mischung einer individuellen Sonde und einem üblichen Referenz-Gen-Fragment bestehen. Die Hybridisierung kann mit einer mit Cy3 markierten Umwelt-Mischung und einer mit Cy5 markierten Referenz-DNA durchgeführt werden. Beim Cy3/Cy5-Marker-System beruht die Quantifizierung auf den Cy3/Cy5-Verhältnissen. Wegen der inhärenten Unterschiede in den Hybridisierungs-Effizienzen zwischen Oligonukleotid-Sonden kann dasselbe Prinzip leider nicht auf die Quantifizierung von Oligonukleotid-Chip-Ergebnissen angewendet werden. In der Praxis sollte man für jede Sonde ein anderes Referenz-Oligo entwerfen.
Die CN 1396270 beschreibt einen DNA-Mikroarray zur Detektion der in Wasser häufig angetroffenen pathogenen Bakterien, wie der Bakterien der Escherichia, Salmonella, Staphylococcus usw., bei welchem das 16S-rRNA-Gen, zwei in der Konservierungsregion des 16S-rRNA-Gens entworfene Primer und eine Sonde für die variable Region des 16S-rRNA-Gens verwendet werden.
Die DE 199 45 916 beschreibt mehrere Oligonukleotid-Sequenzen für bakterielle 23S/5S-rRNA-Sonden, die bei Tests verwendet werden können, um zwischen Bakterien verschiedener Kategorien zu unterscheiden. Die serotypologische Bestimmung von Salmonella ist darin nicht geof-fenbart.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein rasches und effizientes Verfahren zur in vitro- und/oder in vivo-Analyse von Salmonella-Serotypen (auch als Serovaren bezeichnet) vorzusehen. Ein effizientes Verfahren sollte auch eine Mehrzahl von Serotypen (insbesondere alle oder fast alle klinisch relevanten Stämme) in einem verlässlichen, leicht verwendbaren und standardisierten Test bestimmen können, vorzugsweise ohne vorherige Bakterien-Isolierung. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine auf DNA basierende phylogenetische Analyse von mehr als 200 Salmonella-Stämmen, die zu den am meisten vorherrschenden 44 Serovaren gehören, durchzuführen.
Daher sieht die vorliegende Erfindung einen Satz von Oligonukleotid-Molekülen für Salmonella-Serotypisierung vor, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das gyrß-Gen spezifisch ist, mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das atpD-Gen spezifisch ist, mindestens ein Oligonukletid-Molekül für das fliC-Gen spezifisch ist, und mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das fljB-Gen spezifisch ist. Überraschenderweise stellte man fest, dass es möglich ist, einen Satz von Oligonukleotid-Molekülen vorzusehen, die für die große Menge der Salmonella-Serotypen spezifisch sind, die jedoch alle auf einmal im selben Hybridisierungsschritt unter denselben Hybridisierungsbedingungen ohne vorherige Isolierung verschiedener Serotypen verwendet werden können (beispielsweise können 2-3-4 verschiedene Salmonella-Serotypen in der ursprünglichen Probe vorhanden sein). Die vorliegende Erfindung sieht mehrere Oligonukleotid-Moleküle oder Sonden zur Serotypisierung vor. In gewissen Fällen ist es möglich, einen Serotyp mit nur einem einzigen Oligonukleotid zu identifizieren. Um jedoch 5 AT 502 067 B1 ein breiteres Spektrum von Salmonella-Serotypen zu identifizieren, werden Oligonukleotide von jedem der gyrB, atpD, fliC, fljB-Gene vorgesehen. Die Kombination dieser Gene ist für dieses Ziel perfekt geeignet, da bestimmte Serovaren signifikante Unterschiede in diesen Genen aufweisen. Demgemäß besteht ein Mindest-Satz aus 4 Oligos. Für eine bestimmte Anwendung kann ein Satz von Oligonukleotid-Molekülen (auch als Oligonukleotide bezeichnet) aus der Gruppe möglicher Oligonukleotid-Moleküle ausgewählt werden, die nachstehend in Tabelle 1 angegeben sind. Verschiedene Methodiken können jedoch verschiedene Kriterien erfordern, und somit kann die Veränderung der Sonden dazu führen, dass verschiedene Sonden unter solchen verschiedenen Bedingungen perfekt funktionieren. Bei einem Beispiel eines Serotypisierungs-Vorgangs wird der erfindungsgemäße Satz vorzugsweise auf ein durch PCR vorangereichertes Produkt dieser 4 Salmonella-Gene angewendet, d.h., die Gen-Sequenzen werden amplifiziert (z.B. unter Verwendung der unten in Tabelle 2 angeführten Primer), und die resultierenden PCR-Produkte werden für die Serotypisierung mit dem Satz der vorliegenden Erfindung verwendet. Eine andere Verwendung für den erfindungsgemäßen Satz ist die Verwendung als PCR-Primer. Im letzteren Fall würde die Serotypisierung auf dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein von (oder signifikant schwachen) PCR-Produkten basieren. Erfindungsgemäße Oligonukleotid-Moleküle sind vorzugsweise ausgewählt aus Ribose- oder Desoxyribose-Nukleotiden.
Der erfindungsgemäße Satz kann aus Oligonukleotiden ausgewählt werden, welche für die gegebenen Salmonella-Serovaren spezifisch sind, solange spezifische Nukleotide für jedes Salmonella-Gen ausgewählt aus gyrB, atpD, fliC und fljB inkludiert sind. Die Gen-Sequenzen dieser Gene oder die Unterschiede in diesen Genen sind im Stand der Technik bekannt. Verfahren für Oligonukleotid-Entwürfe sind nachstehend in den Beispielen (besonders Beispiel 7) angegeben und inkludieren Programme für die Berechnung günstiger Schmelzpunkte und Hybridisierungsmodelle. Die Synthese von Oligonukleotiden ist heute eine übliche Vorgangsweise, die dem Fachmann bekannt ist und auch automatisiert werden kann.
Der Ausdruck „Oligonukleotid-Moleküle“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf jegliche Art von Oligonukleotid-Molekülen, vorzugsweise DNA- oder RNA-Moleküle, die eine Länge aufweisen, welche effizient ist, so dass sie für einen bestimmten Serotyp spezifisch ist. Diese Länge soll jedoch ein Maximum nicht überschreiten, so dass die Moleküle ohne sterische Behinderung in einer Analyse mit hohem Durchsatz verwendet werden können.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Satz dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle für bis zu 30 Nukleotide lange Regionen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens spezifisch sind. Die Spezifität für diese kurzen Regionen oder diagnostischen Regionen reicht im Allgemeinen für einen effizienten Hybridisierungs-Vorgang aus. Natürlich korrelieren die Länge der diagnostischen Regionen und somit die Länge der spezifischen Oligonukleotid-Moleküle und können für bestimmte Serovar-Spezifika angepasst werden. Besonders bevorzugte diagnostische Regionen sind jene, die mit den nachstehend in Tabelle 1 angegebenen Oligonukleotid-Sonden verwandt sind.
Ein anderer erfindungsgemäß bevorzugter Satz umfasst Oligonukleotid-Moleküle, die Gen-Sequenzen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens entsprechen, die sich an den Positionen dieser Gene befinden, die für die SEQ ID Nr. 1 bis 193 (nachstehend in Tabelle 1 angeführt) angegeben sind. An diesen Positionen besteht eine Variation zwischen ausgewählten Serovaren, was für die Serotypisierung mit einem erfindungsgemäßen Satz verwendet werden kann.
Noch mehr bevorzugt ist der erfindungsgemäße Satz dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle diagnostische Moleküle umfassen, welche verschiedene Serotypen von Salmonella unterscheiden. Diese diagnostischen Nukleotide sind für ein bestimmtes oder eine Gruppe von bestimmten Serovaren spezifisch. Eine Hybridisierung unter stringenten Bedingun- 6 AT 502 067 B1 gen der Oligonukleotid-Moleküle mit den oben definierten Salmonella-Gen-Regionen ist nur mit den ausgewählten Serovaren ermöglicht und führt zu Fehlpassungen („mismatches“) mit anderen Serovaren, die sich in ihrem genetischen Code unterscheiden. Eine Hybridisierung unter stringenten Bedingungen wird z.B. in Lösung mit 124 μΙ DEPC-behandeltem Wasser, 2 μΙ 10% SDS, 4 μΙ 50x Denhardt-Reagens (Sigma), 60 μΙ 20x SSC und 10 μΙ Target-DNA oder -RNA, einschließlich Inkubation bei 65°C für 1-15 min (vgl. Beispiele unten) durchgeführt. Die optimalen Hybridisierungsbedingungen, einschließlich der Temperatur, können natürlich je nach den Oligonukleotid-Molekülen variieren. Die Hybridisierungstemperaturen der gegebenen Oligonukleotid-Moleküle können mit den nachstehend beschriebenen Methoden leicht berechnet werden.
Bevorzugte diagnostische Nukleotide der Oligonukleotid-Moleküle sind ausgewählt aus den unterstrichenen Nukleotiden, die in den SEQ ID Nr. 1 bis 193 angegeben sind (Tabelle 1 unten). Die Oligonukleotid-Moleküle gemäß SEQ ID Nr. 1 bis 193 können direkt oder nach Umwandlung in komplementäre und umgekehrte Form mit den passenden Genen fluchtend ausgerichtet werden; da die Gene nach Amplifizierung, z.B. mittels PCR, verwendet werden können und in sense- oder anti-sense-Orientierung vorliegen können. Komplementäre Nukleotide sind A und T oder U, und G und C. Die Beispiele der in Tabelle 1 vorgesehenen Oligonukleotid-Moleküle umfassen mindestens eine diagnostische Fehlpassung (mismatch) (auch als diagnostisches Nukleotid bezeichnet), d.h. ein Nukleotid, welches zwischen bestimmten Serovaren durch selektive Hybridisierung des gegebenen Salmonella-Serotyps unterscheidet und mit anderen Serovaren Fehlpassungen bildet. Somit sind gemäß SEQ ID Nr. 1 bis 193 bevorzugte diagnostische Nukleotide für das fliC-Gen an den Nukleotiden Nr. 714, 720, 730 gemäß der Sequenz für Sonde c1, und für das gyrB-Gen an den Nukleotiden Nummer 753, 762, 768 gemäß der Sonde g4, usw. Ein Nukleotid, das ein solches diagnostisches Nukleotid aufweist, während der Rest des Oligonukleotid-Moleküls, d.h. der nicht unterstrichene Teil der in Tabelle 1 unten angegebenen Sequenzen, modifiziert sein kann. Diese Modifikation der Oligonukleotid-Moleküle kann entweder durch Auswählen anderer Nukleotide, die durch die Sequenzen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens mit umfasst sind, oder durch Auswählen von Nukleotiden, die nicht von diesen Sequenzen mit umfasst sind, durchgeführt werden, wodurch nicht-diagnostische Fehlpassungen gebildet werden, die allen Salmonella-Serovaren gemein sind. Solche nicht-diagnostischen Fehlpassungen haben natürlich einen starken Einfluss auf den Hybridisierungszustand, ohne die Serovar-Spezifität zu verändern. Der erfindungsgemäße Satz wird vorzugsweise an durch PCR angereicherten Produkten des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens verwendet, und somit wird die Gen-Spezifität auf PCR-Ebene aussortiert. Die Serovar-Spezifität wird mit dem Oligonukleotid-Satz bestimmt, welcher daher bestimmte Freiheiten, wie nicht-diagnostische Fehlpassungen ohne unerwartete Nebeneffekte, wie genetische Kreuzreaktivität mit anderen Genen, aufweisen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Satz dadurch gekennzeichnet, dass sich die Regionen (oder diagnostischen Regionen) des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens an der 5'-End-Hälfte dieser Gene oder im zentralen Teil dieser Gene befinden. Bei bestimmten Oligonukleotid-Molekülen erfolgt die Hybridisierung am besten so nahe wie möglich am 5-Ende des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens. Andere Sätze, die so zentral wie möglich sind, sind am besten für die diagnostische Region. Diese Präferenzen hängen stark von der Verwendung des Oligonukleotid-Moleküls ab, d.h. von ihrer Fixierung, z.B. an einem festen Träger durch Spacer, welche wiederum unterschiedlich in Länge und Flexibilität sein können und somit die Hybridisierungs-Präferenzen der Oligonukleotid-Moleküle an Salmonella-Gen-Material beeinflussen.
Eine weitere Ausführungsform sieht den erfindungsgemäßen Satz mit 1 bis 4 nichtdiagnostischen Fehlpassungen vor. Nicht-diagnostische Fehlpassungen sind Fehlpassungen (d.h. Nukleotide, die keine Basenpaare in fluchtender Ausrichtung oder Hybridisierung des Oligonukleotid-Moleküls mit den entsprechenden Genen bilden), die für alle Salmonella-Serovaren unter Beobachtung üblich sind. Nicht-diagnostische Fehlpassungen können verwen- 7 AT 502 067 B1 det werden, um die Hybridisierungsbedingungen zu verändern, z.B. durch Senken der Schmelztemperatur. Mit zunehmender Anzahl nicht-diagnostischer Fehlpassungen leidet jedoch die analytische Qualität zunehmend. Vorzugsweise sind die nicht-diagnostischen Nukleotide der SEQ ID Nr. 1 bis 193 Ziele für nicht-diagnostische Fehlpassungen.
Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Satz ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle ausgewählt sind aus SEQ ID Nr. 1 bis 193 (nachstehend in Tabelle 1 angegeben). Tests mit diesem Satz erwiesen sich als hoch effizient. Eine solche hohe Effizienz ist nicht nur durch eine hohe Spezifität für die Salmonella-Gen-Sequenzen gekennzeichnet, sondern auch durch eine effiziente Bindungs-Kinetik, was durch das Entwerfen von Oligonukleotiden erreicht wird, bei welchem die Bildung nachteiliger Strukturen, wie Haarnadel-Strukturen vermieden wird.
Genetisches Material wird häufig durch molekular-biologische Methoden unter Verwendung von Transkriptasen, wie PCR, voramplifiziert. Bei einer PCR werden komplementäre Stränge von genetischem Material geschaffen. So kann auch eine Spezifität erreicht werden durch die Schaffung von Nukleotiden, die an einen komplementären Strang binden (in umgekehrter Reihenfolge). Einige in SEQ ID Nr. 1 bis 193 angegebene Oligonukleotide sind für einen solchen komplementären Strang spezifisch. Ein weiterer bevorzugter Satz gemäß der Erfindung umfasst Oligonukleotid-Moleküle, die komplementär und/oder in umgekehrter Reihenfolge zu Oligonukleotiden ausgewählt aus der Gruppe der SEQ ID Nr. 1 bis 193 sind.
Vorzugsweise weisen die Oligonukleotid-Moleküle, vorzugsweise an ihrem 5’-Ende befestigt, Spacer-Moleküle auf. Bei Befestigung an einem festen Träger verhindern diese Spacer-Moleküle die negativen sterischen Auswirkungen und eine Störung der Hybridisierungs-Eigenschaften der immobilisierten Oligonukleotid-Moleküle, die sich aus der Anhäufung dieser immobilisierten Moleküle ergibt. Mit den Spacer-Molekülen ist eine Zugänglichkeit der immobilisierten Oligonukleotid-Moleküle vorgesehen.
Noch mehr bevorzugt weisen diese Spacer-Moleküle einen C-Linker, vorzugsweise einen C5-bis C20-Linker auf, besonders bevorzugt ist dies ein C12-Linker. Es erwies sich, dass dieser C-Linker ein wirksames und funktionelles Spacer-Molekül vorsieht, ohne den Hybridisierungs-Schritt zu beeinflussen.
Vorteilhaft umfassen diese Spacer-Moleküle weiters Thymidin-Reste, vorzugsweise 2 bis 10 Thymidin-Reste. Beispielsweise sind extra 5 Thymidin-Reste am 5-Ende am Oligonukleotid-Molekül oder am C-Linker befestigt. Diese Thymidin-Reste sehen ein zusätzliches optimales Abstandhalten vor. Für eine rasche und einfache Detektion ist es bevorzugt, dass die Oligonukleotid-Moleküle markiert oder mit einem Marker versehen sind. Der Fachmann kann die optimale Markierung auswählen, wobei vorzugsweise solche Markierungen verwendet werden, die ein Signal liefern oder ein Signal verändern, wenn eine Hybridisierung mit dem Target eintritt. Diese Markierungen können beispielsweise enzymatische oder chemische Markierungen, wie Cy5/Cy3 sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein fester Träger vorgesehen, welcher an seiner Oberfläche immobilisiert den Satz der Oligonukleotid-Moleküle gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben definiert, aufweist. Dieser feste Träger kann einfach und wirksam in Hochdurchsatz-Detektions- und Quantifizierungs-Tests verwendet werden. Eine große Anzahl verschiedener fester Träger wurde im Stand der Technik beschrieben, und der Fachmann kann den optimalsten je nach der Menge der zu immobilisierenden Oligonukleotid-Moleküle, der Menge der zu detektierenden Proben, den Möglichkeiten in einem Labor und gemäß anderer Kriterien auswählen. Es ist möglich, einen festen Träger vorzusehen, an dem mindestens 4 Oligonukleotid-Moleküle des erfindungsgemäßen Satzes immobilisiert sind, noch mehr bevorzugt sind jedoch mindestens 20, und am meisten bevorzugt mindestens 50 Oligo- 8 AT 502 067 B1 nukleotid-Moleküle des erfindungsgemäßen Satzes am festen Träger immobilisiert, um ein Werkzeug für eine Hochdurchsatz-Analyse vorzusehen.
Vorzugsweise ist der feste Träger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Objektträger (slide), einer Membran, einer Säule, Kügelchen und einer Platte. Diese sind herkömmliche feste Träger für die Detektion und Quantifizierung spezifischer Targets in einer Probe und sind im Stand der Technik, wie oben erwähnt, gut beschrieben.
Noch mehr bevorzugt weist der erfindungsgemäße Oligonukleotid aufweisende feste Träger einen Mikroarray der Oligonukleotid-Moleküle gemäß der Erfindung auf. Ein Mikroarray weist eine große Anzahl immobilisierter Oligonukleotid-Moleküle auf, die in hoher Dichte am festen Träger vorgesehen sind. Ein Mikroarray ist ein hoch effizientes Werkzeug, um Hunderte bis Millionen von Target-Molekülen in einem einzigen Detektionsschritt nachzuweisen. Solche Mikroarrays sind oft als Objektträger oder Platten, insbesondere Mikrotiterplatten, vorgesehen. Im Stand der Technik ist ein Mikroarray sowohl entweder als miniaturisierte Anordnung von Bindungsstellen (d.h. ein Material, der Träger), oder als Träger mit miniaturisierten Bindungsstellen (d.h. der Array) definiert. Beide Definitionen können für die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Für die erste dieser Definitionen ist die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine miniaturisierte Anordnung der Oligonukleoti-de der vorliegenden Erfindung in einem Mikroarray. Die Oligonukleotid-Moleküle sind vorzugsweise auf dem Mikroarray mit Hilfe einer Print-Vorrichtung („printing device“) vorgesehen, welche eine Immobilisierung in hoher Dichte am festen Träger gewährleistet. Dieser Mikroarray ist beim Analysieren einer großen Anzahl von Proben besonders nützlich.
Vorteilhaft sind die Oligonukleotid-Moleküle in Spots an der Oberfläche immobilisiert. Durch Vorsehen von Spots werden spezifisch definierte Regionen, die die immobilisierten Oligonukleotid-Moleküle aufweisen, hergestellt. Wenn ein Spot für ein bestimmtes Bakterium spezifisch ist, ist es möglich, die in der analysierten Probe vorhandenen Bakterien genau zu definieren. Es ist weiters möglich, ein Referenz-Oligonukleotid-Molekül in den Spots vorzusehen, welches nicht nur eine positive Kontrolle ist, sondern auch als Referenz für eine Quantifizierung verwendet werden kann.
Vorzugsweise sind identische Oligonukleotid-Moleküle in einem Spot immobilisiert. Ein positives Hybridisierungssignal einer gegebenen Probe ermöglicht spezifische Angaben dahingehend, exakt welche Serotypen in der getesteten Probe vorhanden sind, da jeder Spot für eine gegebene charakteristische diagnostische Region spezifisch ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen festen Trägers, wie oben definiert, womit ein erfindungsgemäßer Satz von Oligonukleotid-Molekülen, wie oben definiert, immobilisiert wird, vorzugsweise in Spots auf der Oberfläche des festen Trägers. Für diesen Aspekt gelten dieselben Definitionen und vorteilhaften Ausführungsformen, wie oben für andere Aspekte der vorliegenden Erfindung erwähnt. Mit diesem Verfahren wird ein fester Träger vorgesehen, der in der Hochdurchsatz-Analyse jeder gegebenen Probe verwendet werden kann.
Vorzugsweise wird dieser Satz auf diese Oberfläche mit einer einzigen Nadel aufgespottet. Durch Spotten mit einer einzigen Nadel werden Variationen, die dem Spotten mit zahlreichen Nadeln inhärent sind, vermieden. Daher wird jeder Spot mit einer genau definierten Menge und Konzentration von Oligonukleotid-Molekülen vorgesehen.
Ebenfalls bevorzugt erfolgt dieses Spotten mit einem Print-Puffer („printing buffet), vorzugsweise mit DMSO in H20. Der Print-Puffer wird verwendet, damit der feste Träger während der langen Spot-Runden nicht austrocknet. DMSO in H20, vorzugsweise etwa 50% DMSO in H20, wird verwendet, da dieser Print-Puffer im Vergleich zu wässerigen Lösungen, wie 3xSSC oder Phosphatpuffer, optimal war, um den festen Träger feucht zu halten. 9 AT 502 067 B1
Vorzugsweise ist der feste Träger, der einen Satz Oligonukleotide gemäß der Erfindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass er auch Spots mit Fehlpassungs-Gegenpaaren zu Spots mit Oligonukleotid-Molekülen, die für Salmonella-Gene spezifisch sind, aufweist. Diese Fehl-passungs-Gegenpaare (auch als Fehlpassungs-Kontrollen bezeichnet) weisen Fehlpassungen in ihrem (ihren) diagnostischen Nukleotid(en) auf, d.h. solche, die sich auf Nukleotide beziehen, die von Natur aus in bestimmten Salmonella-Serotypen verschieden sind, womit sie eine geänderte Serovar-Spezifität haben. Wenn die Sonde und ihre Fehlpassungs-Kontrolle in einem Test dieselbe Intensität vorsehen, wird die Sonde als negativ angesehen; nur wenn seine Fehlpassungs-Kontrolle im Signal signifikant schwächer ist, wird das Signal auf der Sonde als wirklich positiv angesehen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Serotypisierung von Salmonella in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: - Amplifizieren der gyrB-, atpD-, fliC- und fljB-Gene von Salmonella in der Probe, - Zugeben des amplifizierten Produkts zum festen Träger, wie oben definiert, - Durchführen eines Hybridisierungsschrittes zum Hybridisieren von Nukleinsäure-Molekülen aus dem amplifizierten Produkt mit den immobilisierten Oligonukleotid-Molekülen, vorzugsweise gefolgt von mindestens einem Waschschritt, - Detektieren von Hybridisierungsprodukten, wobei ein Hybridisierungsprodukt das Vorhandensein irgend eines der Serotypen in der Probe zeigt.
Wiederum gelten auch hier dieselben Definitionen und bevorzugten Ausführungsformen, wie oben erwähnt. Vorzugsweise wird die Amplifikation mittels PCR durchgeführt.
Der Waschschritt wird durchgeführt, um jegliche nicht-immobilisierten Oligonukleotid-Moleküle sowie jegliche weiteren Substanzen, die während des Hybridisierungsschrittes verwendet wurden, welche die Detektion von Hybridisierungsprodukten beeinflussen könnten, weg zu waschen.
Die Detektion von Hybridisierungsprodukten wird gemäß irgend einem bekannten Verfahren durchgeführt, z.B. weisen entweder die immobilisierten Oligonukleotid-Moleküle eine Markierung auf, die ein Signal sendet, wenn eine Hybridisierung eintritt, oder es werden die Nukleinsäure-Moleküle von einer spezifischen Salmonella markiert, welche Markierung dann nach dem Waschschritt detektiert wird. Natürlich kann jede notwendige Vorbehandlung der Probe durchgeführt werden, bevor diese Probe zum festen Träger zugegeben wird, insbesondere eine Behandlung zum Aufbrechen von Bakterienwänden und Freisetzen der Nukleinsäure-Moleküle der Bakterien, und die Amplifikation der Nukleinsäure-Moleküle, beispielsweise mittels PCR.
Der Hybridisierungsschritt erfolgt unter stringenten Hybridisierungsbedingungen, die eine ausreichend spezifische Hybridisierung ermöglichen, z.B. wird die Anzahl falsch positiver Ergebnisse minimiert. Der Fachmann kann die optimalen Hybridisierungsbedingungen durch Auswählen aus einer Vielfalt von Hybridisierungspuffern, Temperaturen und Waschbedingungen auswählen. Dabei ist die Schmelztemperatur Tm nützlich zum Auswählen optimaler Hybridisierungsbedingungen. Diese Tm kann mit Hilfe bekannter Formeln, wie sie z.B. in Sambrook et al., Mole-cular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1989) angegeben sind, berechnet werden.
Vorzugsweise werden alle vier Gene, ausgewählt aus gyrB, atpD, fliC und fljB, während dem Verfahren mit PCR amplifiziert. Beispiele für Primer für die PCR sind nachstehend in Tabelle 2 angegeben, es können jedoch alle für diese Gene spezifischen Primer verwendet werden.
Um die Sonden-Spezifität zu verbessern, werden beide Stränge für den Sonden-Entwurf verwendet, d.h. einige Sonden zielen auf den positiven, andere auf den negativen Strang der doppelsträngigen DNA ab. Diese Strategie optimiert die Fehlpassungen zwischen Sonden und 1 0 AT 502 067 B1 nicht-Target-Sequenzen durch Auswahl des Stranges, der eine stärkere Fehlpassung gegenüber nicht-Target-Sequenzen hat.
Das Verfahren kann eine kurze (4-8 Stunden) Vor-Anreicherung von Salmonella aus der analysierten Probe inkludieren. Die DNA der Bakterien, die in der Vor-Anreicherung gezüchtet wurden, kann dann markiert und gegen den Mikroarray hybridisiert werden. Das Hybridisierungsmuster ermöglicht die Identifizierung von Salmonella-Serotypen und in vielen Fällen auch eine parallele Identifizierung.
Vorzugsweise hybridisieren die Nukleinsäure-Moleküle von einem spezifischen Bakterium an Oligonukleotid-Moleküle, die in einer definierten Region, vorzugsweise einem definierten Spot, der Oberfläche immobilisiert sind. Dies erfolgt, wenn identische Oligonukleotid-Moleküle, die für ein Bakterium spezifisch sind, in einer definierten Region, vorzugsweise einem definierten Spot, immobilisiert sind. Ein detektiertes Hybridisierungsprodukt in einer gegebenen Region oder in einem Spot ermöglicht daher Angaben hinsichtlich der Anwesenheit oder Abwesenheit von spezifischen Bakterien in dieser Probe.
Vorteilhaft wird die Probe vorbehandelt durch Isolieren und Reinigen der Nukleinsäure-Moleküle aus den Bakterien. Dies kann gemäß jedem bekannten Protokoll durchgeführt werden, wobei die Nukleinsäure-Moleküle intakt bleiben müssen, z.B. nicht irgendwelchen Mutationen oder Rekombinationen unterzogen werden.
Noch mehr bevorzugt sind die Nukleinsäure-Moleküle aus den Bakterien oder dem amplifizier-ten Produkt fragmentiert, vorzugsweise zu einer Größe von 30 bis 70, vorzugsweise 45 bis 55, Nukleotiden. Eine solche Fragmentierung führt zu einer signifikanten Verstärkung der Hybridisierung. Weiters verringert die Fragmentierung in vielen Fällen die Unterschiede zwischen den Hybridisierungs-Kapazitäten von Sonden. Eine durchschnittliche Fragment-Größe von 50 Nukleotiden ist optimal.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren wird die Probe vorbehandelt, so dass die Nukleinsäure-Moleküle aus den Bakterien RNA-Moleküle sind. RNA-Moleküle haben den Vorteil, dass sie auf beliebige Weise über chemische Fragmentierung fragmentiert werden können. Weiters ermöglichen RNA-Moleküle ein direktes Einarbeiten von Markierungs-Molekülen mit beispielsweise der T7-RNA-Polymerase, die sehr effizient ist. RNA-Moleküle können z.B. durch Durchführen eines Transkriptionsschrittes, beispielsweise nach einer PCR-Reaktion, z.B. nach Amplifizierung von DNA-Molekülen, erzeugt werden.
Wie oben erwähnt, ist vorzugsweise das Verfahren der Serotypisierung von Salmonella gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die gyrB-, atpD-, fliC- und fljB-Gene von Salmonella aus der Probe mittels PCR amplifiziert werden.
Vorteilhaft sind die Nukleinsäure-Moleküle aus Salmonella markiert, vorzugsweise mit Cy3 bzw. Cy5. Dies wird vorzugsweise durch direktes Einarbeiten der Markierung während der Polymerase-Reaktion erreicht, z.B. mit der T7-RNA-Polymerase, die sehr effizient durchgeführt wird. Obwohl Cy-Farben gegen einen nukleophilen Angriff empfindlich sind, ermöglichen diese Farben eine signifikante Erhöhung der Signale. Weiters sind Cy3- und Cy5-Farben wohl bekannt und wurden in der Literatur umfassend charakterisiert. Daher umfasst ein bevorzugtes Verfahren die Schritte der DNA-Isolierung aus der Sonde, PCR, in v/'fro-Transkription einschließlich eines Markierungsschrittes, und Fragmentierung der RNA.
Vorzugsweise wird der Hybridisierungsschritt unter Bedingungen durchgeführt, die eine perfekte Übereinstimmung und eine einzige Fehlpassungs-Hybridisierung ermöglichen. Die einzige Fehlpassungs-Hybridisierung reicht aus, um eine spezifische Detektion irgendeines der in Frage stehenden Bakterien vorzusehen. Solche Hybridisierungsbedingungen können beispielsweise durch Vorsehen einer Hybridisierungsmischung mit 124 μΙ mit DEPC-behandeltem Wasser, 2 μΙ 1 1 AT 502 067 B1 10% SDS, 4 μΙ 50x Denhard-Reagens (Sigma), 60 μΙ 20x SSC und 10 μΙ Target-Nukleinsäure-Moleküle und mehrstündige Hybridisierung bei etwa 55°C erreicht werden. Diese Hybridisierungsbedingungen liefern ein optimales und hocheffizientes Verfahren zur Detektion und Quantifizierung jedes der oben definierten Bakterien.
Noch mehr bevorzugt wird der Hybridisierungsschritt über Nacht, vorzugsweise unter Verwendung einer Schüttelvorrichtung, durchgeführt. Die Hybridisierung über Nacht gewährleistet eine vollständige Hybridisierung, die Schüttelvorrichtung ermöglicht eine optimale Verteilung der Probe am festen Träger, und im Falle der Erzeugung von Bläschen während der Hybridisierung werden diese infolge der Bewegung der Schüttelvorrichtung zum Rand des festen Trägers bewegt. Mit einer Schüttelvorrichtung wird genügend zusätzliches Mischen vorgesehen, um über den gesamten festen Träger eine angemessen gleichförmige Hybridisierung zu ermöglichen. Daher wird eine effiziente Hybridisierung erreicht.
Vorteilhaft erfolgt der Hybridisierungsschritt in einer klebrigen (sticky) Hybridisierungskammer. Dies ist ein selbstklebender Kunststoff-Film welcher, wenn er auf einen Glas-Array geklebt wird, eine geschlossene Hybridisierungs-“Kammer“ mit einem Volumen von beispielsweise etwa 200 μΙ erzeugt. Eine solche Hybridisierungskammer ermöglicht signifikant höhere Volumina als jene, die zwischen einem Mikroarray und einem herkömmlichen Deckglas bestehen.
Der Satz der Oligonukleotid-Moleküle der vorliegenden Erfindung kann auch als PCR-Primer verwendet werden. Daher ist ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Serotypisieren von Salmonella in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: - Amplifizieren von Fragmenten der gyrB-, atpD-, fliC- und fljB-Gene von Salmonella in der Probe mittels PCR unter Verwendung von Oligonukleotiden aus dem Satz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, - Detektieren von PCR-Produkten, wobei ein PCR-Produkt die Anwesenheit eines der Serotypen in der Probe anzeigt.
Die PCR-Amplifikation der Gen-Fragmente kann mittels auf dem Gebiet bekannter Standard-Methoden durchgeführt werden (vgl. Sambrook et al., oben; oder Ausubel et al., Current Proto-cols in Molecular Biology, Green Publishers Inc. and Wiley and Sons, New York (1994)). Die Anwesenheit eines PCR-Fragments zeigte die Hybridisierung des Primers mit dem genetischen Material und die nachfolgende Amplifikation eines Fragments desselben an, womit ein Salmonella-Serovar angezeigt wird, gegenüber welchem der Primer reaktiv oder für welchen er spezifisch ist.
Die vorliegende Erfindung ist mit Hilfe der folgenden Beispiele genauer beschrieben.
Beispiele
Beispiel 1: Oligonukleotide
Tabelle 1. Oligonukleotide zur Salmonella-Serovar-Identifizierung. Der erste Buchstabe des Sonden-Namens bezieht sich auf das Marker-Gen, auf das gezielt wird, a steht für atpD, g für gyrB, c für fliC, b für fljB. Die vierte Spalte zeigt die Sequenzen der Sonden, die gemäß Kriterien entworfen sind, welche durch die Methodik gemäß der Erfindung festgelegt sind. Diagnostische Nukleotid-Positionen sind fett und durch Unterstreichen markiert. Die Positionen der diagnostischen Regionen sind in der fünften Spalte gemäß dem entsprechenden Gen in Salmonella Typhimurium LT2 angegeben (Hinterlegungs-Nr. NC_003197.1). Die nachstehend angeführten Oligonukleotide decken etwa 40 Serovaren ab, die für etwa 99,9% aller Fälle verantwortlich sind. Die dritte Spalte gibt die Richtung als „s“ für sense und „a“ für anti-sense in Bezug auf die Gen-Sequenzen an. Anti-sense-Sequenzen entsprechen komplementären und reversen 12 AT 502 067 B1
Sequenzen in sense-Orientierung. SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 1 c1 s C AAG ACGACTAAAT CT ACT GCTGGTAC 714 Agona/ Bovismorbificans/ Mbandaka/ Senftenberg 2 c1_rev- comp a GTACCAGCAGTAGATTTAGT CGT CTT G 714 Agona/ Bovismorbificans/ Mbandaka/ Senftenberg 3 94 s GGTGTGGAAGT AGCGCT ACAGT 751 Agona/ Senftenberg/ Mbandaka 4 c2 s TTCAAGTTGGGGCGAATGACG 437 Albany 5 c3 s GT GGT CCCGC AGCAG AT AAATT ATC 620 Albany/ houtenae 6 95 a TGCCGCCTTCGTAGTGGAAATG 643 alle Salmonella enterica Serovaren 7 c4 a CCTGCCGCATCGT CTTTCG 122 alle Salmonella enterica Serovaren 8 b54 s CAACAACAACCTGCAGCGTGTG 255 alle Salmonella enterica Serovaren 9 b55 s GGACAACACCCTGACCATCCAG 420 alle Salmonella enterica Serovaren 10 c5 s AACAACAACCTGCAGCGTGT G 256 alle Salmonella enterica Serovaren 11 a4 a GCAGTTCCTGAGAGTTTGACAACTC 355 alle Salmonella enterica Serovaren 12 b53 s CT GAACGAAATCGACCGT GT AT CCG 358 alle Salmonella enterica Serovaren 13 b56 s AACGGCGT G AAAGT CCTGGC 397 alle Salmonella enterica Serovaren 14 b57 s G AACT GGCGGTT CAGT CT GCT 280 alle Salmonella enterica Serovaren 15 b58 a CAGCGCGCCTTCAGTGGT 229 alle Salmonella enterica Serovaren 16 b59 a CGCAGCGCATCCACCT GC 1284 alle Salmonella enterica Serovaren 17 c7 s GGAAATCCCACGGCAACAGG 595 Anatum 18 a6 s GGCTATTCACCGCGCGG 324 arizonae 19 a7 s GGGCTATTCACCGCGCGG 323 arizonae 20 g7 a GCGT CGG ACGG ΑΤΠΤ CCAG 1084 arizonae 21 ge a GTACCAT CGT GCCAGTTTT AT CGG 479 arizonae 22 ge a T GT CTTT GGT CT GCG AGG AAAATTT C 990 arizonae 23 g9 a TGCTTTGCAGATCCGCCC 1284 arizonae 24 gii a GGC ACG AGCGGC AT C AAT 1126 arizonae 25 c11 a ATT GAT CGGCTTTTAAATCT GCTCCA 1044 arizonae/ Blockley 26 c8 s AAACCGTT GACGCATT CCGTAG 1250 arizonae/ Blockley 1 3 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 27 c9 a GGC AGT ACCCT CCGT AGTTTTA 1175 arizonae/ Blockley 28 gi5 a CGCAACTTCAACACCGATACCG 744 Blockley 29 c16 a GG AAACCATTTTT ACCTGAGT CAGT CG 668 Blockley 30 b1 s CTAAGAATTCCTTAATCCGGGCGG 896 Blockley 31 b2 s CGTT GCCCGCCGATGCTA 920 Blockley 32 g14 a GAGTCCCGCCATCACGCT 824 Blockley 33 g16 a AG OTT AT CTTT GGTCT GGG AGG AG 996 Blockley 34 917 s CG AACT CTACCT GGT GGAAGGG 1254 Blockley 35 b5 a GT GATTT CAGCCT AG AT GGAGT CGAG 325 Bovismorbificans/ Gold-coast 36 c20 s GCGAT AGCT AGT GCCATT AAGGGT 754 Bovismorbificans/ Senf-tenberg 37 b6 s ACTGCCGATGCAAATGCCG 925 Bovismorbificans/ Zanzibar/ Goldcoast/ Kottbus 38 c21 s CTGGCGACGCTACTAAAAATGGTG 698 Bradeney/ Brandenburg/ Braenderup 39 fl18 s CTAATTACCGCGCTGGGCTG 1408 Bradeney/ Schwarzengrund 40 b9 s ACCCCAAGTTATACCGCTGCTG 1072 Bradeney/ Schwarzengrund 41 b10 a GCTTT AAGCGCAT AACCACCTT CA 990 Braenderup 42 b11 a GGTTNT AGCTTTAACT GCT CCT GT CG 1049 Braenderup 43 a9 s CT GAT GT GCCCGTT CGCG 406 Braenderup/ Coeln/ Newport 44 a10 a CCGGTT CGCCCAGAACGT 269 Brandenburg 45 b12 a AGGTAGAACT GATAACGT CT GT CGC 553 Brandenburg 46 gi9 a CACGCGCGGC AT CG ATAAT ATT 1120 Brandenburg/ Chester 47 a11 a AGCAGTGCTGATACTTCCGTACC 754 Cerro 48 c22 a AT CTAAGCCCAGCT CAGTTTTAT CGA 488 Cerro 49 c25 a CCAAGTCTACGGCAGTACCCT 1187 Cerro 50 c27 s GT GAT GT AAAAATTGCGGCAGCT GAT 572 Cerro/ Blockley/ arizonae 51 920 a CGGAT GG AAACGCCT G AGTT C 591 Cerro/ London/ Kottbus 52 c28 a CN AT AGTAACAACCT CGGTTTTACCGT C 1102 Chester 53 c29 a TGATTTCGGATCCATTGCATCAGTTG 548 Chester 1 4 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 54 c30 a CGAGGATGTTGGAGACTTCGGT 1381 Chester 55 b14 s GGATACGCTGAACGTGCAGAAAG 510 Chester 56 b13 s AGGTTGGCGCGAACGACG 440 Chester 57 a12 a ACAACTCTTCGTAAGAAGGCGCT 339 Chester/ Brandenburg 58 a13 a CGGCTGATAACCTACTGCGGAA 789 Chester/ Brandenburg 59 a14 a CGAACAGCAGTACATCACGACCT 702 Choleraesuis 60 921 a GTTGGT AAAGGTTT CGTGGCTCG 512 Choleraesuis 61 b15 s CAAAACTT CC ATGCCT AAG CG AACT 209 Choleraesuis 62 b16 s CG ATTT CT G ACT GT GTT AGCCTGG 249 Choleraesuis 63 b19 s CCCAAAGCGTAACCATGT GT GAA 117 Choleraesuis 64 b26 s GTT ATT GT GT AGCC AG AAT GCCGC 186 Choleraesuis 65 b20 s AAGCG AACT GTT G AG AGT ACGTTT C 225 Choleraesuis 66 b21 s GGAAGTGCTTGTCCCAACCTTG 271 Choleraesuis 67 b22 s AATTTT G AGCT AGTAGGGTT GCAGC 142 Choleraesuis 68 b24 s CAGCC ACG AGTAAGT CTT CCCTT G 163 Choleraesuis 69 b25 s G AG AGAT CCCCTCATAATTT CCCCA 96 Choleraesuis 70 b28 s G ACGGC ACTAGCAAAACAGCAG 1093 Choleraesuis/ Infantis 71 c41 a CGT C AGCAGC AGTAT AACTT GT GGTT 1038 Coeln 72 c42 a TT AATT GCT CCT GT CGCTTCAT CG 1008 Coeln 73 c36 s GT AAAAC AATT G AAGGCGGTTAT GCG 947 Coeln 74 c37 a GTTGGTT AGCCGCTGTTTT GGTA 1068 Coeln 75 c39 a AAAGTT GT G ACCTT CAGCTTT GCT 1150 Coeln 76 a31 a ACA ACT CTT CAT AGG AAGGCGCT G 338 Derby 77 g2 a TCAGCGTGGCCACTTCCT 1394 Derby 78 C44 a GAT CG ATTT CCT CC AG ACGTTGC 351 Derby 79 922 s CGTAACCGTAAAAACCAGGCGAT 1306 Derby/ Virchow/ Anatum/ Albany/ Kottbus 80 a15 a TTCATATCGACCGGTTCACCCAG 274 diarizonae 15 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 81 c47 a GCCAGCGC AGCAT CAATTTT C 1230 diarizonae 82 g25 a CGG AT CGCGTT CCT G ACAAT C 1225 diarizonae 83 927 s AAAATTATCGACGCCGCCCG 1120 diarizonae 84 c46 a GGCTTT ACT CGCAGCGTAAGTTT 1136 diarizonae 85 c48 a GAAT CT GCGCACG AG AC AT GTT 1393 diarizonae 86 c50 a CCGCGCC AATGGC AATAT CA 903 Dublin 87 c51 a CTTT ATCCGGTGCT ACTGCAT CAGT 610 Dublin 88 c52 s CTGTAGTGACTGATGCAGCAGC 602 Enteritidis 89 g28 a T CCAGCAAGTATT CGCT CAGCA 1067 Enteritidis/ Dublin 90 C54 s ACGCC ACGGGT GATAAGAT CA 1103 Enteritidis/ Dublin 91 b30 a G ACCTTTAATGTT CGCGGT GAAACG 157 Goldcoast 92 a17 s T CACCGACCT CCAGCACC 206 Goldcoast 93 c55 s CT CCAACAT GT CCCGCGC 1389 Goldcoast 94 a16 a T CTTC ACCGAT GT CGCCTTT CA 293 Goldcoast 95 a18 a GGCTTT ACCTACCGG AACTT CGAT 226 Goldcoast 96 g30 a GCT GT AGCCTT CTTTGT CCATATAGG 884 Goldcoast 97 b32 s ACC AACT GCAACT G ATATTAAAGCT GC 606 Hadar 98 c59 a AC AACTT C AGTTTTACCGT CT GCG 1098 Hadar/ Mbandaka 99 c57 a CGGGTTTTCGGT AGTT GTAGCAG 1202 Hadar/ Mbandaka 100 c58 s GGT GAT GACTACTAT GCT GCAACT 985 Hadar/ Mbandaka 101 a19 a GG AAGT GAT AG AACCGGT CTT GGT 856 Hadar/ Zanzibar 102 b34 a CGGT ACCCAGTGCGGACT 65 Heidelberg 103 c60 a CCT GGAT GGT CAAGGT GTT GTC 421 Heidelberg/ Infantis 104 a20 a TT CAT CT G ACC ATACACCAGGG AT 609 houtenae 105 a22 s CG GTATCGT ACGTACC AT CGCG 147 houtenae 106 c62 s GCAAACGGCTCGAACTCTGG 298 houtenae 107 c69 a AAAT C AGTTT GTT CCGCG AC ACG 373 houtenae 16 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 108 g31 a GT GG AAATG AT CCT CTTT GCCGT C 628 houtenae 109 c63 a T G AAAGTT GCATT CCCGT CTTTAT CT 1125 houtenae 110 c66 a ACGCGCCTT CAGT CGT CT 227 houtenae 111 c68 a GCGCATCAT CAATTTTT GCCAGC 1224 houtenae 112 b35 a CGCCAACGCTGCAT CAATTTT C 1263 Infantis 113 b36 a T GTT GG AG ACTT CGGT CGCAT AG 1407 Infantis 114 a23 s CGAAGGTCGTGACGT CCT GC 699 Infantis/ Newpt 115 p38 s GCTCTGCGAAGCAGGGCC 1289 Infantis/ Senftenberg/ Agona/ Mbandaka 116 a24 a TACTT CCGTACCAGC AAGGGT G 744 Kedougou 117 b38 a TTT CT GCACATT CAGTG AAT CCAGG 507 Kedougou 118 a25 a CCGGTTTT GGTTG AGGT GATACG 844 Kedougou 119 C}39 a CAGCGCTACTTCCACACC 751 Kedougou 120 b37 a CAGCCACTTCCGCCAGCT 1220 Kedougou 121 C70 a G CAGACCAGAAGACAGACGCT 89 Kedougou/ Goldcoast/ Kottbus/ Newport 122 C72 a CAATCGTAGTATCGGCATATCCTGT 565 Kedougou/ Typhimurium 123 c73 s GCT ACTGGT CTT GGTGGT ACTG AC 619 Kedougou/ Typhimurium 124 c71 s TTAAGCCTCGGCTACTGGTCTT 609 Kedougou/ Typhimurium 125 b41 a CTTTGCT GGC ATT GT ATGTTTT ACCG 1164 Kottbus/ Manhattan 126 b42 a GT AGCAGCCGCTT CCGCC 1224 Livingstone/ Goldcoast/ Muenchen/ Mbandaka 127 a1 s TCCGCGGTAGGCTATCAGC 790 Livingstone/ Infantis 128 c75 s GCTTTGGCGCAGGTTGATG 1243 Livingstone 129 c74 a CTGCAGCGGGTTTTCAGTCTT 1210 Livingstone/ Muenchen 130 c77 a GGTCTGGCCAGAAACACGGTC 370 London 131 C76 a GCTACGGGCTGAAGACAGGTT 1336 London 132 c81 a GCCAGCGGGTTTTCAGTGG 1211 London 133 a2 a GGTTTT ACCC ACACCCG C AC 452 London/Thompson 134 c82 a T GT AGGCAT CCTGGACATT AAGCTT 514 Manhattan/ Muenchen 1 7 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 135 942 a AGACGGAT GGAGACGCCTG 596 Mbandaka 136 c83 s AACAACCT GTCTT CTGCCCGT 1333 Mbandaka 137 b43 a CAG ACCTTT AAT GTT CGCGGT AAAACG 157 Mbandaka 138 b44 a GCGCAAT AG AG AT ACCGT CGTTAGC 202 Mbandaka 139 b45 s GGATGCAAATGCCGCGAC 930 Mbandaka 140 b46 s GCGGCAGGTCAGGCAATT 133 Mbandaka 141 C86 a GCTGCAT AGGTGTCAT AACCCGT 580 Montevideo 142 c87 s CAGCGGGTGCCAAT AAAT AT CGT 599 Montevideo 143 a32 s GT AAAGCT ACGCTGGGCCG 242 Newport 144 c90 s G AAGT G AAT GTT GAT AGT GCG AC AGG 733 Newport/ Braenderup/ Anatum 145 c94 a T C AG AT CT AT AT CG AT GGTTT C ACCG 456 Newport/ Kottbus 146 a26 s ACGAACCGCCGGGAAACC 632 Oranienburg/ Brandenburg 147 c95 s GGCTATCGCAACTTCTATCAAAGGC 753 Oranienburg/ Senften-berg 148 c96 s TT CT AAT AT GT CCAAAGCGCAG AT CC 1389 Oranienburg/ Senften-berg 149 a27 a T GATACG ACCCAACGT GGCTTTAC 242 Panama 150 c97 s CACCG AAAACCC ACT GGCT 1212 Panama 151 c98 s KGKWAAGTCTTCTTCGATGCACTGA 660 Panama 152 b47 a ACCAGAAGACAGACGCTCAATAGC 82 Panama 153 b48 s TTGCTTCAGCAGATGCTAAAAATGCC 878 Panama 154 b52 s CCGAT GCT AATGCCGCTACAT 929 Panama/ Blockley 155 b49 s T CGGGT CTT ACT GAT GCAGCT ATT 601 Panama/ Infantis 156 b50 a AT CGGCATAAGCT GT CGTTGTT AC 556 Panama/ Infantis 157 b51 a CGTACCAGT CGTACCACCCG 635 Panama/ Infantis 158 943 s CGTGAAGGT ACCGGACCCG 972 Panama/ Montevideo/ Oranienburg 159 c101 a GCGGCTTT GATAGCAGTAGCAT C 607 Saintpaul/ Anatum/ Kottbus/ Braenderup/ Newport 160 946 a GGCAT CATCGCCAGTGGC 928 Saintpaul/ Newport 1 8 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 161 a28 s ACATGATGGAGCTCATCCGTAACA 476 salamae 162 g48 a GGT GG AG AAGT AG AATAT ATT CGGGT G 709 salamae 163 fl49 a GTTTTATCGGTATCGCCAGTAACGG 464 salamae 164 950 a CCACGATTTTCGCGTCAGACG 1094 salamae 165 c105 s TGG AT ACT GCAGGG ACTT ACTGG 576 salamae 166 c108 s GCAAAGCT GTGACCGGT GTTT C 548 salamae 167 c112 a GCATAACCTCCGTCAATCGTCTT 952 salamae 168 c113 s CCCAGAAAAAAGATGGTAGCTTTAGTG 1007 salamae 169 947 a GGCAGAATCGCCTGATTCTTGC 1313 salamae 170 g51 a ATTTCACGGGCACGACGC 1155 salamae 171 c103 s AAT ACC ACGT CTT ACACCGCAAC 1036 salamae 172 c106 a GCTATCTACATCATACGCTTTCTGCA 524 salamae 173 c110 a CCC AGTT GGTT C AGTGCT ΑΤΠΤ GG 1070 salamae 174 c111 a CT GG AT AGT CAGGGT GTT GT CCT 419 salamae 175 c115 a TCTGGGCTGTAAC AGTAT CT GTACC 586 Schwarzengrund 176 b61 a CCCCAGT AAAAGCCCCCAAT AGTAA 710 Schwarzengrund 177 c116 a TCAGCGCTCCTTCAGTGGTC 228 Schwarzengrund 178 c117 s T ACTGAT AT CGAAACT GCAATT GGCG 615 Schwarzengrund 179 b62 s AGTT GTTT CCGCAG AT GCTAAAAAT G 876 Schwarzengrund/ Bradeney 180 b63 a T CGGT CGCATAGT CAG AAT CTT CG 1395 Schwarzengrund/ Bradeney 181 a29 a AT CT CGCCTTT CAT GT CAACCGG 283 Senftenberg 182 953 a ATCTTCTTTACCATCGCGCTTGTC 619 Senftenberg/ Goldcoast 183 a30 a GGTTTTACCCACACCCGCAC 452 Thompson/ London/ Kottbus 184 C125 s AAGACGATTGATGGCGGCTTC 952 Thompson/ Zanzibar 185 c126 a GGCGTTAAT GCT GATCGAT CCAT CTT 1016 Thompson/ Zanzibar 186 c128 s GTT GG AG ACG ATATTT AT GCT GCAACT 982 Thompson/ Zanzibar 187 c123 a GTTGGTTCAGTGCAGTTTTTUGTGTTG 1065 Thompson/ Zanzibar 1 9 AT 502 067 B1 SEQ ID Nr. Sonde Richtg. Sequenz 5-3' Position Spezifität 188 c127 a CGGT GT ATTT AGTCCCTG AACTT CAGT 826 Thompson/ Zanzibar 189 c130 s CG ACTT CCCCGCTTACAGGT G 788 Typhimurium 190 955 a TGGTCTGTGAGGAAAATTTCGGGT 986 Typhimurium/ Livingsto-n ei Goldcoast 191 c134 a CTGGGT AATTT C AGCCT GGATAGAGT 329 Virchow 192 957 a GGTTTTTACGGTT ACGCCCCT G 1300 Virchow/ Derby/ Anatum/ Albany 193 a33 a GGCCATAC ACCAGGG AG ACTTTA 603 Virchow/ Goldcoast
Somit befinden sich die diagnostischen Nukleotide für das fliC-Gen an den Nukleotiden Nr. 714, 720, 730 gemäß der Sequenz für die Sonde c1 (SEQ ID Nr. 1) und für das gyrB-Gen an den Nukleotiden Nr. 753, 762, 768 gemäß der Sonde g4 (SEQ ID Nr.3) usw. Die SEQ ID Nr. 59, wie oben angeführt, ist komplementär (und revers) - angegeben als „a“ für antisense - zur Gen-Sequenz des atpD-Gens, somit passt das 3-Ende (T) dem genomischen Nukleotid (A) an der oben angegebenen Position 702. Daher befinden sich diagnostische Nukleotide gemäß SEQ ID Nr. 59 an den Positionen 705, 708, 711,714, 715, 717 und 718 des atpD-Gens.
Beispiel 2: Mikroarray-Herstellung
Oligonukleotide für die Immobilisation wurden kundenspezifisch synthetisiert (VBC Genomics, Wien, Österreich), mit einer 5' NH2-Gruppe, gefolgt von einer C12-Spacer und 5 Thymidin-Resten, die der Sonden-Sequenz vorangingen. Eine Platte mit 384 Vertiefungen und flachem Boden wurde mit 30 pl von 50 μΜ Oligonukleotid-Lösungen in 50% DMSO bereitet. Die Proben wurden mit einem OmniGrid-Spotter (1 TeleChem SMP3-Nadel) bei 50% relativer Feuchtigkeit (unter Verwendung der Feuchtigkeits-Steuerung des Spötters), 22°C, auf silylierte Objektträger (mit Aldehyd-Chemie, Cel Associates, Houston) aufgespottet. Arrays wurden immer im Triplikat gespottet, um eine statistische Korrektur auf Fehler zu ermöglichen. Die gespotteten Objektträger wurden über Nacht bei Raumtemperatur bei <30% relativer Feuchtigkeit inkubiert, zweimal in 0,2% (Gew./Vol.) SDS 2 min lang bei Raumtemperatur mit heftigem Schütteln gespült, um die nicht gebundene DNA zu entfernen. Die Objektträger wurden dann zweimal in destilliertem Wasser (dH20) 2 min lang bei Raumtemperatur mit heftigem Schütteln gespült, in auf 95-100°C vorgeheiztes dH20 2 min lang transferiert und auf Raumtemperatur abkühlen lassen (~5 min). Die Objektträger wurden 5 min lang in einer frisch (unmittelbar vor Verwendung) zubereiteten Natriumborhydrid-Lösung bei Raumtemperatur behandelt, um freie Aldehyde zu reduzieren. Herstellung der Natriumborhydrid-Lösung: 0,5 g NaBH4 wurden in 150 ml mit Phosphat gepufferter Kochsalzlösung (PBS; 8 g NaCI, 0,2 g KCl, 1,44 g Na2P04, 0,24 g KH2P04, in 1000 ml H20, pH 7,4, autoklaviert) gelöst, dann wurden 44 ml 100% Ethanol zugegeben, um die Blasenbildung zu reduzieren. Die Objektträger wurden dreimal in 0,2% (Gew./Vol.) SDS und einmal in dH20 je 1 min lang bei Raumtemperatur gespült. Schließlich wurden die Objektträger einzeln getrocknet, wobei eine Luftpistole verwendet wurde, die innen mit einem Wattefilter ausgestattet war (um Öl-Mikrotröpfchen von der Objektträger-Oberfläche fernzuhalten). Die getrockneten Objektträger wurden bei Raumtemperatur im Dunkeln vor Verwendung gelagert.
Beispiel 3: Target-Zubereitung gyrB-, atpD-, fliC-, fljB-Gene können amplifiziert werden unter Verwendung der PCR-Primer UP1 und UP2r (Fukushima und Kawaguchi, J. Clin. Mic. 40 (8): 2779-2785 (2002)), atpDF (5737) und atpDR (6625) (Christensen und Olsen, FEMS Mic. Lett. 161:89-96 (1998)), FSal und 20 AT 502 067 B1 rFSal (Dauga et al., J. Clin. Mic. 36 (10): 2835-2843 (1998)), FSa2 bzw. rFSa2 (Dauga et al. (1998)). Die Primer für die Amplifikation und Sequenzierung der atpD-, gyrB-, fliC- und fljB-Gene sind nachstehend in Tabelle 2 aufgezählt.
Tabelle 2. Primer für gyrB-, atpD-, fliC-, fljB-Amplifikation
Primer-Bezeichnung Sequenz (5' - 3') Produkt Produkt Literaturstelle Anlagerungs temperatur atpDF (5737) (atpD vorw.-Primer) TAGTTGACGTC-GAATTCC CTCAGG 888 bp Christensen und Olsen 1998 55°C atpDR (6625) (atpD rückw.-Primer) GG AG ACGGGT CAGT CAA GTCATC FSa1 (fliC vorwärts-Primer) CAAGTCATTAATAC(AC) A ACAGCCTGTCGC 1500 bp Dauga et al. 1998 55°C rFSal (ff/C rückwärts-Primer) TT AACGCAGTAAAGAGA GGACGTTTTGC FSa2a (fljB vorwärts-Primer) GGCACAAGT AAT CAACA CTAACAGTCTGT 1478 bp 58°C rFSa2b (fljB rück-wärts-Primer) CGT AACAGAGACAGCAC GTT(CT)TG(CT)G UP1 (gyrB vorwärts-Primer) GAAGTCATCATGAC- CGTT CTGCA(CT)GC(ACGT)GG (ACGT)GG(ACGT)AA(AG) 1200 bp Fukushima und Kawaguchi 2002 63°C UP2r (gyrB rückwärts-Primer) AGCAGGGTACGGATGTG CG AG CC( AG )T C( ACGT)A C(AG)TC(ACGT)GC(AG)T C(ACGT)GTCAT Für jedes Target wurden drei PCR-Reaktionen von je 50 μΙ Volumen, bestehend aus 1x PCR-Puffer, 1,5 mM MgCi2, 50 nM für je vier dNT-Ps, 15 pMol von beiden Primern, 1 ng GenomDNA oder 0,1 ng kloniertes PCR-Produkt als Matrize, und 1E Taq-Polymerase (Gibco BRL) in einem Hybaid Combi Thermal-Reaktor TR2 unter Verwendung von Taq DNA-Polymerase gemäß den Instruktionen des Herstellers durchgeführt. Die Amplifikationsbedingungen waren: 95°C für 5 min vor Zugabe der Matrize, dann 32 Zyklen von: 1 min bei 95°C, 1 min bei Anlagerung stemperatur, 1 min bei 72°C; gefolgt von einem endgültigen Elongationsschritt von 10 min bei 72°C. Parallele PCR-Produkte wurden gepoolt und unter Verwendung des HighPure-PCR-Reinigungs-Sets (Macherey-Nagel) gemäß den Instruktionen des Herstellers gereinigt. Gereinigte DNA wurde in ultrareinem Wasser gelöst, und die DNA-Konzentration wurde auf 50 ng/μΙ eingestellt und bei -20°C gelagert.
Beim Arbeiten unter RNAse-freien Bedingungen wurde die in wiro-Transkription wie folgt durchgeführt: 8 μΙ gereinigtes PCR-Produkt (50 ng/μΙ), 4 μΙ 5 x T7 RNA-Polymerase-Puffer, 2 μΙ DTT (100 mM), 0,5 μΙ RNAsin (40 Ε/μΙ) (Promega), je 1 μΙ von ATP, CTP, GTP (10 mM), 0,5 μΙ UTP (10 mM), 1 μΙ T7-RNA-Polymerase (40 Ε/μΙ) (Gibco BRL) und 1 μΙ Cy3- oder Cy5-UTP (5 mM) wurden in ein 1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen zugegeben und bei 37°C 4 Stunden lang inkubiert. Cy3 und Cy5 sind fakultative Marker für die spätere Detektion. Die RNA wurde sofort gereinigt, wobei das Quiagen RNeasy-Set gemäß den Instruktionen des Herstellers verwendet wurde. Die gereinigte RNA wurde in 50 μΙ dH20 eluiert.
Die gereinigte RNA wurde durch 30 min langes Inkubieren mit 10 mM ZnCI2 und 20 mM Tris.CI, pH 7,4, bei 60°C fragmentiert. Die Fragmentation wurde gestoppt, indem 10 mM EDTA, pH 8,0, zur Reaktion zugegeben und diese auf Eis gegeben wurde. 1 μΙ 40 Ε/μΙ RNAsin wurde zum 21 AT 502 067 B1 fragmentierten Target zugegeben. Fragmentierte, markierte RNA-Targets wurden bei -20°C gelagert.
Referenz-Targets und künstliche Target-Mischungen zum Testen des Quantifizierungspotentials wurden synthetisiert, indem bekannte Mengen gereinigter PCR-Produkte gemischt und eine in v/fro-Transkription und Target-Fragmentierung wie oben beschrieben durchgeführt wurde.
Beispiel 4: Hybridisierung
Es wurde keine Prähybridisierung vorgenommen. Die Hybridisierung erfolgte in einem auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittenen Aluminiumblock, der als Insert für einen Temperaturgesteuerten Belly Dancer (Stovall Life Sciences Inc., Greensboro, NC, USA) verwendet wurde, der auf maximale Biegung (etwa 10°) eingestellt war. Der Hybridisierungsblock wurde mindestens 30 min lang auf 55°C vorerhitzt, um eine Stabilisierung der Temperatur zu ermöglichen. Ein Eppendorf-Inkubator wurde ebenfalls auf 65°C vorerhitzt. HybriWell (Grace BioLabs) Auf-klebe-Hybridisierungskammern (200 pl im Volumen) wurden auf die die Arrays enthaltenden Objektträger aufgebracht. Die zusammengefügten Objektträger, die die oben in Tabelle 1 angegebenen Oligonukleotid-Moleküle aufwiesen, wurden oben auf dem Hybridisierungsblock vorerhitzt. Für jede Hybridisierung wurden 124 pl mit DEPC behandeltes Wasser, 2 μ110% SDS, 4 μΙ 50x Denhardt-Reagenz (Sigma), 60 μΙ 20x SSC und 10 μΙ Target-RNA in ein 1,5 ml Eppendorf-Röhrchen zugegeben und 1-15 min lang bei 65°C inkubiert. Vorgewärmte Hybridisierungsmischungen wurden auf zusammengefügte Objektträger über die Öffnung in den unteren Positionen aufgetragen (um das Risiko des Einschlusses von Luftbläschen in der Kammer zu minimieren). Die Kammern wurden mit Siegelungs-Spots versiegelt und über Nacht bei 55°C bei einer Zirkulation von 30-40 U/min und maximaler Biegung inkubiert.
Nach der Hybridisierung wurden einzelne klebrige („sticky“) Kammern entfernt, und die Objektträger wurden sofort in 2x SSC, 0,1% SDS bei Raumtemperatur eingetaucht. Die Objektträger wurden gewaschen, indem sie 5 min lang bei Raumtemperatur in 2x SSC, 0,1% SDS geschüttelt wurden, zweimal 5 min lang in 0,2x SSC, und letztlich 5 min lang in 0,1x SSC. Die Objektträger wurden einzeln unter Verwendung einer Luftpistole mit einem Wattefilter darinnen getrocknet. Die Objektträger wurden bei Raumtemperatur im Dunkeln gelagert und am selben Tag gescannt.
Beispiel 5: Scannen und Daten-Analyse
Hybridisierte Objektträger wurden bei 3 Linien im Durchschnitt, bei 10 pm Auflösung, mit einem GenePix 4000A Laser-Scanner (Axon, Foster City, Kalifornien, USA) bei Wellenlängen von 532 nm und 635 nm auf Cy3 bzw. Cy5 gescannt. Fluoreszierende Bilder wurden als mehrschichtige Tiff-Bilder aufgenommen und mit der GenePix Pro 3.0-Software (Axon) analysiert. Microsoft Excel wurde für die statistische Analyse und zur Präsentation der Ergebnisse verwendet.
Beispiel 6: Protokoll-Optimierung
Eines der Hauptprobleme beim Designen von Oligonukleotid-Mikroarrays ist das Erreichen beinahe identischer Schmelztemperaturen für alle Oligonukleotid-Sonden auf dem Array. Ein potentieller Ansatz, um dies zu erreichen, ist die Verwendung von Hybridisierungspuffern, die tertiäre Amin-Salze enthalten. Tetramethylammoniumchlorid (TMACI) oder Tetraethylammoni-umchlorid (TEACI) wurden erfolgreich angewendet, um eine vom GC-Gehalt unabhängige Hybridisierung auf Nitrocellulose- oder Nylon-Membranen zu ermöglichen. Die derzeitige Schwäche dieses Ansatzes ist, dass der Thermodynamik-Hintergrund fehlt, was es unmöglich macht, die Auswirkungen weiterer Faktoren auf das Verhalten einer gegebenen Oligo-Sonde vorherzusagen. Weiters ist die Wirkung tertiärer Amin-Salze auf die derzeitigen und zukünftigen Oberflächen-Chemien weitgehend unbekannt. Somit wurde ein anderer Ansatz gewählt, indem 22 AT 502 067 B1
Oligos entworfen wurden, die fast identische Schmelztemperaturen in „traditionellen“ Hybridisierungspuffern haben sollten.
Viele unabhängige Untersuchungen zeigten, dass sterische Auswirkungen (störender Einfluss des festen Trägers auf die Hybridisierungseigenschaften der immobilisierten Oligos, und sterische Behinderung, die sich aus der Anhäufung immobilisierter Oligos ergibt) die Zugänglichkeit immobilisierter Oligonukleotid-Sonden ernstlich behindern können. Diese Auswirkungen werden erfolgreich durch die Anwendung von Spacer-Molekülen abgeschwächt. Es zeigte sich, dass ein C12-Linker und zusätzliche 5 Thymidin-Reste am 5'-Ende einen optimalen Abstand ergaben; die Zugabe weiterer Thymidin-Reste hatte keine signifikante Auswirkung auf die Hybridisierungskapazität (Zugänglichkeit) der getesteten Oligos. 50% DMSO in dH20 wurde als Print-Puffer gewählt, weil es, anders als wässerige Lösungen, wie 3xSSC- oder Phosphat-Puffer, während der langen Spötter-Runden nicht austrocknete (ein routinemäßiges Spotten von 100 Oligos auf 100 Objektträger dauert etwa 6 Stunden). Weiters lieferte es gleichförmige Spots auf den Objektträgern. Die Standard-Abweichung in Signal-Intensitäten zwischen Replikat-Spots war 10-15% (gegenüber 20-30% für 3xSSC). Das Spotten erfolgte mit einer einzigen Nadel, um Variationen, die beim Spotten mit mehreren Nadeln inhärent sind, zu vermeiden. Für die Target-Herstellung wurden mehrere alternative Vorgangsweisen verwendet. Zu diesen zählte das direkte Einarbeiten von mit Cy markierten dNT-Ps in DsDNA während der PCR, das Anwenden eines markierten PCR-Primers für die Erzeugung von dsDNA-Targets, und das Anwenden eines markierten PCR-Primers und eines biotinylierten für die Erzeugung von ssDNA-Targets über die nachfolgende Trennung der beiden Stränge unter Verwendung von mit Streptavidin beschichteten Magnet-Kügelchen. Da die Sekundär-Struktur des Targets eine sehr signifikante Rolle bei der Bestimmung des mit einer bestimmten Sonde erhältlichen maximalen Hybridisiersignals spielt („Hybridisierungskapazität“), war es unbedingt erforderlich, das Target vor der Hybridisierung zu fragmentieren. Da RNA auf randomisierte Weise über eine chemische Fragmentierung fragmentiert werden kann, beschloss man, RNA-Targets zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von RNA-Targets ist, dass der direkte Einbau der mit Cy markierten Nukleotide durch die T7-RNA-Polymerase sehr effizient ist. Nur eine vierfache Abnahme wurde in der RNA-Ausbeute beobachtet, wenn 50% des UTP durch Cy3-UTP während der in w'fro-Transkription ersetzt wurden. Die erreichten Ausbeuten des Target-Präparats liegen im Bereich von 50 ng/μΙ Konzentration (in 50 μΙ Endvolumen, ausgehend von 8 μΙ 50 ng/μΙ Matrize), wobei jedes 10. bis 12. Nukleotid markiert ist.
Die Fragmentierung der Target-RNA zu einer durchschnittlichen Fragment-Größe von 50 nt führte zu einer signifikanten Verstärkung der Hybridisierung. Trotz der Empfindlichkeit der Cy-Farben gegen einen nukleophilen Angriff (wie alkalische Behandlung mit divalenten Kationen, die zur Fragmentierung der RNA verwendet werden), wurde eine Steigerung von über einer Größenordnung bei Cy3-, sowie bei den Cy5-Signalen beobachtet. Weiters verringerte die Fragmentierung in vielen Fällen die Unterschiede zwischen den Hybridisierungskapazitäten von Sonden.
Cy3- und Cy5-Farben wurden wegen der erhältlichen, ziemlich umfangreichen Literatur über das Verhalten dieser Farben verwendet. Es zeigte sich, dass Cy5 sehr wohl eine signifikante Photobleichung während des Scan-Prozesses durchmachte. Somit wurden alle gestarteten Scan-Vorgänge bis zum Ende durchgeführt, um eine selektive Photobleichung von nur einigen der Cy5-Signale auf dem Array auszuschließen.
Hybridisierungsbedingungen wurden gewählt, die ausreichend waren, um die Hybridisierung von sowohl perfekt passenden („perfect match“, PM) Targets als auch von Targets mit einer einzigen Fehlpassung („single mismatch“, 1MM) zu ermöglichen. Da die Hybridisierung zwischen Oligonukleotiden und jedem anderen Nukleotid ein reversibler Prozess ist, wurden alle 23 AT 502 067 B1
Hybridisierungen über Nacht durchgeführt, um eine vollständige Hybridisierung zu gewährleisten. Bei Mikroarray-Hybridisierungen besteht oft das Problem, dass die Hybridisierungslösung sich nicht bewegt und die Diffusion der einzige Prozess ist, der eine gewisse Durchmischung vorsieht. Statistische Fehler im endgültigen Signal sind einem solchen Diffusions-beschränkten System inhärent. Weiters führen solche Umstände gewöhnlich dazu, dass die Ränder von Sonden-Sätzen effizienter hybridisieren, wodurch sich für den Rand des Spots ein relativ starkes Signal und ein viel schwächeres für die Mitte ergibt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein nach den Kundenwünschen modifizierter BellyDancer Labor-Schüttler und klebrige („sticky“) Hybridisierungskammern mit signifikant höheren Volumina, als jenen, die zwischen einem Mikroarray und einem traditionellen Deckglas bestehen, verwendet. Die unvermeidlich innerhalb dieser Kammer gebildeten winzigen Bläschen wurden aufgrund der Bewegung des BellyDancers langsam zum Rand hin bewegt, und dies lieferte genügend zusätzliche Durchmischung, um über den gesamten Mikroarray eine angemessen gleichförmige Hybridisierung vorzusehen.
Standard-Abweichungen von Ergebnissen für (Triplikat-)Spots einzelner Sonden waren 3% bis 30% zwischen parallelen Abschnitten, die mit parallel zubereiteten Targets hybridisiert waren.
Beispiel 7: Allgemeiner Überblick über den Sondensatz-Entwurf und die Validierung für die vorliegende Erfindung
Der am meisten kritische Schritt des Sonden-Entwurf-Prozesses für die praktische Optimierung ist die Feinabstimmung des Sondensatzes in einer Form, dass alle Sonden im Satz ein möglichst identisches Hybridisierungsverhalten zeigen. In einer ersten Stufe wurde versucht, Oligo-nukleotide mit vorhergesagten Schmelztemperaturen (gemäß dem „nearest neighbour“-Modell) von 60±2°C zu entwerfen. Mit den derzeitigen Modellen sind jedoch nur Schmelztemperaturen in Lösung vorhersagbar.
Das Hybridisierungsverhalten von Oligonukleotid-Sonden, die an einer festen Oberfläche immobilisiert sind, hängt von mehreren Faktoren ab: (i) Länge, GC-Gehalt und exakte Sequenz der Sonde. Diese werden gemeinsam berücksichtigt, wenn man die Tm für die Oligos vorhersagt, indem man die Methode des „nearest neighbour“ verwendet. (ii) Position von GC- und AT-Paaren. Die Mitte der Sonde ist wichtiger bei der Stabilisierung der Hybridisierung. Eine Sonde, in welcher die Mitte alle Gs und Cs enthält, bindet stärker an ihr Targets als eine andere mit einer homogenen GC-Verteilung (aber mit identischer Länge und GC-Gehalt). (iii) Sekundär-Strukturen der Sonde und des entsprechenden Targets. Wenn eine von diesen beiden von signifikanter Stärke ist, im Vergleich zur Stärke der Hybridisierung zwischen der Sonde und dem Target, wird ein signifikantes Abfallen der Hybridisierungs-Effizienz erwartet. (iv) Das genaue Wesen der überhängenden Nukleotide am Target (Nukleotide unmittelbar neben dem von der Sonde angepeilten Bereich). Dies kommt vom „nearest neighbour"-Modell, wird jedoch normalenweise nicht ausgewiesen, weil die Überhänge der Target-Sequenz nicht berücksichtigt werden. (v) Anzahl und Art der Fehlpassungen. Einige Fehlpassungen haben nur eine geringe, während andere eine sehr stark destabilisierende Wirkung haben. (vi) Position der Fehlpassungen. Fehlpassungen in der Mitte sind mehr destabilisierend als Fehlpassungen an Endpositionen. 24 AT 502 067 B1 (vii) Faktoren, die sich daraus ergeben, dass die Sonden immobilisiert sind. Sterische Auswirkungen können die Bildung von Hybriden zwischen dem Target und der gebundenen Sonde behindern. Diese Auswirkung ist am immobilisierten Ende der Sonde viel stärker. Somit spielt das gebundene Ende der Sonde eine geringere Rolle bei der Hybridisierung als das freie Ende. Dies gilt für die Punkte 2 und 6. (viii) Die Hybridisierung zwischen DNA-Oligos und RNA-Fragmenten, wie im vorliegenden Fall, hat eine geringfügig andere Thermodynamik wie jene der DNA-DNA-Hybridisierung.
Auf Basis der obigen Kriterien, anfänglicher Ergebnisse vom Testen des Hybridisierverhaltens unserer Sonden, und veröffentlichter Daten wurde ein Satz einfacher Regeln erzeugt, welcher die Vorhersage des Hybridisierverhaltens der Sonden signifikant verbesserte. Diese Regeln sind: (i) U->C-Veränderungen in der Target-Sequenz führen zu einer rG-dT-Bindung, die beinahe so stark ist wie die ursprüngliche rA-dT-Bindung (für Fälle mit perfekter Passung). Diese werden nicht als Fehlpassungen angesehen. (ii) G->A-Veränderungen in der Target-Sequenz führen zu einer rU-dG-Bindung, die beinahe so stark ist wie die ursprüngliche rC-dG-Bindung (für Fälle mit perfekter Passung). Diese Fehlpassungen werden nur berücksichtigt, wenn sie zusammen mit anderen Arten von Fehlpassungen vorliegen. (iii) Fehlpassungen in den Endpositionen werden nicht berücksichtigt. Fehlpassungen angrenzend an die Endpositionen werden nur berücksichtigt, wenn sie zusammen mit anderen Arten von Fehlpassungen vorliegen. (iv) Wenn der Großteil des GC-Gehalts einer Sonde nahe dem 5'-(immobilisierten) Ende ist, weist die Sonde eine signifikant niedrigere Schmelztemperatur auf als ursprünglich vorhergesagt. Wenn das 3'-Nukleotid ein G oder C ist, wird es auf dieselbe Weise angesehen. (v) Sonden mit starken Haarnadel-Strukturen (deltaG >= 2,0) wurden als eine zusätzliche Fehlpassung zum Target aufweisend angesehen. (vi) Sonden mit hohem GC-Gehalt, deren Länge kürzer als 17 Nukleotide ist, zeigen unter den angewandten Versuchsbedingungen ein unverlässliches Hybridisierungsverhalten.
Sequenzprotokoll
<110> ARC Seibersdorf Research GmbH <120> Salmonella Serotyping <130> Γ45603 <140> ATA 1076/2005 <141 > 2005-06-27 <160> 201 <170> Patentin Version 3.3
<210> 1 <211> 27 <212> DNA 25 <213> Salmonella <400> 1 caagacgact aaatctactg ctggtac <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 2 gtaccagcag tagatttagt cgtcttg <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 3 ggtgtggaag tagcgctaca gt <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 4 ttcaagttgg ggcgaatgac g <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 5 gtggtcccgc agcagataaa ttatc <210> 6 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 6 tgccgccttc gtagtggaaa tg <210> 7 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400 7 cctgccgcat cgtctttcg <210> 8 <211> 22 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 8 caacaacaac ctgcagcgtg tg <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 9 ggacaacacc ctgaccatcc ag <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 10 aacaacaacc tgcagcgtgt g <210> 11 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 11 gcagttcctg agagtttgac aactc <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 12 ctgaacgaaa tcgaccgtgt atccg <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 13 aacggcgtga aagtcctggc <210> 14 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 14 gaactggcgg ttcagtctgc t <210> 15 27 27 18 DNA Salmonella <211 > <212> <213> <400> 15 cagcgcgcct tcagtggt <210> 16 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 16 cgcagcgcat ccacctgc <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 17 ggaaatccca cggcaacagg <210> 18 <211> 17 <212> DNA <213> Salmonella <400> 18 ggctattcac cgcgcgg <210> 19 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 19 gggctattca ccgcgcgg <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 20 gcgtcggacg gattttccag <210> 21 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 21 gtaccatcgt gccagtttta tcgg 28 <210> 22 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 22 tgtctttggt ctgcgaggaa aatttc <210> 23 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 23 tgctttgcag atccgccc <210> 24 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 24 ggcacgagcg gcatcaat <210> 25 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 25 attgatcggc ttttaaatct gctcca <210> 26 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 26 aaaccgttga cgcattccgt ag <210> 27 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 27 ggcagtaccc tccgtagttt ta <210> 28 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 28 cgcaacttca acaccgatac cg 29 <210> 29 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 29 ggaaaccatt tttacctgag tcagtcg <210> 30 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 30 ctaagaattc cttaatccgg gcgg <210> 31 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 31 cgttgcccgc cgatgcta <210> 32 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 32 gagtcccgcc atcacgct <210> 33 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 33 agcttatctt tggtctggga ggag <210> 34 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 34 cgaactctac ctggtggaag gg <210> 35 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 35 gtgatttcag cctagatgga gtcgag 30 <210> 36 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 36 gcgatagcta gtgccattaa gggt <210> 37 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 37 actgccgatg caaatgccg <210> 38 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 38 ctggcgacgc tactaaaaat ggtg <210> 39 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 39 ctaattaccg cgctgggctg <210> 40 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 40 accccaagtt ataccgctgc tg <210> 41 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 41 gctttaagcg cataaccacc ttca <210> 42 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <220> <221 > misc feature 31 AT 502 067 B1 <222> (5)..(5) <223> nisa, c, g, ort <400 42 ggttntagct ttaactgctc ctgtcg 26 <210> 43 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 43 ctgatgtgcc cgttcgcg 18 <210> 44 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 44 ccggttcgcc cagaacgt 18 <210> 45 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400 45 aggtagaact gataacgtct gtcgc 25 <210> 46 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 46 cacgcgcggc atcgataata tt 22 <210> 47 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400 47 agcagtgctg atacttccgt acc 23 <210> 48 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 48 atctaagccc agctcagttt tatcga 26 <210 49 3 2 AT 502 067 B1 <211> 21
<212> DNA <213> Salmonella <400> 49 ccaagtctac ggcagtaccc t 21 <210> 50 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 50 gtgatgtaaa aattgcggca gctgat 26 <210> 51 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 51 cggatggaaa cgcctgagtt c 21 <210> 52 <211> 28 <212> DNA <213> Salmonella <220> <221 > misc_feature <222> (2)..(2) <223> nisa, c,g, ort <400> 52 cnatagtaac aacctcggtt ttaccgtc 28 <210> 53 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 53 tgatttcgga tccattgcat cagttg 26 <210> 54 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 54 cgaggatgtt ggagacttcg gt 22
<210> 55 <211> 23 <212> DNA 33 <213> Salmonella <400> 55 ggatacgctg aacgtgcaga aag <210> 56 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 56 aggttggcgc gaacgacg <210> 57 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 57 acaactcttc gtaagaaggc gct <210> 58 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 58 cggctgataa cctactgcgg aa <210> 59 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 59 cgaacagcag tacatcacga cct <210> 60 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 60 gttggtaaag gtttcgtggc tcg <210> 61 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 61 caaaacttcc atgcctaagc gaact <210> 62 <211> 24 34 <212> DNA <213> Salmonella <400> 62 cgatttctga ctgtgttagc ctgg <210> 63 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400 63 cccaaagcgt aaccatgtgt gaa <210> 64 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 64 gttattgtgt agccagaatg ccgc <210> 65 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 65 aagcgaactg ttgagagtac gtttc <210> 66 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400 66 ggaagtgctt gtcccaacct tg <210> 67 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 67 aattttgagc tagtagggtt gcagc <210 68 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 68 cagccacgag taagtcttcc cttg <210> 69 35 <211> 25
<212> DNA <213> Salmonella <400> 69 gagagatccc ctcataattt cccca <210> 70 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 70 gacggcacta gcaaaacagc ag <210> 71 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 71 cgtcagcagc agtataactt gtggtt <210> 72 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 72 ttaattgctc ctgtcgcttc atcg <210> 73 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 73 gtaaaacaat tgaaggcggt tatgcg <210> 74 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 74 gttggttagc cgctgttttg gta <210> 75 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 75 aaagttgtga ccttcagctt tgct 36 <210> 76 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400 76 acaactcttc ataggaaggc gctg <210> 77 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 77 tcagcgtggc cacttcct <210> 78 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 78 gatcgatttc ctccagacgt tgc <210> 79 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 79 cgtaaccgta aaaaccaggc gat <210> 80 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 80 ttcatatcga ccggttcacc cag <210> 81 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 81 gccagcgcag catcaatttt c <210> 82 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 82 cggatcgcgt tcctgacaat c 37 <210> 83 <211 > 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 83 aaaattatcg acgccgcccg <210> 84 <211 > 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 84 ggctttactc gcagcgtaag ttt <210> 85 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 85 gaatctgcgc acgagacatg tt <210> 86 <211 > 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 86 ccgcgccaat ggcaatatca <210> 87 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 87 ctttatccgg tgctactgca tca <210> 88 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 88 ctgtagtgac tgatgcagca gc <210> 89 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 89 tccagcaagt attcgctcag ca 38 <210> 90 <211 > 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 90 acgccacggg tgataagatc <210> 91 <211 > 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 91 gacctttaat gttcgcggtg <210> 92 <211 > 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 92 tcaccgacct ccagcacc <210> 93 <211 > 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 93 ctccaacatg tcccgcgc <210> 94 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 94 tcttcaccga tgtcgccttt <210> 95 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 95 ggctttacct accggaactt <210> 96 <211 > 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 96 gctgtagcct tctttgtcca aaacg ca cgat tatagg 39 AT 502 067 B1 <210> 97 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 97 accaactgca actgatatta aagctgc 27 <210> 98 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 98 acaacttcag ttttaccgtc tgcg 24 <210> 99 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 99 cgggttttcg gtagttgtag cag 23 <210> 100 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 100 ggtgatgact actatgctgc aact 24 <210> 101 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 101 ggaagtgata gaaccggtct tggt 24 <210> 102 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 102 cggtacccag tgcggact 18 <210> 103 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 103 cctggatggt caaggtgttg tc 22 40 AT 502 067 B1 <210> 104 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 104 ttcatctgac catacaccag ggat <210> 105 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 105 cggtatcgta cgtaccatcg cg <210> 106 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 106 gcaaacggct cgaactctgg <210> 107 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 107 aaatcagttt gttccgcgac acg <210> 108 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 108 gtggaaatga tcctctttgc cgtc <210> 109 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 109 tgaaagttgc attcccgtct ttatct <210> 110 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 110 acgcgccttc agtcgtct 24 22 20 23 24 26 18 41 <210> 111 <211 > 23 <212> DNA <213> Salmonella <400 111 gcgcatcatc aatttttgcc agc <210> 112 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 112 cgccaacgct gcatcaattt tc <210> 113 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 113 tgttggagac ttcggtcgca tag <210 114 <211 > 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 114 cgaaggtcgt gacgtcctgc <210> 115 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 115 gctctgcgaa gcagggcc <210 116 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 116 tacttccgta ccagcaaggg tg <210> 117 <211 > 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 117 tttctgcaca ttcagtgaat o o ω 42 <210> 118 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 118 ccggttttgg ttgaggtgat acg <210> 119 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 119 cagcgctact tccacacc <210> 120 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 120 cagccacttc cgccagct <210> 121 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 121 gcagaccaga agacagacgc t <210> 122 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 122 caatcgtagt atcggcatat cctgt <210> 123 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 123 gctactggtc ttggtggtac tgac <210> 124 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 124 ttaagcctcg gctactggtc tt 43 <210> 125 <211 > 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 125 ctttgctggc attgtatgtt tti <210> 126 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 126 gtagcagccg cttccgcc <210> 127 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 127 tccgcggtag gctatcagc <210> 128 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 128 gctttggcgc aggttgatg <210> 129 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 129 ctgcagcggg ttttcagtct t <210> 130 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 130 ggtctggcca gaaacacggt c <210> 131 <211 > 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 131 gctacgggct gaagacaggt t 44 <210> 132 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 132 gccagcgggt tttcagtgg <210> 133 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 133 ggttttaccc acacccgcac <210> 134 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 134 tgtaggcatc ctggacatta agctt <210> 135 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 135 agacggatgg agacgcctg <210> 136 <211 > 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 136 aacaacctgt cttctgcccg t <210> 137 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 137 cagaccttta atgttcgcgg taaaacg <210> 138 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 138 gcgcaataga gataccgtcg ttagc 45 <210> 139 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 139 ggatgcaaat gccgcgac <210> 140 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 140 gcggcaggtc aggcaatt <210> 141 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 141 gctgcatagg tgtcataacc egt <210> 142 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 142 cagcgggtgc caataaatat egt <210> 143 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400> 143 gtaaagctac gctgggccg <210> 144 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 144 gaagtgaatg ttgatagtgc gacagg <210> 145 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 145 teagatetat atcgatggtt teaeeg 46 <210> 146 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 146 acgaaccgcc gggaaacc <210> 147 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400 147 ggctatcgca acttctatca aaggc <210> 148 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 148 ttctaatatg tccaaagcgc agatcc <210> 149 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 149 tgatacgacc caacgtggct ttac <210> 150 <211> 19 <212> DNA <213> Salmonella <400 150 caccgaaaac ccactggct <210> 151 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 151 kgkwaagtct tcttcgatgc actga <210> 152 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 152 accagaagac agacgctcaa tage 47 <210> 153 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400 153 ttgcttcagc agatgctaaa aatgcc <210> 154 <211 > 21 <212> DNA <213> Salmonella <400 154 ccgatgctaa tgccgctaca 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DNA <213> Salmonella <400 167 gcataacctc cgtcaatcgt ctt <210> 168 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 168 cccagaaaaa agatggtagc tttagtg <210> 169 <211> 22 <212> DNA <213> Salmonella <400> 169 ggcagaatcg cctgattctt gc <210> 170 <211> 18 <212> DNA <213> Salmonella <400> 170 atttcacggg cacgacgc <210> 171 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 171 aataccacgt cttacaccgc aac <210 172 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 172 gctatctaca tcatacgctt tctgca <210> 173 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400 173 cccagttggt tcagtgctat tttgg 50 <210> 174 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 174 ctggatagtc agggtgttgt cct <210> 175 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 175 tctgggctgt aacagtatct gtacc <210> 176 <211> 25 <212> DNA <213> Salmonella <400> 176 ccccagtaaa agcccccaat agtaa <210> 177 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 177 tcagcgctcc ttcagtggtc <210> 178 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 178 tactgatatc gaaactgcaa ttggcg <210> 179 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 179 agttgtttcc gcagatgcta aaaatg <210> 180 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 180 tcggtcgcat agtcagaatc ttcg 51 AT 502 067 B1 <210> 181 <211> 23 <212> DNA <213> Salmonella <400> 181 atctcgcctt tcatgtcaac egg 23 <210> 182 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 182 atettettta ccatcgcgct tgte 24 <210> 183 <211> 20 <212> DNA <213> Salmonella <400> 183 ggttttaccc acacccgcac 20 <210> 184 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400> 184 aagacgattg atggcggctt c 21 <210> 185 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 185 ggcgttaatg ctgatcgatc catctt 26 <210> 186 <211> 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 186 gttggagacg atatttatge tgcaact 27 <210> 187 <211> 26 <212> DNA <213> Salmonella <400> 187 26 gtgttg gttggttcag tgcagttttt 52 <210> 188 <211 > 27 <212> DNA <213> Salmonella <400> 188 cggtgtattt agtccctgaa cttca <210> 189 <211> 21 <212> DNA <213> Salmonella <400 189 cgacttcccc gcttacaggt 9 <210> 190 <211> 24 <212> DNA <213> Salmonella <400> 190 tggtctgtga ggaaaatttc gggt 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Claims (33)

  1. 54 AT 502 067 B1 Patentansprüche: 1. Satz von Oligonukleotid-Molekülen für Salmonella-Serotypisierung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das gyrß-Gen spezifisch ist, mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das atpD-Gen spezifisch ist, mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das fliC-Gen spezifisch ist, und mindestens ein Oligonukleotid-Molekül für das fljB-Gen spezifisch ist.
  2. 2. Satz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle für bis zu 30 Nukleotide lange Regionen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens spezifisch sind.
  3. 3. Satz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle Gen-Sequenzen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens entsprechen, die sich an den Positionen dieser Gene befinden, die für die SEQ ID Nr. 1 bis 193 angegeben sind.
  4. 4. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle diagnostische Nukleotide umfassen, welche verschiedene Serotypen von Salmonella unterscheiden.
  5. 5. Satz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die diagnostischen Nukleotide ausgewählt sind aus den unterstrichenen Nukleotiden, die in den SEQ ID Nr. 1 bis 193 angeführt sind.
  6. 6. Satz nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich spezifische Regionen des gyrB-Gens, des atpD-Gens, des fliC-Gens oder des fljB-Gens auf der 5'-Ende-Hälfte dieser Gene oder dem zentralen Teil dieser Gene befinden.
  7. 7. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er 1 bis 4 nichtdiagnostische Fehlpassungen aufweist.
  8. 8. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle ausgewählt sind aus der Gruppe der SEQ ID Nr. 1 bis 193.
  9. 9. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle komplementär und/oder in umgekehrter Reihenfolge zu Oligonukleotiden vorliegen, die aus der Gruppe der SEQ ID Nr. 1 bis 193 ausgewählt sind.
  10. 10. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle, vorzugsweise an ihrem 5-Ende befestigt, Spacer-Moleküle aufweisen.
  11. 11. Satz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spacer-Moleküle einen C-Linker, vorzugsweise einen C5- bis C20-Linker, aufweisen.
  12. 12. Satz nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spacer-Moleküle weiters Thymidin-Reste, vorzugsweise 2 bis 10 Thymidin-Reste, aufweisen.
  13. 13. Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle mit einem Marker markiert sind.
  14. 14. Fester Träger, dadurch gekennzeichnet, dass er an seiner Oberfläche immobilisiert den Satz der Oligonukleotid-Moleküle nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
  15. 15. Fester Träger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass er ausgewählt ist aus der 55 AT 502 067 B1 Gruppe bestehend aus einem Objektträger, einer Membran, einer Säule, Kügelchen und einer Platte.
  16. 16. Fester Träger nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mikroar-ray der Oligonukleotid-Moleküle aufweist.
  17. 17. Fester Träger nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oligonukleotid-Moleküle in Spots an der Oberfläche immobilisiert sind.
  18. 18. Fester Träger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass identische Oligonukleotid-Moleküle in einem Spot immobilisiert sind.
  19. 19. Fester Träger nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass er auch Spots mit Fehlpassungs-Gegenpaaren zu Spots mit Oligonukleotid-Molekülen, die für Salmonella-Gene spezifisch sind, inkludiert.
  20. 20. Verfahren zur Herstellung eines festen Trägers nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von Oligonukleotid-Molekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, vorzugsweise in Spots, an der Oberfläche des festen Trägers immobilisiert werden.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz mit einer einzigen Nadel auf die Oberfläche aufgespottet wird.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Spotten mit einem Print-Puffer, vorzugsweise mit DMSO in H20, durchgeführt wird.
  23. 23. Verfahren zur Serotypisierung von Salmonella in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: - Amplifizieren der gyrB-, atpD-, fliC- und fljB-Gene von Salmonella in der Probe, - Zugeben des amplifizierten Produkts zum festen Träger nach einem der Ansprüche 14 bis 19, - Durchführen eines Hybridisierungsschrittes zum Hybridisieren von Nukleinsäure-Molekülen aus dem amplifizierten Produkt mit den immobilisierten Oligonukleotid-Molekülen, vorzugsweise gefolgt von mindestens einem Wasch-Schritt, - Detektieren von Hybridisierungs-Produkten, wobei ein Hybridisierungs-Produkt das Vorhandensein eines der Serotypen in der Probe zeigt.
  24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplifikation mittels PCR erfolgt.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass Nukleinsäure-Moleküle aus einem spezifischen Salmonella-Serotyp mit Oligonukleotid-Molekülen hybridisieren, die in einer definierten Region, vorzugsweise in einem definierten Spot, dieser Oberfläche immobilisiert sind.
  26. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe durch Isolieren, Reinigen und/oder Amplifizieren von Nukleinsäure-Molekülen von Salmonella vorbehandelt wird.
  27. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleinsäure-Moleküle von Salmonella oder das amplifizierte Produkt fragmentiert werden, vorzugsweise zu einer Größe von 30 bis 70, vorzugsweise 45 bis 55, Nukleotiden.
  28. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass RNA- 56 AT 502 067 B1 Moleküle der Salmonella Probe detektiert werden.
  29. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleinsäure-Moleküle von Salmonella markiert sind, vorzugsweise mit Cy3 bzw. Cy5.
  30. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridisierungsschritt unter Bedingungen durchgeführt wird, die eine perfekte Passung und eine einzige Fehlpassungs-Hybridisierung erlauben.
  31. 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridisierungsschritt über Nacht, vorzugsweise unter Verwendung einer Schüttelvorrichtung, durchgeführt wird.
  32. 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridisierungsschritt in einer klebrigen („sticky“) Hybridisierungskammer durchgeführt wird.
  33. 33. Verfahren zur Serotypisierung von Salmonella in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: - Amplifizieren von Fragmenten der gyrB-, atpD-, fliC- und fljB-Gene von Salmonella in der Probe mittels PCR unter Verwendung von Oligonukleotiden aus dem Satz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, - Detektieren von PCR-Produkten, wobei ein PCR-Produkt das Vorhandensein eines der Serotypen in der Probe anzeigt. Keine Zeichnung
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