TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Kolonie-
Blotting, d.h. die Verwendung von Materialien wie Folien oder
Membranen zur Übertragung von biologischen Materialien von
der Oberfläche einer bestrichenen (oder bestreuten) und
inkubierten Kulturplatte mit freiliegenden Kolonien zur
Durchführung von biochemischen oder immunchemischen Analysen. In
einer anderen Ausgestaltung betrifft die Erfindung des Gebiet
des Immun-Blotting allgemein und insbesondere des Gebiet des
Immun-Blotting von Antigenen wie Lipopolysacchariden. In
einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Erfindung Verfahren
zum Nachweis pathogener Keime wie dem Stamm mit der
Bezeichnung Escherichia coli O157:H7.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das Blotting elektrophoretisch abgeschiedener biologischer
Moleküle auffeste Träger wird für eine Vielzahl von zwecken
eingesetzt, beispielsweise zur Durchführung von Immunoassays
der geblotteten Moleküle. Das als "Western Blot" bezeichnete
Verfahren ist in dieser Hinsicht vielleicht eines der
bekanntesten, und es ermöglicht die Identifizierung abgeschiedener
und dann geblotteter Proteine mit Hilfe von Antikörper-Sonden
des festen Trägers. Siehe dazu allgemein Renart, J. und I.V.
Sandoval, "Western Blots", Methods in Enzymol., Kapitel 33,
Bd. 104, Acad. Press. (1984).
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Außer Proteinen und Polysacchariden wurden auch
Lipopolysaccharide mit Hilfe von Übertragungstechniken nachgewiesen.
Siehe z.B. Pyle, S.W. und W.B. Schill, "Rapid Serological
Analysis of Bacterial Lipopolysaccharides by Electrotransfer
to Nitrocellulose", J. Immunol. Meth., 85:371-382 (1985).
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Ein weiters Verfahren, das als "Kolonie-Blotting" bekannt
ist, umfaßt allgemein die Übertragung biologischer Moleküle
von der Oberfläche einer Kulturplatte, beispielsweise einer
Agarplatte mit Bakterienkolonien auf ihrer Oberfläche, auf
einen festen Träger. Siehe beispielsweise Kemp, D.J. und A.F.
Cowman, "Detection of Expressed Polypeptides by Direct
Immunoassay of Colonies", in Methods in Enzymol., Kapitel 83, Bd.
79, Acad. Press. (1981),.wo ein Verfahren beschrieben wird,
bei dem die Kolonien zuerst lysiert werden. Die von den
lysierten Zellen freigesetzten Proteine werden dann kovalent an
CNBr-Papier gebunden und durch Reaktion mit radioaktiv
markierten Antikörpern nachgewiesen.
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Das Kolonie-Blotting wird im allgemeinen nicht bei Nährböden
in Form von Gußplatten verwendet, wo ein Großteil der
Kolonien auf der Oberfläche des Nährbodens nicht zugänglich ist,
und es wurde bis jetzt auch noch nicht als zur Verwendung mit
rekonstituierbaren Trockennährböden geeignet erklärt, wie sie
im folgenden näher beschrieben werden.
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Aufgrund des erforderlichen Zeit-, Arbeits- und
Kostenaufwands und des erforderlichen Fachwissens wird der oben
beschriebene immunchemische Nachweis von Keimen normalerweise
im Rahmen eines Forschungslabors eingesetzt und nicht für
routinemäßige großanlegte Untersuchungen von Proben auf das
Vorhandensein von Keimen, wie dies beispielsweise in der
Lebensmittel-, Kosmetik- und Arzneimittelindustrie oder auf dem
Gebiet des Umweltschutzes erfolgt.
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Im Gegensatz dazu wird eine solche routinemäßige, großanlegte
Untersuchung von Proben auf das Vorhandensein von Keimen
normalerweise nach wie vor mit Hilfe mühsamer und/oder relativ
grober biochemischer oder mikrobiologischer Verfahren
durchgeführt. Bei diesen Verfahren wird oft eine Whole-cell-
Bestimmung durchgeführt und/oder es werden im voraus
angereicherte Nährlösungen und anschließend selektive Agarplatten
verwendet. Bei diesen Verfahren erhält man im allgemeinen
entweder eine einfache quantitative Antwort hinsichtlich der
Keimzahl insgesamt oder eine qualitative Antwort (z.B.
positiv/negativ) bezüglich des Vorhandenseins einer speziellen
Keimart, die gerade von Interesse ist. Die derzeit üblichen
Screening-Schnelltests sind selten, wenn überhaupt, in der
Lage, sowohl einen Hinweis auf das Vorhandensein eines
speziellen Keims als auch einen Hinweis auf die Keimkonzentration
zu geben, geschweige denn, dem Benutzer des Tests die
Lokalisierung und Isolierung des nachgewiesenen Keims,
beispielsweise im Hinblick auf weiteres Wachstum und
Charakterisierung, zu ermöglichen.
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Ein gutes Beispiel, welches die Notwendigkeit besserer
Screening-Verfahren deutlich macht, ist die Prävalenz des als
"O157:H7" bezeichneten pathogenen Stammes von E. coli in
Fleischproben. Siehe z.B. Riley, "The Epidemiological,
Clinical, and Microbiological Features of Hemorrhagic Colitis",
Ann. Rev. Microbiol. 41:383-407 (1987). Zu den als für den
Nachweis von E. coli O157:H7 nützlich beschriebenen Tests
gehören die von Doyle et al, Applied and Environmental
Microbiology, 53(10):2394-2396 (1987) und Todd et al., Applied and
Environmental Microbiology, 54(10) :2536-2540 (1988)
beschriebenen Tests.
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Die Fleischindustrie arbeitet derzeit zum großen Teil mit dem
oben genannten Verfahren von Doyle. Bei diesem Verfahren
handelt es sich im Prinzip um ein Anreicherungsverfahren, bei
dem Proben in einer im voraus angereicherten Nährlösung
gezüchtet, verdünnt und dann auf selektivem Agar gezüchtet
werden, um auf diese Weise Kolonien von E. coli O157:H7 unter
den Kolonien von nichtpathogenen Hintergrundzellen optisch
hervorzuheben. Dieses Verfahren hat eine Reihe von
Nachteilen, wie zum Beispiel die Tatsache, daß Kolonien von E. coli
O157:H7 von anderen Kolonien optisch unterschieden werden
müssen. Angesichts der normalerweise großen Anzahl
vorhandener
nichtpathogener Bakterien ist es sehr gut. möglich, daß
Zellen von E. coli O157:H7 übersehen werden, was zu einer
unerwünscht hohen Anzahl falscher negativer Ergebnisse führt.
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S. Broome et al. (1978), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75,
2746-2749 offenbaren ein Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins
spezifischer Proteine als Antigene in Phagen-Plaques oder
Bakterienkolonien. Sie beschichten Kunststoffolien mit
Antikörpermolekülen, bringen die Folie mit lysierten Bakterien in
Kontakt, so daß sich ein freigesetzter Antikörper daran
binden kann, und markieren dann das immobilisierte Antigen mit
radioiodierten Antikörpern. Das Antigen liegt also zwischen
den auf die Kunststoffolie aufgebrachten Antikörpern und den
radioaktiv markierten Antikörpern. Durch Autoradiographie
wird dann die Lage antigenhaltiger Kolonien oder Phagen-
Plaques sichtbar gemacht.
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Angesichts der Tatsache, daß die U.S. Food and Drug
Administration ("FDA" - zentrale Behörde für das Arzneimittelwesen
in den USA) sowie andere Behörden sich zunehmend mit der
Notwendigkeit des Nachweises und der Quantifizierung von
pathogenen Keimen in Proben wie zum Beispiel Lebensmitteln
befassen, in Kombination mit der Tatsache, daß die
Lebensmittelindustrie ein Verfahren braucht, das schnell, empfindlich,
kosteneffektiv und praktisch ist, sind die derzeit zur
Verfügung stehenden forschungsorientierten Verfahren für derartige
Zwecke nicht geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit zum
Feststellen, und wahlweise zum Lokalisieren, des
Vorhandenseins von Keimkolonien, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfaßt: (1) Impfen einer Platte mit einem
rekonstituierbaren Trockennährboden, der aus einem im wesentlichen
flachen selbsttragenden Körper und einer wenigstens auf einen
Teil des Körpers aufgeklebten Abdeckfolie besteht, mit einem
Inokulum von einer Probe, die vermutlich Keime enthält, (2)
Inkubieren des geimpften Nährbodens unter Bedingungen, die
geeignet sind, das Wachstum von Keimkolonien zu ermöglichen,
(3) Freilegen einer Oberfläche des Nährbodens auf der Platte
durch Entfernen der Abdeckfolie und die freiliegende
Oberfläche mit einer eigenen Übertragungsmembran in Berührung
bringen, wobei die Übertragungsmembran hydrophob ist, in einer
Weise, die es der Übertragungsmembran erlaubt,
keimspezifisches Antigen aus dem Bereich der Keimkolonien zu
extrahieren, (4) Entfernen der Übertragungsmembran von der Oberfläche
des Nährbodens, und (5) Feststellen des Vorhandenseins des
keimspezifischen Antigens auf der Übertragungsmembran mit
geeigneten Mitteln, wobei die Zellen der Kolonien vor der
Extraktion nicht aufgelöst werden, die Übertragungsmembran nach
der Extraktion nicht blockiert wird, die Antigene in dem
extrazellulären Bereich der Keimkolonie vorhanden sind, die
Antigene entweder vollständig hydrophob sind oder wenigstens
einen hydrophoben Bereich aufweisen, durch den es möglich
wird, daß das Antigen rasch durch die Oberfläche der
hydrophoben Übertragungsmembran extrahiert wird, und wobei die
Antigene ausgewählt sind aus jenen, die auf der Oberfläche
Lipopolysaccharid (LPS) enthalten, und jenen, die Toxine
pathogener Keime sind.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Gegenstand
bereit, der eine Platte mit einem rekonstituierbaren
Trockennährboden umfaßt mit einem im wesentlichen flachen
selbsttragenden Körper und einer wenigstens auf einen Teil des Körpers
aufgeklebten Abdeckfolie in Kombination mit einer hydrophoben
Übertragungsmembran.
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In der bevorzugten Ausführungsform werden das Verfahren und
der Gegenstand der vorliegenden Erfindung zum Nachweis eines
Lipopolysaccharid-Antigens verwendet, das von den Keimen
produziert wird und für diese spezifisch ist. Bei diesem
Verfahren
ist es darüberhinaus nicht mehr notwendig, die Zellen der
Kolonien vor der Extraktion aufzulösen, und es ist nicht mehr
notwendig, die Übertragungsmembran nach der Extraktion zu
blockieren, um eine unerwünschte, unspezifische Bindung von
Antikörpern zu vermeiden. Da das Lysieren und/oder Blockieren
bei herklmmlichen Kolonie-Blotting-Verfahren im allgemeinen
notwendig ist, versteht es sich, daß die vorliegende
Erfindung besonders praktisch ist.
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Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung die
gleichzeitige Untersuchung von im wesentlichen allen auf dem Nährboden
vorhandenen Kolonien, und es ist nicht mehr notwendig, eine
repräsentative Anzahl von Kolonien zur weiteren Bestätigung
oder Charakterisierung aus selektiven Agarplatten
herauszugreifen. Angesichts der Tatsache, daß eine Platte der
vorliegenden Erfindung eher einer Gußplatte als einem bestrichenen
oder bestreuten Nährboden entspricht, ist es besonders
überraschend, wenn auch wesentlich, daß Antigene von im
wesentlichen allen auf einer solchen Platte gezüchteten Kolonien
zugänglich sind, um von der Oberfläche des Nährbodens dieser
Platte extrahiert zu werden. Die vorliegende Erfindung
erlaubt es dem Benutzer auch, die ursprüngliche Keimkolonie auf
der Oberfläche der Platte zu lokalisieren, so daß die weitere
Isolierung und Charakterisierung der Kolonie möglich ist.
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Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
eignen sich besonders für einen Keimnachweis, der ganz
spezifisch, aber auch schnell und kostengünstig für eine große
Anzahl von Proben durchgeführt werden muß, beispielsweise in
der Milch-, Lebensmittel, Wasser-, Kosmetik- und
Arzneimittelindustrie.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt allgemein die
folgenden Schritte: Impfen einer spezifischen Platte mit
einem rekonstituierbaren Trockennährboden mit einer Probe, die
vermutlich Keime enthilt; Inkubieren der geimpften Platte;
eine Übertragungsmembran mit der Oberfläche des Nährbodens
der inkubierten Platte in Berührung bringen, um davon
keimspezifisches Antigen zu extrahieren; Entfernen der
Übertragungsmembran; und Feststellen des Vorhandenseins, und
wahlweise der Lage, von keimspezifischem Antigen auf der
Übertragungsmembran.
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Die Schritte werden mit Bezug auf die vorliegende Erfindung
näher beschrieben, bei der die Notwendigkeit zum Auflösen der
Keimzellen vor der Extraktion und auch die Notwendigkeit zum
"Blockieren" der Übertragungsmembran vor dem Nachweis des
Antigens umgangen wird. In der im folgenden beschriebenen
besonders bevorzugten Ausführungsform wird die
Übertragungsmembran aus Polystyrolfolie hergestellt; bei dem relevanten Keim
handelt es sich um den Stamm mit der Bezeichnung E. coli
O157:H7; und das nachgewiesene Antigen ist ein für den
Serotyp E. coli O157 spezifisches Lipopolysaccharid.
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Als ersten Schritt bei dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung wird eine Platte mit einem rekonstituierbaren
Trockennährboden mit einem Inokulum von einer Probe, die vermutlich
die relevanten Keime enthält, wieder befeuchtet.
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Geeignete Nährböden zur Verwendung bei der vorliegenden
Erfindung sind jene, die eine optimale Kombination von
Eigenschaften wie leichte Verwendbarkeit, schnelles Wachstum der
relevanten Keime, Selektivität und Kostengunstigkeit bieten.
Ein Nährboden sollte die Antigenextraktion von seiner
Oberfläche in einer Weise ermöglichen, bei der die Maße und die
Struktur des Nährbodens unversehrt bleiben, 5Q daß eine
spätere Lokalisierung und Isolierung von Kolonien möglich ist.
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Beispiele für bevorzugte Nährböden werden im US-Patent Nr.
4,565,783 beschrieben. Trockennährböden dieses Typs werden
derzeit verkauft von der 3M Company unter dem Handelsnamen
"Petrifilm ". Bevorzugte Trockennährböden zur Verwendung
beim Nachweis von E. coli O157:H7 sind für Coliforme
selektive Nährböden wie die Coliform-Zählplatten der Marke
Petrifilm , und noch mehr bevorzugt jene, die als E. coli
Zählplatten der Marke Petrifilm bekannt sind. Die
Petrifilm -Platten können nach Anweisung des Herstellers mit
einer wäßrigen Probe geimpft und dadurch befeuchtet werden.
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Derartige Platten mit Trockennährboden sind weiterhin von
Nutzen, da eine Deckfolie für den Nährboden eine nach außen
abgeschlossene Umgebung erzeugt. Die Abgeschlossenheit des
Nährbodens führt dazu, daß von den Keime freigesetzte Gase,
beispielsweise die normalerweise von Coliformen freigesetzten
Gase, um jede Kolonie eine sichtbare Blase erzeugen. Die
Anmelderin hat festgestellt, daß die Abgeschlossenheit des
Nährbodens in Kombination mit der polaren und nichtpolareij
Beschaffenheit von Antigenen wie LPS eine Konzentration des
Antigens an der Grenzfläche zwischen dem Nährboden und dem
Gas ermöglicht, was zu einem charakteristischen kreisförmigen
Muster führt, das nach dem bevorzugten Verfahren dieser
Erfindung ohne weiteres optisch zu erkennen ist.
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Geeignete Proben zur Verwendung bei dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung sind beispielsweise unter anderem
Lebensmittel, Wasser, Chemikalien, Luft und/oder Umweltproben. Die
erforderliche Probenmenge variiert beispielsweise je nach der
erforderlichen Empfindlichkeit und dem Typ des zu impfenden
Nährbodens. Um eine Empfindlichkeit von weniger als 1 Zelle
pro 100 g Probe zu erhalten, ist es beispielsweise allgemein
notwendig, mindestens 100 g und vorzugsweise 500 g Probe zu
testen, um eine statistische Garantie von weniger als 1 Zelle
pro 100 g Probe zu erhalten. Proben können auf viele
verschiedene, dem Fachmann vertraute Arten getestet werden, z.B.
können sie mit einem geeigneten Nährmedium oder Puffer
verdünnt (z.B. 1/10, 1/100 usw.) und zwecks vorheriger
Anreicherung homogenisiert werden, oder sie können direkt zum Impfen
des Nährbodens verwendet werden, z.B. als Wasser- oder
Milchprobe oder als Lebensmittellösung. Oberflächenproben erhält
man durch Bestreichen einer Oberfläche, Abspülen der
bestrichenen Oberfläche in einer entsprechenden Nährlösung zwecks
vorheriger Anreicherung oder in sterilem Wasser oder Puffer,
um direkt auf den Nährboden aufgetragen zu werden.
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Proben, die nicht verdünnt sind, oder die in einer
entsprechenden Nähr- oder Pufferlösung verdünnt und homogenisiert
wurden, können in jeder geeigneten Weise im voraus
angereichert werden, z.B. vor dem Impfen gezüchtet werden, um die
Zahl der Keimzellen zu erhöhen. Beim Nachweis von E. coli
O157:H7, können Proben beispielsweise dadurch hergestellt
werden, daß eine Lebensmittelprobe in einer entsprechenden
Nährlösung verdünnt wird, z.B. in der Größenordnung von 1 zu
10 (Gewicht zu Volumen), und mit oder ohne Schütteln zwischen
4 und 24 Stunden, vorzugsweise zwischen 6 und 8 Stunden, bei
Temperaturen von 20ºC bis 44ºC, vorzugsweise von 32ºC bis
42ºC, und am meisten bevorzugt bei 36ºC, inkubiert wird.
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Nach dem Anreichern wird ein Inokulum der Probe zum Impfen
eines Nährbodens verwendet, z.B. zum Befeuchten einer Platte
mit Trockennährboden, wie zum Beispiel einer
Trockennährboden-Platte der Marke Petrifilm , in herkömmlicher Weise.
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Geimpfte Nährböden werden unter Bedingungen inkubiert, die
für ein Wachstum der in Frage kommenden Keimkolonien geeignet
sind. Beispielsweise werden befeuchtete Petrifilm -Platten 6
bis 24 Stunden, vorzugsweise 18 bis 24 Stunden bei
Temperaturen
von 20ºC bis 44ºC, vorzugsweise von 36ºC bis 42ºC, und am
meisten bevorzugt bei 42ºC inkubiert.
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Nach dem Inkubieren wird eine Oberfläche des Nährbodens auf
der Platte freigelegt, z.B. durch Wegziehen der
durchsichtigen Deckfolie der Platte, und die freiliegende Oberfläche
wird mit einer geeigneten Übertragungsmembran in einer Weise
in Berührung gebracht, daß die Membran keimspezifisches
Antigen von dem Nährboden im Bereich der Keimkolonien extrahieren
kann.
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Geeignete Übertragungsmembranen können in jeder geeigneten
Form vorliegen, z.B. als Folie, in faseriger oder
mikroporöser Form, und aus jedem geeigneten Material bestehen, z.B.
aus einem organischen oder anorganischen Material. Geeignete
Übertragungsmembranen zeigen eine optimale Kombination von
Eigenschaften wie Bindungsfähigkeit, Festigkeit und
Maßhaltigkeit, Wasserabweisungsvermögen, Konfiguration und Farbe.
Geeignete Übertragungsmembranen sind unter anderem jene, die
in der Lage sind, Proteine, Lipoproteine und
Lipopolysaccharide zu adsorbieren. Beispiele für geeignete Übertragungsmem
btänen werden hergestellt mit den Polymeren Polypropylen,
Polyethylen, Polystyrol, Cellulosenitrat oder Nylon.
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Die Dicke einer Übertragungsmembran ist nicht kritisch,
solange die Membran eine für den jeweiligen Verwendungszweck
geeignete Dicke aufweist. Normalerweise haben
Übertragungsmembranen eine Dicke in der Größenordnung von 25,4 µm (1 mil)
bis 254 µm (10 mil), und vorzugsweise in der Größenordnung
von 25,4 µm (1 mil) bis 127 µm (5 mil).
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Übertragungsmembranen zur Verwendung bei dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung mit hydrophoben Antigenen wie zum
Beispiel Lipopolysacchariden sind jene, die selbst hydrophob
sind. Ein praktischer Hinweis auf die hydrophobe
Beschaffenheit einer Membran ist die Wasserabsorption der Membran, wie
sie beispielsweise ermittelt wird mit dem ASTM-Testverfahren
D-570. Nach diesem Verfahren besitzen bevorzugte Membranen
zur Verwendung mit LPS-Antigenen eine Wasserabsorption in der
Größenordnung von 1% (w/w) oder weniger, und am meisten
bevorzugt in der Größenordnung von 0,1% oder weniger.
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Besonders bevorzugte Übertragungsmembranen zur Verwendung bei
der LPS-Extraktion bestehen aus Polystyrol, Polypropylen oder
Polyethylen. Bevorzugt werden mikroporöse Polyethylen- und
Polypropylen-Membranen, wie sie beschrieben sind im US-Patent
Nr. 4,539,256. Bevorzugte Übertragungsmembranen aus
Polystyrol werden hergestellt aus einer unter dem Handelsnamen
"Opticite #520 Label Film" von Dow Chemical Co.
erhältlichen Folie. Laut Beschreibung enthält diese Folie Polystyrol
und ein Styrol/Butadien-Copolymer mit einem Polymergehalt von
insgesamt 80% zusammen mit Titandioxid und ist vorzugsweise
erhältlich als 63,5 µm (2,5 mil) dicke Folie. Die Folie kann
auf die gewünschte Form, z.B. eine kreisrunde Form, mit im
wesentlichen den gleichen Maßen wie die Oberfläche des
verwendeten Nährbodens zugeschnitten werden.
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Bei Verwendung von Petrifilm -Platten erfordert die
Extraktion im allgemeinen das Entfernen der oberen Deckfolie, um
die Oberfläche des Nährbodens freizulegen. Die
Übertragungsmembran kann mit der freiliegenden Oberfläche in jeder
geeigneten Weise in Kontakt gebracht werden, um Antigen von der
Oberfläche des Nährbodens zu extrahieren. In einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Extrahieren von
LPS von der Oberfläche mit Hilfe der Übertragungsmembran im
allgemeinen sofort, d.h. die Übertragungsmembran kann so auf
den Nährboden gelegt werden, daß sie im wesentlichen dessen
gesamte Oberfläche berührt, und wird dann sofort wieder
abgezogen. Wahlweise kann die Membran auch über längere Zeiträume
ohne nachteilige Auswirkungen mit der Oberfläche in Kontakt
gelassen werden. Die Membran ist vorzugsweise mit dem
Nährboden, z.B. in radialer Richtung, ausgerichtet, so daß dieser
später wieder mit der Membran ausgerichtet werden kann, um
spezifische Kolonien zu lokalisieren. Die Ausrichtung kann in
jeder geeigneten Weise erfolgen, z.B. durch Markieren oder
Einkerben von Membran und Nährboden.
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Vor dem Extrahieren ist es nicht notwendig, Antigene von
Zellen in den Nährboden abzugeben, z.B. dadurch, daß die
Keimkolonien in dem Nährboden mit einem physikalischen, chemischen
oder biologischen Mittel in Kontakt gebracht werden.
Freisetzende Mittel sind unter anderem organische Lösungsmittel wie
Chloroform, Reinigungsmittel wie Natriumdodecylsulfat,
Chelatbildner wie EDTA, oder Enzyme wie zum Beispiel ein
Lysozym, das die Zellen auflöst und intrazelluläre Antigene
freisetzt. Siehe beispielsweise Grundstein et al., Proc. Nat.
Acad. Sci. USA, 72(10):3961-3965 (1975). Bei von Natur aus
extrazellulären Antigenen hat sich herausgestellt, daß ein
Lysieren bzw. Auflösen vor der Extraktion nicht erforderlich
ist.
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Die Übertragungsmembran kann von der Oberfläche des
Nährbodens durch jedes geeignete Mittel entfernt werden, z.B. durch
Abheben mit einer Pinzette, wobei darauf zu achten ist, daß
die Membran nicht wieder mit der Oberfläche bzw. mit
enzymtragenden Oberflächen wie den bloßen Fingern in Kontakt
kommt. Die Membran wird vorzugsweise unter geeigneten
Bedingungen oft genug gewaschen, um Fremdkörper zu entfernen. Bei
nicht wasserabsorbierenden hydrophoben Übertragungsmembranen,
beispielsweise jenen aus Polypropylen, Polystyrol und
Polyethylen, ist dreimaliges Waschen in einer Waschlösung, die
eine geringe Menge bis zur Neutralität gepuffertes
Reinigungsmittel, z.B. Tween 20 oder Tween 80, enthält,
ausreichend. Bei hydrophileren Membranen können bis zu 10
Waschgänge in einer Waschlösung erforderlich sein, um anhaftende oder
eingeschlossene Fremdkörper zu entfernen.
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Nach der Extraktion durch die Übertragungsmembran, aber vor
dem Feststellen des Vorhandenseins von extrahiertem Antigen
auf der Membran ist es nicht notwendig, die Membran zu
blokkieren, um verbleibende Stellen zu entfernen, die spätere
Reaktionspartner wie zum Beispiel Antikörper in unspezifischer
Weise binden könnten. Das Blockieren kann beispielsweise
durch Inkubieren der Übertragungsmembran in einer Lösung von
Gelatine, Albumin oder wieder befeuchteter Trockenmilch in
einer Konzentration in der Größenordnung von 0,1% bis 10%,
und vorzugsweise 0,5% bis 5% (Gewicht zu Volumen) erfolgen.
Siehe beispielsweise Burnette, Anal. Biochem., 112:195-203
(1981). Die Übertragungsmembranen müssen nicht blockiert
werden, da Antikörper sich im allgemeinen nicht in
unspezifischer Weise an die Membranen binden.
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Das Wort "Antigen", wie es hierin verwendet wird, bezeichnet
jedes nachweisbare biologische Makromolekül, z.B. einen
spezifischen Bindungspartner, das(der) von einer inkubierten
Platte mit Hilfe einer Übertragungsmembran von dem Bereich
einer Keimkolonie gemäß der vorliegenden Erfindung extrahiert
werden kann. Das Wort "extrahieren", wie es hierin verwendet
wird, bezeichnet das Entfernen von Antigen von dem Nährboden
auf die Membran, z.B. durch direkten Kontakt, der zur Bindung
durch passive Adsorption oder zur Aufnahme von Nährboden
durch Kapillarwirkung führt&sub4; Geeignete Antigene sind unter
anderem jene, die im wesentlichen ein Protein, Lipoprotein
oder Lipopolysaccharid sind. Die Antigene sind im
extrazellulären Bereich einer Keimkolonie vorhanden, und sie sind
entweder vollkommen hydrophob oder haben wenigstens einen
hydrophoben Bereich, der eine rasche Extraktion des Antigens durch
die Oberfläche der hydrophoben Übertragungsmembran
ermöglicht. Wenn diese beiden Faktoren erfüllt sind, kann das
Antigen ohne Auflösen der Kolonie extrahiert und dann ohne
Blockieren in der zuvor beschriebenen Weise nachgewiesen
werden. Die Antigene werden ausgewählt aus Oberflächen-
Lipopolysacchariden und Toxinen pathogener Keime. Ein
Beispiel
für ein besonders bevorzugtes Antigen ist das LPS-
Antigen, das als "O-Antigen" vom Serotyp E. coli O157:H7
bezeichnet wird.
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Mit Hilfe der Übertragungsmembran extrahiertes Antigen kann
durch jedes geeignete Mittel unter Verwendung herkömmlicher
Techniken ermittelt, z.B. mittels Analyse oder einem
sonstigen Nachweis festgestellt werden. Siehe z.B. Hawkes et al.,
J. Anal. Biochem., 119:142-147 (1982). Geeignete Techniken
sind unter anderem das Inkubieren der Membran mit
spezifischen, mit Enzymen, radioaktiv, chemilumineszierend oder
fluoreszierend markierten Antikörpern. Geeignete spezifische
Antikörper binden sich an das Antigen auf der
Übertragungsmembran, und ihr Vorhandensein und ihre Lage können wiederum
in geeigneter Weise nachgewiesen werden, z.B. durch
Verwendung entsprechender Substratsysteme wie Phosphatase- oder
Peroxidase-Substratsysteme für mit Phosphatase oder
Peroxidase markierte Antikörper.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können LPS/Antikörper-
Komplexe auf der Übertragungsmembran durch radiometrische,
enzymatische, chemilumineszierende oder fluoreszierende
Analysesysteme lokalisiert werden. Vorzugsweise werden
enzymmarkierte anti-LPS-Antikörper zum Nachweis von mit Hilfe der
Übertragungsmembran extrahiertem LPS verwendet. Am meisten
bevorzugt werden mit Phosphatase markierte polyklonale oder
monoklonale anti-E. coli O157 Antikörper zum Nachweis von E.
coli O157 LPS auf der Übertragungsmembran verwendet.
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Für E. coli 0-Antigen spezifischer Antikörper kann mit
bekannten Verfahren wie zum Beispiel Affinitätsreinigung
hergestellt werden, wie sie beschrieben ist in Wetherell, et al.,
Amer. Soc. Microbiol. 88th Annual Meeting, Session No. 115,
Abstract No. C134 (1988), oder ist im Handel erhältlich, z.B.
als "BacTrace Affinity Purified Antibody to E. coli O157:H7"
der Cat. Nr. 05-95-90 von Kirkegaard and Perry Laboratories,
Inc.,
Gaithersburg, MD, oder E. coli anti-O157, Cat. No.
2970-47-7, Difco Laboratories, Detroit, Michigan.
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Ein besonderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit zur Isolierung von
tatsächlichen Zellen von Kolonien des nachgewiesenen Keims
auf der ursprünglichen Platte selbst. Durch entsprechende
Ausrichtung von Membran und Platte kann der Benutzer das
Vorhandensein von Keimkolonien auf der Platte durch Korrelation
ihrer Lage mit dem auf der Übertragungsmembran gefundenen
Antigen feststellen. Die lokalisierten Kolonien können dann
verwendet, z.B. in herkömmlicher Weise isoliert werden, um
ihre Identität zu bestätigen, oder zu irgendeinem anderen
Zweck.
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Häufig wird es im Bereich der fraglichen Kolonien zu einem
beachtlichen Wachstum von Hintergrundkeimen kommen,
insbesondere bei Verwendung von stark kontaminierten Proben. In
solchen Fällen lassen sich die fraglichen Kolonien unter
Umständen optisch nicht unterscheiden. Aufgrund der vorliegenden
Erfindung kann der Nachweis eines für solche Kolonien
spezifischen Antigens jedoch herangezogen werden, um die Bereiche
des Nährbodens zu lokalisieren, die vermutlich die Kolonien
enthalten. Diese Bereiche können herausgenommen werden, und
die fraglichen Keime können nach bekannten Verfahren oder
durch erneutes Impfen nach dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung von den Hintergrundkeimen getrennt und gereinigt
werden.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, nämlich eine
Platte mit rekonstituierbarern Trockennährboden in Kombination mit
einer Übertragungsmembran, kann in jeder geeigneten Form
bereitgestellt werden. Platte und Membran können kombiniert
werden, z.B. als Komponenten eines Testkits. Wahlweise kann
das Testkit auch andere Komponenten enthalten, beispielsweise
einen Antikörper und/oder ein Substrat für den Nachweis des
Vorhandenseins von Antigen auf der Membran. In einer solchen
Ausführungsform wird die Membran im Verlauf des
erfindungsgemäßen Verfahrens vom Benutzer mit der freiliegenden
Oberfläche des Nährbodens auf der Platte in Kontakt gebracht.
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Alternativ können Platte und Membran beispielsweise als
Komponenten einer einstückigen Struktur kombiniert werden, bei
der die Membran eine Lage der Platte darstellt und während
des Impfens und des Keimwachstums mit dem Nährboden in
Kontakt steht. Die Membran kann später von der Oberfläche des
Nährbodens entfernt werden, damit das extrahierte Antigen
bestimmt werden kann&sub0; Die Verwendung einer Übertragungsmembran
als Deckfolie an sich oder auf der Unterseite einer solchen
Deckfolie stellt beispielsweise den erforderlichen Kontakt
zwischen dem Nährboden und der Membran her.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden BEISPIELE näher
erläutert, aber die in diesen BEISPIELEN genannten speziellen
Materialien und deren Mengen sowie sonstige Bedingungen und
Einzelheiten sollten nicht als unzulässige Einschränkung der
Erfindung verstanden werden.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Verwendung des Verfahrens bei geimpften Platten
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Platten mit rekonstituierbarem Trockennährboden (E. coli
Zählplatten der Marke Petrifilm , 3M Company, St. Paul, MN)
wurden jeweils mit 1 ml aliquoten Teilen einer Mischkultur
geimpft, die Laborstämme von nichtpathogenem E. coli,
Citrobacter und Klebsiella enthielt. Die Gesamtzahl der
Bakterien betrug ungefähr 200 pro ml. In jedes Inokulum wurden
ungefähr 10 E. coli O157:H7 gegeben. Die Platten wurden 18
Stunden bei 320C inkubiert.
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Die inkubierten Platten wurden in der folgenden Weise bei
Zimmertemperatur mit Übertragungsmembranen geblottet. Die
obere Folie jeder Platte wurde weggezogen, um die mittlere
Fläche freizulegen.
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Bei einigen Platten wurde ein kreistunder
Cellulosenitratfilter (64 mm Durchmesser, einfarbig weißes Cellulosenitrat der
Marke Nytran , Cat. #BA85, erhältlich bei Schleicher and
Schuell, Inc., Keene, NH), eine Minute lang über den
Nährboden gelegt. Bei anderen Platten wurde eine Polypropylen-
Membran, wie unten in BEISPIEL 5 beschrieben, über
freiliegende Flächen des Nährbodens gelegt. Die Filter wurden von
dem Nährboden entfernt, in einen 250m1-Becher gegeben und in
überschüssigem Puffer ("PBS-Tween", phosphatgepufferte
Kochsalzlösung mit 0,1% Tween 20, pH=7,4) gewaschen. Der Puffer
wurde abgegossen, und in den Becher mit dem
Cellulosenitratfilter wurde 1 ml Magermilch gegeben, um verbleibende
Bindungsstellen auf der Membran zu blockieren. Die
Polypropylenmembranen wurden nicht blockert.
-
Jeder Filter wurde dreimal in überschüssigem PBS-Tween
gewaschen und 30 Minuten mit 2 ml anti-O157:H7-Antikörper
(enthielt ungefähr 0,2 µg Antikörper, KPL Laboratories)
bedeckt, der mit alkalischer Phosphatase markiert war. Bei dem
Antikörper handelte es sich um ein polyklonales Präparat, das
bekanntlich für LPS von E. coli O157 spezifisch ist. Die
Antikörperlösung wurde abgegossen, und der Filter wurde wie
oben 30 Minuten mit PBS-Tween gewaschen. Phosphatase-Substrat
(2 ml, rekonstituiert, KPL Laboratories) wurde zugegeben und
zusammen mit dem Filter 5 Minuten inkubiert. Der Filter wurde
dann in überschüssiges deionisiertes Wasser gegeben, um die
enzymatische Reaktion zu stoppen.
-
Auf jedem der Cellulosenitratfilter und auf den
Polypropylenscheiben tauchten ungefähr 10 charakteristische schwarze
Kreise auf, was darauf hindeutete, daß auf der Platte E. coli
O157:H7 in seinem charakteristischen kreisrunden,
gasbildenden Muster gewachsen war, und daß das LPS von diesem Stamm
gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung extrahiert und
nachgewiesen werden konnte. Die Verwendung von
Cellulosenitrat dient jedoch als Vergleich, da die Filter jeweils eine
blau-schwarze Färbung zeigten, was darauf hindeutete, daß sie
nichtspezifisch waren für Antikörper, und außerdem die
Membran blockiert werden mußte, um eine unspezifische Bindung
von markiertem Antikörper zu verhindern. Im Gegensatz dazu
zeigte sich auf den Polypropylenscheiben keine
Hintergrundfärbung, auch wenn sie nicht in ähnlicher Weise blockiert
worden waren.
BEISPIEL 2
Verwendung des Verfahrens bei Hamburger-Proben
-
Fünfzig Proben von rohem Hamburger und gekochtern Hamburger,
die mit E. coli O157:H7 geimpft waren, wurden nach dem zuvor
erwähnten Anreicherungsverfahren von Doyle und nach dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung gemäß dem unten angegeben
Protokoll getestet. Von 20 Proben von rohem Hamburger, die
mit O157:H7 geimpft waren, wurden 19 nach dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung innerhalb von 24 Stunden bestimmt. Mit
dem herkömmlichen Anreicherungsverfahren von Doyle konnten
nach 3 Tagen bei den 20 Proben keine positiven Ergebnisse
festgestellt werden. Vermutlich scheiterte das herkömmliche
Verfahren, weil der Hintergrund überwuchert wurde. Mit beiden
Verfahren wurden 20 von 20 geimpften Proben von gekochtem
Hamburger bestimmt. Das herkömmliche Verfahren dauerte 3
Tage, während das Verfahren der vorliegenden Erfindung 24
Stunden dauerte.
-
Es scheint, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung in
der Grcßenordnung von einer E. coli O157:H7 Zelle pro 10
Gramm rohem Hamburger nachweisen kann, wenn der anfängliche
gramnegative Wert im Hintergrund weniger als etwa 10&sup4; pro
Gramm beträgt. Die Empfindlichkeit steigt auf 1 E. coli
O157:H7 Zelle pro 50 Gramm rohem Hamburger, wenn der
anfängliche Wert weniger als etwa 10³ pro Gramm beträgt. Bei
vorgekochtem Hamburger ist die Empfindlichkeit eindeutig noch
größer.
PROTOKOLL
HERSTELLUNG DER REAKTIONSPARTNER:
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1) Affinitätsgereinigtes polyklonales anti-O157:H7 IgG (100
µg, KPL, Inc., Gaithersburg, MD, Cat. #05-95-90) wurde mit 1
ml von 50%igem Glycerol befeuchtet und bei -20ºC gelagert.
-
2) Ein "BCIP/NBT"-Substratsystern (KPL, Inc.) wurde
hergestellt mit 10 Teilen Puffer (0,1 M Tris, pH=9,0) und 1 Teil
5-Brom-4-chlor-3-indolylphosphat ("BCIP") und 1 Teil
Nitroblau-Tetrazolium ("NBT"), das kurz vor Gebrauch
hergestellt worden war.
-
3) Eine Waschlösung wurde hergestellt mit 25 ml
Waschlösungskonzentrat (0,5 M Tris, 4,8 M NaCl, 2% Tween 20) auf 1
Liter destilliertem Wasser, pH eingestellt auf 7,2.
ANALYSE:
-
1. 25 g Hamburgerprobe ist im Verhältnis 1/10
(Gewicht/Volumen) in 225 ml modifizierter Trypton-Soja-
Bouillon "MTSB" zu verdünnen, die unter Verwendung der
folgenden Bestandteile hergestellt wurde:
-
- 30 g Trypton-Soja-Bouillon "TSB":BBL
(Microbiological Systems, Cockeysville, MD)
-
- 1,5 g Gallensalze "#3"
(Difco Laboratories, Detroit, MI)
-
- 1,5 g Dikaliumphosphat
-
- 20 mg Novobiocin (Sigma Chemical Co.,
St. Louis, MO).
-
- pH=7,4, und 30 Sekunden homogenisieren.
-
2. Das Homogenat in einen 500m1-Kolben geben und 6-8 Stunden
bei 36ºC unter Schütteln (60 Schüttelbewegungen pro Minute)
inkubieren
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3. E. coli-Zählplatten (Kontrollplatten) der Marke
Petrifilm mit 1 ml Anreicherungslösung oder 1 ml einer 1/10-
Verdünnung von inkubierter, im voraus angereicherter
Nährlösung impfena
-
4. 18-24 Stunden bei 42ºC inkubieren.
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5. Die mittlere Fläche der Petrifilm -platte durch Abziehen
der oberen und der unteren Folie freilegen. Die
Übertragungsmembran mit der freiliegenden mittleren Fläche in Kontakt
bringen, so daß die Übertragungsmembran die gesamte mittlere
Fläche berührt und keine Luftblasen mehr zwischen der
mittleren Fläche und der Membran vorhanden sind.
Übertragungsmembran und mittlere Fläche für die spätere Ausrichtung genau
markieren.
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6. Übertragungsmembran entfernen und in einen Becher mit
überschüssiger Waschlösung mit der berührten Seite nach unten
legen. Beim Zudosieren Membranen und inertes Trenngitter
abwechseln, beginnend mit dem Trenngitter am Boden des Bechers.
Becher schütteln. Waschlösung abgießen. Vorgang wiederholen
und sicherstellen, daß kein überschüssiger restlicher
Nährboden an der Membran haftet.
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7. Waschlösung abgießen. 4 ml neue Waschlösung pro Membran
und 2 ml anti-O157:H7-Antikörperlösung pro Membran zugeben.
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8. 30 Minuten bei Zimmertemperatur unter Schütteln (60
Schüttelbewegungen pro Minute) inkubieren, um
sicherzustellen, daß die Membranen nicht aneinanderkleben.
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9. Antikörperlösung abgießen. In Waschlösung (ungefähr 10 ml
pro Membran) spülen. Becher schütteln. Waschlösung abgießen.
Zweimal wiederholen.
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10. 2 ml Substrat pro Membran in den Becher geben.
-
11. 5 Minuten inkubieren unter leichtem Schütteln, um
sicherzustellen, daß die Membranen nicht aneinanderkleben.
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12. Membranen in Leitungswasser spülen, um die Reaktion zu
beenden.
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13. Membranen aus dem Becher nehmen und trockentupfen.
GEWINNUNG UND BESTÄTIGUNG VON VERMUTLICHEN O157:H7-KOLONIEN
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14. Mit einer Pasteur-Pipette auf einer wattierten Oberfläche
Punkte auf einer Übertragungsmembran markieren und entfernen.
Dies gelingt am einfachsten mit einer Drehbewegung, während
die Pipette nach unten gedrückt und dann gerade nach oben
gezogen wird, um den Punkt zu entfernen.
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15. Markierung auf Membran und Folie ausrichten, indem die
Membran oben auf die Folie gelegt wird. Mit einem
Markierungsstift mit Filzspitze die obere Folie leicht in dem
ausgestanzten Loch berühren.
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16. Die obere Folie vorsichtig abheben und flach hinlegen.
Mit einem Impfstab der Marke Prompt (BBL Microbiological
Systems, Cockeysville, MD) den Nährboden dort berühren, wo
der Markierungspunkt durchscheint. Leicht drehen und gerade
hochziehen, um Nährboden wegzunehmen. Für maximal 3 Punkte
pro Stab wiederholen.
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17. Ein 1ml-Röhrchen des Impfsystems der Marke Prompt (BBL
Microbiological Systems, Cat. Nr. 26306, Cockeysville, MD)
aufbrechen und den Stab einführen. 60 Sekunden verwirbeln,
damit die Keime hinreichend vom Stab in die Lösung wandern
können.
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18. Mit einer Bakterienübertragungsvorrichtung in der Form
eines "Hockeyschlägers" 100 µl, 10 µl und 1 µl Prompt-Lösung
auf 3 "MSA"-Platten (hergestellt mit 22,2 g MacConkey Agar-
Basis mit 10 g D-Sorbitol auf 1 Liter Wasser) ausplattieren.
Die 1µl- und 10µl-Proben lassen sich leichter ausstreichen
bei Zugabe von 100 µl sterilem Wasser zu der Platte.
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19. MSA-Platte 18-24 Stunden bei 42ºC inkubieren.
-
20. Die verdächtigen Kolonien auf Latexagglutination
untersuchen mit einem "E. coli O157 Latex Test", Cat. # DR 620,
Oxoid U.S.A., Inc., Columbia, MD.
BEISPIEL 3
Verwendung des Verfahrens bei klinischen Proben
Direkte Probe
-
In einer örtlichen Tagesklinik wurde ein klinischer
Doppelblindtest durchgeführt an Stuhlproben, in denen E. coli
O157:H7 aufgetreten war. Die Proben wurden geimpft,
inkubiert, extrahiert und bestimmt wie oben in BEISPIEL 2,
Schritt 3 bis 20 beschrieben, außer daß die Stuhiproben im
Verhältnis 1:10 in PBS verdünnt wurden und vor dem Befeuchten
der E. coli-Zählplatten der Marke Petrifilm mit 1 ml der
1:1000 Verdünnung im Verhältnis 1:1000 verdünnt wurden. Wie
aus der nachstehenden TABELLE 1 ersichtlich wird, wurden mit
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung alle vorgelegten
positiven klinischen Stuhlproben (4 von 15) innerhalb von 24
Stunden korrekt identifiziert. Außerdem wurde mit dem
Verfahren die Gesamtzahl der Koliformen und die Gesamtzahl von E.
coli quantifiziert&sub1; und es wurde das Vorhandensein von E.
coli O157:H7 in jeder Probe bestimmt.
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Im Gegensatz dazu waren die Proben zuvor durch direktes
Aufstreichen einer Stuhlprobe auf eine MSA-Platte, Inkubieren
der Platten und Testen nach dem oben beschriebenen
Latexagglutinationstest analysiert worden. Dies dauerte wesentlich
länger als das Verfahren der vorliegenden Erfindung und war
hinsichtlich der Empfindlichkeit begrenzt, vor allem bei
Proben mit einer hohen Hintergrundkontamination (z.B. mehr als
etwa 200 Koliforme pro E. coli O157:H7 Zelle).
TABELLE I
Auftreten von Keimen im Minnesota Daycare Center
(August 1988)
TABELLE I (Forts.)
Auftreten von Keimen im Minnesota Daycare Center
(August 1988)
BEISPIEL 4
Identifizierung eines Antigens als LPS
-
LPS wurde auffolgende Weise von E. coli O157:H7 isoliert.
Eine einzelne Kolonie von E. coli O157:H7, die über Nacht auf
einer Standard-Agarplatte (5 g Trypton, 2,5 g Hefeextrakt, 1
g Dextrose, 15 g Agar, Wasser auf 1 Liter) gezüchtet worden
war, wurde zum Impfen eines 2ml-Röhrchens mit Trypton-Soja-
Bouillon (BBL Microbiological Systems, Cockeysville, MD)
verwendet. Man ließ die Kultur 18 Stunden bei 36ºC wachsen. Die
Kultur wurde 3 Minuten mit 6000 UpM zentrifugiert, um die
Zellen zu pelletieren. Der Überstand wurde weggegossen. Die
Zellen wurden wieder in 100 µl von 0,01 M phosphatgepufferter
Kochsalzlösung (pH=7,2; 1,2 g Na&sub2;HPO&sub4;, 0,22 g NaH&sub2;PO&sub4; H&sub2;O,
8,5 g NaCl, H&sub2;O auf 1 Liter) suspendiert. Die resuspendierten
Zellen wurden in einem kochenden Wasserbad 2 1/2 Stunden
erhitzt, um den Zellinhalt freizusetzen und zu hydrolysieren.
Die Suspension wurde 3 Minuten mit 6000 UpM zentrifugiert,
und der Überstand wurde weggegossen.
-
LPS wurde in 0,01 M phosphatgepufferter Kochsalzlösung mit
0,15 % Gallensalzen Nr. 3 suspendiert, die in einer
Konzentration
von 250 ng/ml zugegeben wurden, damit das LPS
leichter in Lösung gehen konnte. 50 µl des Antigenpräparats wurden
auf eine Übertragungsrnembran ("Opticite #520") aufgetupft.
50 µl phosphatgepufferte Kochsalzlösung wurden als Kontrolle
auf dieselbe Membran aufgetupft. Die Membran wurde 10 Minuten
bei Zimmertemperatur inkubiert und in überschüssige
Pufferlösung in einem 250ml-Glasbecher gelegt. Die Pufferlösung wurde
sofort abgegossen, und es wurden 4 ml neue Pufferlösung, die
200 ng anti-O157:H7-Antikörper (KPLY Inc.) enthielt,
zugegeben und 30 Minuten bei Zimmertemperatur inkubiert. Die
Antikörperlösung wurde abgegossen, und der Filter wurde 3 mal in
Pufferlösung gewaschen. Es wurde eine BCIP/NBT-Substratlösung
(2 ml) (KPL, Inc., Gaithersburg, MD) zugegeben und 5 Minuten
bei Zimmertemperatur inkubiert. Es wurde überschüssiges
deionisiertes Wasser zugegeben, um die Reaktion zu beenden. Das
Vorhandensein von gebundenem anti-O157:H7-Antikörper wurde
durch Sichtprüfung anhand des Auftretens von blauen Flecken
ermittelt, die auf eine Reaktion der konjugierten alkalischen
Phosphatase hindeuten. Am Ort des PBS war keine Farbe
festzustellen.
-
LPS wurde von dem Actinobacillus actinomycetemcomitans ("Aa")
Stamm mit der American Type Culture Collection Accession No.
29523 isoliert, wie sie in Kiley et al., Inf. Imm. 30:862
(1980) beschrieben ist. LPS wurde in 0,01 M PBS mit 0,15%
Gallensalzen Nr. 3 suspendiert, die in einer Konzentration
von 250 ng/ml zugegeben wurden, damit das LPS besser in
Lösung gehen konnte. 50 U¹ des Antigenpräparats wurden auf ein&
Übertragungsmembran ("Opticite #520) aufgetupft. 50 µl PBS
wurden als Kontrolle auf dieselbe Membran aufgetupft. Die
Membran wurde 10 Minuten bei Zimmertemperatur inkubiert und
in überschüssige Pufferlösung in einem 250ml-Glasbecher
gelegt. Die Pufferlösung wurde sofort abgegossen und 4 ml neue
Pufferlösung, die 200 ng für das LPS von Aa spezifische anti-
Aa-Antikörper enthielt, wurden zugegeben und 30 Minuten bei
Zimmertemperatur inkubiert. Die Antikörperlösung wurde
abgegossen,
und der Filter wurde 3 mal in Pufferlö: sung gewaschen.
4 ml neue Pufferlösung, die 200 ng phosphatasemarkiertes
anti-Maus-IgG von Ziegen (KPL, Inc., Gaithersburg, MD)
enthielt, wurde zugegeben und 30 Minuten bei Zimmertemperatur
inkubiert. Die antikörperhaltige Pufferlösung wurde
abgegossen, und die Membran wure zweimal mit herschüssiger
Pufferlösung gewaschen. Eine gemäß BEISPIEL 2
hergestellte - BCIP/NBT-Substratlösung (2 ml) wurde zugegeben und 5 Minuten
bei Zimmertemperatur inkubiert. Es wurde überschüssiges
deionisiertes Wasser zugegeben, um die Reaktion zu beenden. Das
Vorhandensein von gebundenem anti-Aa LPS-Antikörper wurde
durch Sichtprüfung anhand des Auftretens von blauen Flecken
ermittelt, die auf eine Reaktion der konjugierten alkalischen
Phosphatase hindeuteten. Am Ort von PBS wurde keine Farbe
festgestellt.
BEISPIEL 5
Bestimmung geeigneter Übertragungsmembranen
-
E. coli O157:H7 wurde über Nacht gezüchtet, und LPS-Antigen
wurde gemäß BEISPIEL 4 isoliert, außer daß die am Ende
entstehenden Pellets wieder in TSB-Bouillon, die 0,1 %
Gallensalze Nr. 3 enthielt, suspendiert wurden. Es wurden Quadrate
der folgenden Übertragungsrnembranen mit einer Größe von
ungefähr 5 cm x 5 cm (2 in. x 2 in.) verwendet:
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Polystyrol - "Opticite", Dow Chemical Co., Granville, Ohio,
Cat. Produkt Nr. 02455
-
Cellulosenitrat - "Nytran", Schleicher and Schuell, Keene,
N.H., Cat. Nr. 8A85
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Nylon - "Biodyne A", Pall Biosupport Co., Glen Cove, N.Y.,
Cat. Nr. BNPGRB75
Polypropylen (mikroporös) - hergestellt mit 46,5 %
Polypropylen, 55,3 % Mineralöl und 0,2 % Keimbildner "Millad 3905"
gemäß Beispiel 9D von US-Patent Nr. 4,726,989
-
Polyethylen (mikroporös) - hergestellt mit 40 % Polyethylen
und 60 % Mineralöl gemäß dem in Beispiel 8 von US-Patent Nr.
4,539,256 beschriebenen Verfahren.
-
Die Porengröße des mikroporösen Polypropylens und
Polyethylens betrug 0,22 Um und 0,424 Um, ermittelt nach dem in dem
Patent '256 beschriebenen "bubble-point" Verfahren, und das
Porenvolumen betrug 63 % bzw. 84 %, ebenfalls ermittelt nach
dem in dem Patent '256 beschriebenen Verfahren.
-
50 µl des E. coli O157:H7 Antigenpräparats wurden auf jede
Membran getupft. 50 µl TSB-Nährboden mit 0,15 % Gallensalzen
wurden als Kontrolle auf jede Membran getupft. Jede Membran
wurde 10 Minuten bei Zimmertemperatur inkubiert und in
überschüssige Pufferlösung in einem 250ml-Becher gelegt. Die
Pufferlösung wurde sofort abgegossen, und 4 ml neue
Pufferlösung, die 200 ng anti-E. coli O157:H7 Antikörper (KPL, Inc.)
enthielt, wurden zugegeben und 30 Minuten bei
Zimmertemperatur inkubiert. Die antikörperhaltige Pufferlösung wurde
abgegossen, und die Membranen wurden zweimal mit überschüssiger
Pufferlösung gewaschen. Phosphatasesubstratlösung (2 ml)
wurde zugegeben und 5 Minuten inkubiert, wonach überschüssiges
deionisiertes Wasser zugegeben wurde, um die Reaktion zu
beenden.
-
Das Vorhandensein von gebundenem anti-O157 Antikörper wurde
durch Sichtprüfung anhand des Auftretens blauer Flecke
ermittelt, die auf eine Reaktion der konjugierten alkalischen
Phosphatase hindeuten. Eine bläuliche Färbung auf der
gesamten Oberfläche einer bestimmten Membran deutete auf eine
umerwünscht hohe Hintergrundkonzentration hin, z.B. einen
unerwünscht hohen Anteil an Antikörpern, die sich unspezifisch an
die Membran selbst oder an nicht mit LPS extrahierte Moleküle
binden. Das Fehlen jeglicher blauen Farbe deutete darauf hin,
daß keine nachweisbaren Mengen LPS durch die spezielle
Membran extrahiert wurden.
-
Wie aus TABELLE II unten hervorgeht, zeigten die
hydrophileren Membranen, Cellulosenitrat und Nylon, unerwünscht hohe
Hintergrundkonzentrationen, vermutlich aufgrund ihrer
Fähigkeit, große Proteinmengen zu adsorbieren. Im Gegensatz dazu
waren die verwendeten hydrophoberen Polystyrol-,
Polypropylen- und Polyethylenmembranen in der Lage, sowohl LPS bis zum
offensichtlich Ausschluß von Protein zu extrahieren und als
geeigneter Träger für die Immunreaktion eines solchen LPS mit
einem Antikörper zu dienen&sub0; Insbesondere zeigte das
Polystyrol die höchste LPS-Bindung und die geringste
Hintergrundfarbe aller untersuchten Übertragungsmembranen.
TABELLE II