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Die vorliegende Erfindung fällt in das
Gebiet der Detektions- und/oder Amplifizierungstechniken mittels Oligonukleotidsonden
oder Primern, und deren Anwendung in der Suche nach dem Vorhandensein
oder der Identifizierung von Bakterien der Gattung Enterobacteriaceae.
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Im Rahmen bestimmter Diagnostiktests,
insbesondere bei der Suche nach einer septikämischen Infektion, oder im
Bereich der Nahrungsmittel ist es oft notwendig, eine rasche Antwort über das
Vorhandensein von Bakterien, insbesondere von gramnegativen Bakterien
und genauer von Enterobakterien, in einer Probe zu erhalten. Allerdings
erfordern die entwickelten geläufigen
Techniken (Gramfärbung,
biochemische Identifizierung, ...) in Anbetracht des geringen Anteils
an in der Ausgangsprobe vorhandenen Bakterienpartikeln einen vorherigen
Kultivierungsschritt, häufig
unter sehr spezifischen Bedingungen (bspw. Hämokultur).
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Eine mögliche Lösung beruht auf der Verwendung
von Techniken betreffend Nukleinsäuren und genetisches Material,
um so bei einem lebenden Organismus, einem Zellextrakt dieses Organismus
oder einer Probe zu bestimmen, ob ein Gen, ein Teil eines Gens oder
eine Nukleotidsequenz vorhanden ist. Da jedes Gen oder Teil eines
Gens durch eine spezifische Sequenz von Nukleotidbasen charakterisiert
ist, ist es folglich möglich,
direkt nach dem Vorhandensein der gesamten oder eines Teils dieser
spezifischen Sequenz in der eine Mischung von Polynukleotiden enthaltenden
Probe zu suchen.
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In der Literatur sind verschiedene
Methoden zur Detektion von Nukleinsäuren beschrieben. Diese Methoden
beruhen auf den Eigenschaften der Purin-Pyrimidin-Paarungen der
komplementären
Nukleinsäurestränge in den
Duplexen DNA-DNA, DNA-RNA und RNA-RNA. Dieser Paarungsprozess erfolgt
durch die Etablierung von Wasserstoffbindungen zwischen den Basen
Adenin-Thymin (A-T) und Guanin-Cytosin (G-C) des DNA-Doppelstranges;
in den Duplexen DNA-RNA oder RNA-RNA können sich ebenfalls durch Wasserstoffbindungen
die Basenpaarungen Adenin-Uracil (A-U) ausbilden. Das Paaren von
Nukleinsäuresträngen zur
Bestimmung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines bestimmten
Nukleinsäuremoleküls wird
im Allgemeinen „Hybridisierung
von Nukleinsäuren" oder einfach „Hybridisierung" genannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wurden neue genetische Marker identifiziert, die in jeder Probe
die spezifische Detektion von zu der Familie der Enterobakterien
gehörenden
Bakterien ermöglichen,
wobei kein vorheriger Schritt zur Bakterienkultivierung erforderlich
ist. Die Erfindung beruht auf der Verwendung von spezifisch in dem
Gen rpoB definierten Nukleinsequenzen, das für eines der Untereinheiten
der bakteriellen RNAPolymerase kodiert.
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Nach Lazcano et al., 1988, werden
die RNA-Polymerasen gemäß ihrem
Ursprung in zwei Gruppen eingeteilt, eine wird von den RNA- oder
DNA-abhängigen
viralen RNA-Polymerasen gebildet und die andere wird von den DNA-abhängigen RNA-Polymerasen
eukaryotischen oder prokaryotischen (Archaebakterien und Eubakterien)
Ursprungs gebildet. Die eubakteriellen DNA-abhängigen RNA-Polymerasen sind
durch einen einfachen multimeren Aufbau charakterisiert und durchgehend
als „Core-Enzym" bezeichnet und durch αββ' dargestellt oder
als „Holoenzym" bezeichnet und durch αββ'α' dargestellt [Burgess et al., J. Biol.
Chem. (1969) 244: 6168–6176;
Chamberlin, Ann. Rev. Biochem. (1974) 43 721–775; Yura and Ishihama, Ann.
Rev. Genet. (1979) 13: 59–97;
Sentenax, CRC – Crit.
Rev. Biochem. (1985) 18(1): 31–90].
Zahlreiche Arbeiten haben die funktionelle Rolle der β-Untereinheit der
eubakteriellen RNA-Polymerase innerhalb des multimeren enzymatischen
Komplexes nachgewiesen. Die archaebakteriellen und eukaryotischen
RNA-Polymerasen weisen ihrerseits eine komplexere Struktur auf,
die etwa zehn oder sogar dreißig
Untereinheiten erreichen kann [Pühler
et al. – Proc.
Natl. Acad. Sci. USA (1989) 86: 4569–4573; Sentenac, CRC – Crit.
Rev. Biochem. (1985) 18(1): 31–90].
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Die Gene, die für die verschiedenen Untereinheiten
der DNA-abhängigen
RNA-Polymerase bei Eubakterien kodieren, bzw. rpoA, rpoB, rpoC und
rpoD für αββ'α', sind in verschiedenen Segmenten zusammengefasst,
die Gene umfassen, die für
Grundproteine der Ribosomenuntereinheiten oder für die in die Replikation und
Reparatur des Genoms involvierten Enzyme kodieren [Yura und Yshihama,
Ann. Rev. Genet. (1979) 13: 59–97].
Einige Autoren haben gezeigt, dass die Nukleinsequenzen der Gene
rpoB und rpoC dazu verwendet werden können, um phylogenetische Bäume zu konstruieren
[Lascano et al., J. Mol. Evol. (1988) 27: 365– 376; Zillig et al., Can.
J. Microbiol. (1989) 35: 73–80;
Row land et al., Biochem. Soc. Trans. (1992) 21: 40S], die es ermöglichen,
die verschiedenen Zweige und Unterzweige aus dem Reich der Lebewesen
voneinander zu trennen. Ferner ist bei den Eubakterien gezeigt worden,
dass die β-Untereinheit
das Zielmolekül
der Rifamycine (darunter das Rifampicin), der Streptovaricine und
des Streptolydigin bildet [Kumar und Chatterji, Biochemistry (1990)
29: 317–322;
Kumar et al., Biochemistry (1992) 31: 7519–7526] und dass das Gen rpoB
den genetischen Träger
der Resistenz der Keime gegen diese Antibiotika darstellt [Ovchinnikov
et al., Mol. Gen. Genet. (1983) 190: 344– 348; Lisitsyn et al., Mol.
Gen. Genet. (1984) 196: 173–174].
Es wurden zahlreiche Mutationen des Gens rpoB beschrieben, die die
Regulation der Expression und der Funktion der RNA-Polymerase betreffen
[Landick et al., Genes Dev. (1990) 4: 1623–1636], wobei einige mit Mutationen
in Zusammenhang stehen, die einen gegenüber Rifampicin resistenten
Phänotyp
verleihen [Jin and Gross, J. Biol. Chem. (1991) 266: 14478–14485;
Jin and Turnbough, J. Mol. Biol. (1994) 236: 72–80]. Die Bestimmung der Resistenz
der Stämme
Mycobacterium tuberculosis gegenüber
Rifampicin unter Verwendung des Gens rpoB war Gegenstand mehrerer
Arbeiten [Hunt et al., 1994, Diagn. Microbiol. Infect. Dis., 18,
219–227;
Whelen et al., 1995, J. Cli. Microbiol. 33, 556–561; und Patentanmeldung Nr.
WO 9322454].
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Es wurden jetzt unter den Bakterienfamilien
auf der DNA, die für
die β-Untereinheit
der bakteriellen RNA-Polymerase kodiert, variable Bereiche gefunden,
die jedoch unter der Familie der Enterobacteriaceae konserviert
zu sein scheinen, was es ermöglicht,
diese Bakterienfamilie von den anderen Bakterienfamilien zu unterscheiden.
Ferner existieren in diesen konservierten Bereichen zwischen bestimmten
Enterobakterienarten kleinere Sequenzvariationen. Diese Ergebnisse
haben es ermöglicht,
entweder für
die Enterobakterienfamilie oder für bestimmte besondere Spezies
spezifische Nukleinsonden zu konzipieren.
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Der Stand der Technik wird u. a.
durch die folgenden Dokumente WO-A-94/24565, EP-0 473 268 und KANELLOPOULOS,
et al., Journal of Experimental Medicine, Vol. 180, 1994, S. 861–872, gebildet.
Wie nachfolgend erwähnt
werden wird, beschreiben diese Dokumente Nukleotidsequenzen, die
eine Folge von Nukleotidmotiven aufweisen, die mit einigen der Sequenzen
identisch ist, die von der vorliegenden Erfindung zitiert werden,
die aber deren Verwendung, um Enterobakterien zu detektieren, weder
offenbaren noch vorschlagen.
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So betrifft Dokument WO-A-94/24565
die Detektion von HCV-Antigenen
in einer Probe mit Hilfe von Antikörpern, die spezifisch sind
für HCV-Antigene,
und beschreibt die in dem Dokument mit SEQ ID-Nr. 11 identifizierte
und auf Seite 71 beschriebene Sequenz. Diese Sequenz ist in der
vorliegenden Beschreibung mit SEQ ID-Nr. 77 identifiziert.
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Dokument EP-0 473 268 lehrt eine
pharmazeutische Zusammensetzung, die einen Polypeptidwirkstoff aufweist
und eine schrittweise Freisetzung des Polypeptidstoffes ermöglicht.
Es beschreibt die Sequenz, die in diesem Dokument mit SEQ ID-Nr.
19, und in der vorliegenden Beschreibung mit SEQ ID-Nr. 78 identifiziert ist.
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Der Artikel von KANELLOPOULOS et
al. betrifft eine transgene Maus und beschreibt in Zeile 17 der Seite
866 die Sequenz, die in der vorliegenden Beschreibung mit SEQ ID-Nr.
79 identifiziert ist.
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Bevor die Erfindung detaillierter
dargestellt wird, werden nachfolgend verschiedene in der Beschreibung
und den Patentansprüchen
verwendete Begriffe definiert:
- – Unter „aus Bakterien
extrahierte Nukleinsäure" wird entweder Gesamtnukleinsäure, oder
genomische DNA, oder die Messenger-RNA, oder auch die DNA, die durch
reverse Transkription der Messenger-RNA erhalten wird, verstanden;
- – „Nukleotidfragment" oder „Oligonukleotid" sind zwei synonyme
Begriffe, die eine Abfolge von Nukleotidmotiven bezeichnen, die
durch die Informationssequenz von natürlichen (oder ggf. modifizierten)
Nukleinsäuren
charakterisiert ist, und die, wie natürliche Nukleinsäuren, unter
bestimmten Bedingungen mit einem komplementären oder im Wesentlichen komplementären Nukleotidfragment
hybridisieren kann. Die Abfolge kann Nukleotidmotive einer Struktur
enthalten, die sich von jener der natürlichen Nukleinsäuren unterscheidet.
Ein Nukleotidfragment (oder Oligonukleotid) kann bspw. bis zu 100
Nukleotidmotive enthalten. Es enthält im Allgemeinen zumindest
10 und insbesondere zumindest 12 Nukleotidmotive und kann ausgehend
von einem natürlichen
Nukleinsäuremolekül und/oder
durch genetische Rekombination und/oder durch chemische Synthese
erhalten werden,
- – ein
Nukleotidmotiv leitet sich von einem Monomer ab, das ein natürliches
Nukleinsäurenukleotid
sein kann, dessen Grundbestandteile ein Zucker, eine Phosphatgruppe
und eine stickstoffhaltige Base sind; in der DNA ist der Zucker
die Deoxy-2-Ribose, in der RNA ist der Zucker die Ribose; je nach
dem, ob es sich um DNA oder um RNA handelt, ist die stickstoffhaltige
Base ausgewählt
aus Adenin, Guanin, Uracil, Cytosin, Thymin; oder auch ist das Monomer
ein Nukleotid, das in zumindest einem der drei Grundbestandteile modifiziert
ist; bspw. kann die Modifizierung entweder im Bereich der Basen
erfolgen, mit modifizierten Basen wie Inosin, Methyl-5-deoxycytidin,
Deoxyuridin, Dimethylamino-5-deoxyuridin, Diamino-2,6-purin, Bromo-5-deoxyuridin
oder jeder anderen der Hybridisierung fähigen modifizierten Base, oder
im Bereich des Zuckers, bspw. das Ersetzen von zumindest einer Deoxyribose
durch ein Polyamid [P. E. Nielsen et al., Science, 254, 1497–1500 (1991)],
oder auch im Bereich der Phosphatgruppe, bspw. das Ersetzen durch
Ester, insbesondere ausgewählt
aus den Diphosphaten, Alkyl- und Arylphosphonaten und Phosphorothioaten,
- – unter „Informationssequenz" wird jede geordnete
Folge von Motiven vom Nukleotidtyp verstanden, deren chemische Natur
und Reihenfolge im Sinne einer Referenz eine Information darstellen,
die zu jener analog ist, die durch die Sequenz der natürlichen
Nukleinsäuren
wiedergegeben wird,
- – unter „Hybridisierung" wird der Vorgang
verstanden, bei dem sich unter geeigneten Bedingungen zwei Nukleotidfragmente
mit ausreichend komplementären
Sequenzen durch stabile und spezifische Wasserstoffbindungen miteinander
verbinden können,
um einen Doppelstrang auszubilden. Die Hybridisierungsbedingungen
werden durch die „Stringenz" bestimmt, d. h.
durch die Härte
der Arbeitsbedingungen. Die Hybridisierung ist um so spezifischer,
wenn sie unter höherer
Stringenz stattfindet. Die Stringenz ist insbesondere von der Basenzusammensetzung
eines Duplex aus Sonde und Ziel abhängig, sowie von dem Anteil
von Misspaarungen zwischen den beiden Nukleinsäuren. Die Stringenz kann ebenfalls
von den Parametern der Hybridisierungsreaktion abhängen, wie
der Konzentration und dem Typ der in der Hybridisierungslösung vorhandenen
Ionenspezies, der Natur und der Konzentration von denaturierenden
Agenzien und/oder der Hybridisierungstemperatur. Die Stringenz der
Bedingungen, unter denen eine Hybridisierungsreaktion zu erfolgen
hat, hängt
insbesondere von den verwendeten Sonden ab. Sämtliche dieser Angaben sind
wohlbekannt und die geeigneten Bedingungen können ggf. in jedem Fall durch
Routineexperimente bestimmt werden. Im Allgemeinen, je nach Länge der
verwendeten Sonden, liegt die Temperatur für die Hybridisierungsreaktion
in einer Salinelösung
mit einer Konzentration von ungefähr 0,8 bis 1 M bei ungefähr 20 bis 65°C, insbesondere
bei 35 bis 65°C,
- – eine „Sonde" ist ein Nukleotidfragment,
das bspw. 10 bis 100 Nukleotidmotive, insbesondere 12 bis 35 Nukleotidmotive
aufweist, die unter bestimmten Bedingungen eine Hybridisierungsspezifität aufweisen,
um mit einer Zielnukleinsäure
einen Hybridisierungskomplex auszubilden, die, sofern sie vorhanden
ist, eine Nukleotidsequenz aufweist, die entweder in einer Messenger-RNA
oder in einer DNA, die durch reverse Transkription dieser Messenger-RNA
erhalten wurde, oder auch in einer DNA enthalten ist, von der die Messenger-RNA
das Transkriptionsprodukt ist; eine Sonde kann zum Zwecke der Diagnostik
(insbesondere Fänger-
oder Detektionssonden) oder zum Zweck der Therapie verwendet werden,
- – eine „Fängersonde" ist durch jedes
geeignete Mittel auf einem festen Träger immobilisiert oder auf
diesen immobilisierbar, bspw. durch Kovalenz, durch Adsorption oder
durch direkte Synthese auf einen festen Träger (siehe insbesondere Patentanmeldung
WO 92 10092),
- – eine „Detektionssonde" kann mittels eines
Markers markiert werden, der bspw. ausgewählt ist aus den radioaktiven
Isotopen, den Enzymen, insbesondere Enzymen, die auf ein chromogenes
fluorigenes oder lumineszentes Substrat wirken können (insbesondere eine Peroxydase
oder eine alkalische Phosphatase), den chemischen chromophoren Verbindungen,
den chromogenen, fluorigenen oder lumineszenten Verbindungen, den
Analogen der Nukleotidbasen, und den Liganden, wie dem Biotin,
- – ein „Primer" ist eine Sonde,
die bspw. 10 bis 100 Nukleotidmotive aufweist und unter Bedingungen,
die für
die Initiation der enzymatischen Polymerisation bestimmt sind, eine
Hybridisierungsspezifität
aufweist, bspw. in einer Amplifizierungstechnik wie der PCR (Polymerase
Chain Reaction), in einem Sequenzierungsverfahren, in einer Methode
zur reversen Transkription, etc.
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Ein erster Gegenstand der vorliegende
Erfindung ist ein einzelsträngiges
Oligonukleotid, das ausgewählt
ist aus den Oligonukleotiden, die eine Sequenz von zumindest 12
aufeinander folgenden Nukleotidmotiven haben, die in einer der Sequenzen
SEQ ID-Nr. 1 bis SEQ ID-Nr. 52 enthalten ist, und aus den zu diesen Oligonukleotiden
komplementären
Oligonukleotiden, mit Ausnahme der Oligonukleotide, die eine Sequenz
haben, die aus gewählt
ist aus den folgenden Sequenzen: SEQ ID-Nr. 28, SEQ ID-Nr. 77, SEQ ID-Nr.
78 und SEQ ID-Nr. 79.
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Bevorzugte Oligonukleotide der Erfindung
sind a) jene, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven, die in einer der Sequenzen SEQ ID-Nr.
1 bis SEQ ID-Nr. 4 enthalten ist, und deren komplementäre Sequenzen
aufweisen, und b) jene, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12
aufeinander folgenden Nukleotidmotiven aufweisen, die enthalten
ist in:
SEQ ID-Nr. 5 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 53 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 6 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 54 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 8 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 56 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 8 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 57 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 9 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 58 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 10 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 59 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 12 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 61 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 13 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 62 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 14 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 63 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 16 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 65 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 17 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 64 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 18 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 66 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 19 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 67 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 20 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 68 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 21 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 69 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 22 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 70 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 23 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 71 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 24 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 72 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 25 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 73 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 26 und, die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 74 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 27 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 75 enthalten sind,
oder die eine komplementäre Sequenz
aufweisen.
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Bevorzugte Oligonukleotide b) weisen
eine Nukleotidsequenz auf oder bestehen aus dieser, die ausgewählt ist
aus den Sequenzen SEQ ID-Nr. 29 bis SEQ ID-Nr. 52.
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Ein zweiter Gegenstand der Erfindung
ist eine Sonde zur Detektion von Bakterien, die zur Familie der Enterobakterien
gehören,
in einer biologischen Probe, wobei die Sonde aus einem Oligonukleotid
der Erfindung gemäß a) besteht.
In der folgenden Beschreibung wird eine solche Sonde der Erfindung
als Gattungssonde bezeichnet.
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Ein dritter Gegenstand der Erfindung
ist eine Sonde zur Detektion von zumindest einer Enterobakterienspezies
in einer biologischen Probe, wobei die Sonde aus einem Oligonukleotid
der Erfindung gemäß b) besteht.
Solche Sonden der Erfindung werden in der vorliegenden Beschreibung
als Speziessonden bezeichnet.
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Die erfindungsgemäßen Sonden können zum
Zweck der Diagnostik, in der Suche nach dem Vorhandensein oder der
Abwesenheit von Zielnukleinsäuren
in einer Probe gemäß sämtlichen
bekannten Hybridisierungstechniken, und insbesondere Techniken betreffend
die punktuelle Ablagerung auf einem Filter, sog. „DOT-BLOT" (MANIATIS et al.,
Molecular Cloning, Cold Spring Harbor, 1982), Techniken zum Transfer
von DNA, sog. „SOUTHERN
BLOT" [SOUTHERN,
E. M., J. Mol. Biol., 98, 503 (1975)], Techniken zum Transfer von
RNA, sog. „NORTHERN
BLOT" oder sog. „sandwich"-Techniken (DUNN
A. R., HASSEL J. A., Cell, 12, 23 (1977)] verwendet werden; die
Sandwich-Technik wird insbesondere mit einer Fängersonde und/oder einer Detektionssonde
verwendet, wobei die Sonden mit zwei unterschiedlichen Regionen
der Zielnukleinsäure
hybridisieren können,
und wenigstens eine dieser Sonden (im Allgemeinen die Detektionssonde)
kann mit einer Region des Zieles hybridisieren, die spezifisch für die Spezies
oder für
die gesuchte Gruppe von Spezies spezifisch ist, wobei als vereinbart
gilt, dass die Fängersonde
und die Detektionssonde wenigstens teilweise unterschiedliche Nukleotidsequenzen
aufweisen müssen.
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Um die oben erwähnten Hybridisierungstechniken
und insbesondere die „sandwich"-Techniken anzuwenden,
wird eine Sonde der Erfindung auf einen festen Träger immobilisiert,
wobei dies die Fängersonde
sein wird, und eine andere Sonde der Erfindung wird mit einem Indikatoragens
markiert, wobei dies die Detektionssonde sein wird.
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Die Erfindung betrifft außerdem die
Verwendungen von Oligonukleotiden als Sonde und als Primer, die ausgewählt sind
aus den Oligonukleotiden, die eine Sequenz von zumindest 12 aufein ander
folgenden Nukleotidmotiven haben, die in einer der Sequenzen SEQ
ID-Nr. 1 bis SEQ ID-Nr. 52 enthalten ist, und aus den zu diesen
Oligonukleotiden komplementären
Oligonukleotiden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit
von zumindest einem Enterobakterium in einer Probe, die Nukleinsäuren von
zumindest einem solchen Bakterium enthält oder enthalten kann, das
die Schritte aufweist, die in dem In-Kontakt-Bringen der Probe mit zumindest einem
Oligonukleotid der Erfindung, wie bspw. in Verwendung als Gattungs-
oder Speziessonde, der anschließenden
Bestimmung der Ausbildung oder der Abwesenheit der Ausbildung eines Hybridisierungskomplexes
zwischen dem Oligonukleotid und der Nukleinsäure der Probe auf bekannte
Art und Weise bestehen.
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Gemäß einer besonderen Ausführung dieses
Verfahrens zur Bestimmung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit
einer Enterobakterienspezies oder einer Gruppe von solchen Spezies,
wird einerseits ein Oligonukleotid als erfindungsgemäße Gattungssonde
und andererseits ein Oligonukleotid als erfindungsgemäße Speziessonde
verwendet, wobei als vereinbart gilt, dass die Oligonukleotide mit
nicht-überlappenden
Regionen einer Nukleinsäure
hybridisieren können,
die dem Gen rpoB der Enterobakterien entspricht.
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Vorteilhafterweise ist die Gattungssonde
auf einem festen Träger
immobilisiert, und die Speziessonde ist mit einem Indikatoragens
markiert.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist ferner die Anwendung des Verfahrens der Erfindung zur Bestimmung
des Vorhandenseins einer bestimmten Enterobakterienspezies.
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Somit betrifft die Erfindung:
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit Salmonella
sofia zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die ausgewählt ist
aus jenen, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven aufweisen, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt sind
aus:
SEQ ID-Nr. 5 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 53 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 27 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 75 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Salmonella sofia-Speziessonde eine Nukleotidsequenz, die
aus der Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 29, SEQ ID-Nr. 51 und deren komplementären Sequenzen;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit Salmonella
typhimurium zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die
ausgewählt
ist aus jenen, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmo tiven aufweisen, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt
sind aus:
SEQ ID-Nr. 6 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 54 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 11 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 60 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 24 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 72 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 25 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 73 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Salmonella thyphimurium-Speziessonde eine Nukleotidsequenz,
die aus der Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 30, SEQ ID-Nr. 35, SEQ ID-Nr. 48, SEQ ID-Nr. 49,
SEQ ID-Nr. 52 und deren komplementären Sequenzen;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Shigella
dysenteriae zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die
ausgewählt
ist aus jenen, die eine in SEQ ID-Nr. 7 enthaltene Nukleotidsequenz
von zumindest 12 aufeinander folgenden Nukleotidmotiven aufweisen,
und die zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 55 und deren komplementärer Sequenz enthalten sind;
vorzugsweise
hat eine Shigella dysenteriae-Speziessonde eine Nukleotidsequenz,
die aus einer Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 31 und deren komplementärer Sequenz;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Escherichia
fergussoni zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die
ausgewählt
ist aus jenen, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven aufweisen, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt
sind aus:
SEQ ID-Nr. 8 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 56 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 8 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 57 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 19 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 67 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Escherichia fergussoni-Speziessonde eine Nukleotidsequenz,
die aus einer Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 32, SEQ ID-Nr. 43 und deren komplementären Sequenzen;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Enterobacter
cloacae zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die ausgewählt ist
aus jenen, die eine Nukleo tidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven aufweist, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt
sind aus:
SEQ ID-Nr. 9 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 58 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 13 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 62 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 16 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 65 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 17 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 64 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 18 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 66 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 21 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 69 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 22 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 70 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Enterobacter cloacae-Speziessonde eine Nukleotidsequenz,
die aus einer Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 33, SEQ ID-Nr. 37, SEQ ID-Nr. 40, SEQ ID-Nr. 41,
SEQ ID-Nr. 42, SEQ ID-Nr. 45, SEQ ID-Nr. 46 und deren komplementären Sequenzen;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Klebsiella
pneumoniae zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die
ausgewählt
ist aus jenen, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven aufweisen, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt
sind aus:
SEQ ID-Nr. 10 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 59 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 14 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 63 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 15 und die zumindest
5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die in SEQ ID-Nr. 64 enthalten
sind,
SEQ ID-Nr. 20 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 68 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 23 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 71 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Klebsiella pneumoniae-Speziessonde eine Nukleotidsequenz,
die aus einer Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 34, SEQ ID-Nr. 38, SEQ ID-Nr. 39, SEQ ID-Nr. 44,
SEQ ID-Nr. 47 und deren komplementären Sequenzen;
- – ein
Verfahren, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Escherichia
coli zu bestimmen, nach dem eine Sonde verwendet wird, die ausgewählt ist
aus jenen, die eine Nukleotidsequenz von zumindest 12 aufeinander
folgenden Nukleotidmotiven aufweisen, die in einer der Sequenzen
enthalten ist, die ausgewählt
sind aus:
SEQ ID-Nr. 12 und die zumindest 5 aufeinander folgende
Nukleotidmotive enthält,
die in SEQ ID-Nr. 61 enthalten sind,
SEQ ID-Nr. 26 und die
zumindest 5 aufeinander folgende Nukleotidmotive enthält, die
in SEQ ID-Nr. 74 enthalten sind,
und deren komplementären Sequenzen;
vorzugsweise
hat eine Escherichia coli-Speziessonde eine Nukleotidsequenz, die
aus einer Sequenz besteht oder diese aufweist, die ausgewählt ist
aus SEQ ID-Nr. 36, SEQ ID-Nr. 50 und deren komplementären Sequenzen.
-
Gemäß einer besonderen Ausführung dieser
Verfahren werden die ausgewählten
Sonden in Kombination mit einer Gattungssonde der Erfindung verwendet.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Nukleotidprimer, der auf an sich bekannte Art und Weise in
Gegenwart einer Polymerase für
die Synthese einer Nukleinsäure
und insbesondere in Amplifizierungsmethoden verwendbar ist, bei
denen eine solche Synthese in Gegenwart einer Polymerase verwendet
wird (PCR, RT-PCR, etc. ...), wobei der Primer ein wie zuvor definiertes
Oligonukleotid aufweist. Insbesondere kann ein Primer der Erfindung
zur spezifischen reversen Transkription einer Messenger-RNA-Sequenz
von zumindest einer Enterobakterienspezies oder von zumindest einer
Gruppe von solchen Spezies verwendet werden, um eine entsprechende
komplementäre
DNA-Sequenz zu erhalten.
Eine solche reverse Transkription kann die erste Stufe einer RT-PCR
darstellen, wobei die folgende Stufe in der Amplifizierung der erhaltenen
komplementären
DNA durch PCT besteht. Die Primer der Erfindung können auch
zur spezifischen Amplifizierung der DNA-Sequenz des Gens rpoB von
zumindest einer Enterobakterienspezies oder von zumindest einer
Gruppe von solchen Spezies durch Polymerasekettenreaktion verwendet
werden.
-
Gemäß einem besonderen Fall weist
der Primer ein Oligonukleotid der Erfindung auf, das außerdem die
Sinn- oder Gegensinn-Sequenz eines von der RNA-Polymerase (bspw.
T7, T3, SP6) erkannten Promotors auf: solche Primer sind in Verfahren
zur Amplifizierung von Nukleinsäure
verwendbar, in die ein Transkriptionsschritt eingeschaltet werden
kann, wie bspw. NASBA- oder 3SR-Techniken.
-
Schließlich ist ein letzter Gegenstand
der Erfindung eine Sonde zur Therapie, um Infektionen zu behandeln,
die von zumindest einer Enterobakterienspezies oder einer Gruppe
von solchen Spezies verursacht wurde, wobei die Sonde ein wie zuvor
definiertes Oligonukleotid aufweist. Diese Sonde zur Therapie, die
an Messenger-RNA und/oder an genomische DNA dieser Bakterien hybridisieren
kann, kann die Phänomene
der Transduktion und/oder der Transkription und/oder der Replikation
blockieren. Das Prinzip dieser Gentherapiemethoden ist bekannt und
beruht insbesondere auf der Verwendung einer dem Gegensinnstrang
entsprechenden Sonde: Die Ausbildung eines Hybrides zwischen der
Sonde und dem Sinnstrang ist in der Lage, zumindest einen der Schritte
der Entschlüsselung
der genetischen Information zu stören. Die Sonden zur Therapie
sind also als antibakterielle Medikamente verwendbar, indem sie
es ermöglicheny
die durch Enterobakterien verursachten Infektionen zu bekämpfen.
-
Unter Bedingungen, die in nachfolgendem
Beispiel 1 präzisiert
werden, wurde die DNA-Nukleotidsequenz, die dem Gen rpoB von zwei
Enterobakterienspezies entspricht, sowie einer Art bestimmt, die
zu einer Familie von ebenfalls gramnegativen Bakterien gehört. Diese
Studie bezog sich auf die Spezies Escherichia coli, Shigella dysenteriae
und Pseudomonas putida.
-
Es wurden Regionen gesucht, die allein
für die
Enterobakterienspezies stark konserviert sind, welche es ermöglichen,
diese von anderen Bakteriengattungen zu unterscheiden. Es wurde
folglich unter Bezugnahme auf die Nummerierung der Nukleotidsequenz
des Gens rpoB von Escherichia coli ATCC 25290, eine interessante
Region von 512 Basen ausgewählt,
nämlich
die Positionen 1498 bis 2009 des Gens rpoB. Für andere Entereobakterienspezies
sowie für
mehrere Spezies, die nicht zur Familie der Enterobakterien gehören, wurden
die Sequenzen der gleichen Regionen bestimmt.
-
Die Ergebnisse dieser verschiedenen
Sequenzierungen sind in den beigefügten 1 bis 9 zusammengefasst,
in denen das Zeichen * eine unbesetzte Stelle repräsentiert,
dessen Darstellung zur Ausrichtung in Anbetracht bestimmter Spezies
erforderlich ist, die an dieser Stelle eine zusätzliches Nukleotidmotiv aufweisen.
-
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen,
d. h. die Ausrichtungen der in den 1 bis 9 gezeigten Sequenzen, haben
es ermöglicht,
in den bei sämtlichen
Enterobakterienspezies konservierten Regionen Sonden zu konzipieren,
die es ermöglichen,
das Vorhandensein oder die Abwesenheit von zumindest einem solchen Bakterium
der Familie der Enterobakterien zu detektieren. Ferner macht die
Verwendung von Sonden, die für eine
besondere Spezies mutierte Bereiche enthält (hinsichtlich der Referenzspezies,
hier E. coli), die direkte Detektion einer solchen Spezies möglich. In
den Sandwich-Hybridisierungstechniken, bei denen zwei Sonden in
Kombination (Fängersonde
und Detektionssonde) verwendet werden, werden bspw. eine Sonde,
die für
die Familie der Enterobakterien spezifisch ist, und eine Sonde,
die für
die in Erwägung
gezogene Spezies spezifisch ist, in Kombination verwendet. Es können ferner
zwei für
diese Spezies spezifische Sonden in Kombination verwendet werden,
wenn diese vorhanden sind, wobei diese beiden Sonden komplementär zu nicht-überlappenden
Regionen des Gens rpoB sind.
-
Wir zuvor angegeben, können die
Nukleotidsonden der Erfindung in klassischen Hybridisierungsmethoden
verwendet werden. Die zu detektierende Nukleinsäure (Ziel) kann DNA oder RNA
sein (beides wird ggf. nach einer Amplifizierung erhalten). Im Falle
eines doppelsträngigen
Nukleinzieles empfiehlt sich dessen Denaturierung vor der Durchführung des
Detektionsverfahrens. Die Zielnukleinsäure kann durch Extraktion aus einer
zu untersuchenden Probe gemäß bekannter
Nukleinsäuremethoden
erhalten werden. Die Denaturierung einer doppelsträngigen Nukleinsäure kann
nach bekannten chemischen, physikalischen oder enzymatischen Denaturierungsmethoden
erfolgen, und insbesondere durch Erwärmung auf eine geeignete Temperatur
oberhalb von 80°C.
-
In bestimmten Fällen erfordert der Nachweis
des Vorhandenseins einer bestimmten Enterobakterienspezies die Verwendung
von Sonden, die die Detektion einer Punktmutation ermöglichen.
Dafür empfiehlt
es sich, mit Sonden einer bestimmten Länge (Anzahl der Nukleotidmotive)
unter Bedingungen zu arbeiten, die zuvor eigens bestimmt werden.
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Weitere Einzelheiten werden nachfolgend
gegeben, indem insbesondere auf die Sandwich-Hybridisierungsmethode
Bezug genommen wird, die eine der gegenwärtig praktischsten Hybridisierungsmethoden
darstellt. Diese Methode umfasst das In-Kontakt-Bringen einer ersten auf einem
festen Träger
fixierten Sonde mit einer die zu analysierende Nukleinsäure enthaltende
Lösung,
und das In-Kontakt-Bringen des Trägers mit der Detektionssonde,
die Inkubation der erhaltenen Mischung, das Spülen des Trägers, um die Bestandteile zu entfernen,
die durch nicht spezifische Hybridisierung auf dem Träger fixiert
wurden, und der qualitativen oder quantitativen Detektion mittels
einer Reaktion zum Nachweis des auf dem Träger fixierten Markers der fixierten Detektionssonde.
Der Nachweis des Vorhandenseins des Markers kann bspw. durch Colorimetrie,
Fluoreszenz oder Lumineszenz erfolgen.
-
Das In-Kontakt-Bringen der Fängersonde
mit der Probe und mit der Detektionssonde kann hintereinander erfolgen,
ggf. mit dazwischen erfolgendem Spülen des Trägers. Es kann ferner der art
gearbeitet werden, dass die auf dem Träger fixierte Sonde gleichzeitig
oder quasi gleichzeitig mit einer Lösung in Kontakt gebracht wird,
die die Probe und die Detektionssonde enthält, die in Form einer Mischung
oder separat hinzugegeben werden können.
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Die aufeinander folgenden Inkubations-
und Spülphasen,
die die Schlüsselschritte
des Sanwich-Hybridisierungsverfahrens darstellen, werden jeweils
bei einer konstanten Temperatur durchgeführt, die bspw, in dem weiter
oben erwähnten
Bereich (siehe „Definitionen") liegen kann. Es
ist bekannt, dass die Nukleinsäurehybride
eine Dissoziationstemperatur haben, die von der Anzahl der hybridisierten
Basen abhängt
(die Temperatur steigt mit der Größe des Hybrides), und die ferner
von der Natur der hybridisierten Basen und, für jede hybridisierte Base,
von der Natur der angrenzenden Basen abhängt. Die Dissoziation der Hybride
erfolgt in einem Temperaturintervall von einigen Graden und kann
einfach, bspw. mit der UV-Spektroskopie, bestimmt werden. Es ist
möglich,
mittels einfacher Routineexperimente experimentell die Temperatur
zu bestimmen, bei der die Hybride, die sich zwischen einer bestimmten
Sonde und der komplementären
Zielsequenz bilden, semidissoziieren. Die Hybridisierungstemperatur,
die in der Sandwich-Hybridisierung verwendet wird, muss selbstverständlich unterhalb
der Temperatur liegen, bei der die Semidissoziation erfolgt. Genau
genommen wird bei einer Temperatur gearbeitet, die niedriger als
die Temperatur ist, bei der diejenigen Hybride semidissoziieren,
die unter den beiden Hybriden am wenigsten stabil sind, die das
Ziel einerseits mit der Fängersonde und
andererseits mit der Detektionssonde ausbilden, damit die beiden
Hybride bei der Arbeitstemperatur stabil sind. Eine Punktmutation, d.
h. eine Mutation, die eine Misspaarung bewirkt, die nur ein Basenpaar
in dem Hybrid betrifft, bewirkt eine Modifizierung, im Allgemeinen
eine Erniedrigung, der Temperatur, bei der eine Semidissoziation
erfolgt. Indem ausreichend kurze Sonden verwendet werden, kann eine
solche einmalige Misspaarung eine relativ deutliche Erniedrigung
der Semidissoziationstemperatur in der Größenordnung von einigen Graden
bewirken. Folglich ist es möglich,
indem mittels vorheriger Routineexperimente eine Sonde von ausreichender
Länge ausgewählt und
in einer bestimmten Pufferlösung
gearbeitet wird, eine Temperatur zu bestimmen, bei der eine Hybridisierung
nur in dem Fall beobachtet wird, in dem die Sonde exakt komplementär zu dem
Ziel ist. Ferner ist es durch die Wahl kurzer Sonden von bestimmter
Länge möglich, die
Sandwich-Hybridisierungstechnik bei einer bestimmten einheitlichen
Temperatur, bspw. 37°C,
durchzuführen.
Für eine
detailliertere Diskussion der Sandwich-Hybridisierungstechnik mit
der Verwendung von kurzen Sonden kann sich insbesondere auf die
Patentanmeldung FR-2 663 040 bezogen werden.
-
Die folgenden Beispiele illustrieren
die Erfindung.
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BEISPIEL 1
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Um den sequenzierten Teil zu amplifizieren,
wurden konservierte Primer ausgewählt:
-
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Die Koordinaten sind entsprechend
der Kodierungssequenz für
das rpoB Gen von E. coli (Genbank V00340) ausgedrückt.
-
Die Ziel-DNA wird von jedem Bakterium
gemäß folgender
Technik extrahiert. 1,5 ml Bakterienkultur werden zentrifugiert
und das Pellet wird in 75 μl
Trispuffer (25 mM Tris, 10 mM EDTA, 50 mM Saccharose, pH 8) und
25 μl Lysozymlösung (1
mg/ml in Trispuffer) resuspendiert. Nach dreißigminütiger Inkubation bei 37°C werden
50 μl Phenol
hinzugegeben und das Röhrchen
wird für
30 Sekunden stark geschüttelt.
Es werden 50 μl
Chloroform hinzugegeben und erneut für 2 Sekunden geschüttelt. Nach
einer fünfminütigen Zentrifugation wird
die wässrige
Phase zurückgewonnen.
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Die DNA wird gemäß der PCR-Technik von Saiki
et al. (Saiki et al., 1988, Science 239, 487–494) mittels einer PCR-480-Vorrichtung von Perkin-Elmer
amplifiziert. Das Reaktionsmedium (100 μl) besteht aus 10 mmol/l Tris-HCl;
1,5 mmol/l MgCl2; 50 mmol/l KCl; 1 mg/ml
Gelatine; jeweils 0,5 mmol/l dATP, dCTP, dGTP, dTTP; pH 8,3; 25
pmol CM7-Oligonukleotid, 25 pm CM31-Oligonukleotid und 10 μl der Präparation
der Bakterien-DNA. Nach der Denaturierung, 5 min, gefolgt von einer
Zentrifugation, werden 1,5 U/Reaktion an Enzym hinzugegeben. Die
PCR erfolgt mit 30 Zyklen mit den Parametern 96°C/60°C/74°C, für 1 min, 1 min bzw. 0,7 min.
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Die amplifizierte DNA wird mittels
Elektrophorese in 0,8%igem Agarosegel in TBE-Puffer (89 mM Tris-Base,
89 mM Borsäure,
2 mM EDTA) analysiert. Die Banden werden mittels Ethidiumbromid
sichtbar gemacht.
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Die Sequenz der so amplifizierten
Fragmente wurde gemäß klassischen
Techniken ermittelt.
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BEISPIEL 2: Verwendung
einer spezifischen gegen das Gen rpoB gerichteten Sonde, um Escherichia
coli zu identifizieren
-
Die an Nukleotid Nr. 4 beginnende
und an Nukleotid Nr. 27 der Sequenz SEQ ID-Nr. 12 endende Sonde,
die a priori spezifisch ist für
E. coli-Stämme,
wurde nach der Ausrichtung der Nukleotidsequenzen der Gene rpoB
der 4 abgeleitet. Eine
Sammlung von Bakterienstämmen
wurde durch Hybridisierung an das Fragment getestet, das ausgehend
von rpoB amplifiziert wurde, was es ermöglicht hat, die Spezifität dieser
Sonde a priori festzustellen.
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Die Hybridisierung des PCR-Produktes
eines Bakterienziels erfolgte gemäß des nicht radioaktiven und halbautomatisierten
Detektionsverfahrens, das in dem französischen Patent Nr. 90 07249
beschrieben ist. Es wurden eine S8L-Fängersonde, die einer eubakterienspezifischen
Sonde entspricht (beschrieben in der Patentanmeldung FR Nr. 93 02127),
und ein spezifisches Oligonukleotid(entsprechend der weiter oben
definierten spezifischen Sonde)-Enzym-Konjugat zur Detektion verwendet.
Die Handhabung erfolgte gemäß folgendem
Protokoll.
-
In der Mikrotitationsplatte (Nunc
439454) wird eine Lösung
von Fängeroligonukleotiden
mit 1 ng/ml in 3 × PBS
(0,45 M NaCl, 0,15 M Natriumphosphat, pH 7,0) gegeben, deren 5'-Enden mit dem Aminolink-2-Reagens
(Applied Biosystems, Foster City, Californien) reagiert haben. Die
Platte wird für
2 h bei 37°C
inkubiert, anschließend
dreimal mit 300 μl
PBST (1 × PBS,
Tween20: 0,5°/00
(Merck 822184)) gespült.
Das Aminolink-2-Reagens ermöglicht
es, am 5'-Ende der
Sonde einen Arm anzufügen,
der eine 6-Aminohexylgruppe trägt.
Die Sonde, die so an einen Liganden gekoppelt wurde, der eine polare
Gruppe (primäres
Amin) trägt, und
auf passive Art und Weise auf dem Träger fixiert ist, erzeugt ein
verbessertes Signal; siehe Patentanmeldung FR 91 09057.
-
Das aus 4 μl des amplifizierenden Produktes
bestehende Ziel wird mit 76 μl
Lachs-PBS-Puffer (3 × PBS
+ 10 μg/ml
DNA von Lachsspermien (Sigma D19562)) und 10 μl 2 N Natriumcarbonat vermischt.
Der gesamte Ansatz wird durch Zugabe von 10 μl 2 N Essigsäure für 5 min neutralisiert. Der
gesamte Ansatz wird in die Vertiefung gegeben, sowie zusätzlich 50 μl einer Lösung von
Oligonukleotid-Peroxydase-Konjugat mit einer Konzentration von 0,1
ng/ml an Oligonukleotid in einem Pferde-PBS-Puffer (3 × PBS +
10% Pferdeserum (BioMerieux 55842)). Das Oligonukleotid-Peroxydase-Konjugat
stellt die Detektionssonde dar. Die Platte wird für 1 h bei
37°C inkubiert
und mit 3 × 300 μl PBST gespült. In jede
Vertiefung werden 100 μl
des Substrates OPD (ortho-Phenylendiamin,
Cambridge Medical Biotechnology ref/456) in einem angepassten Puffer
(0,055 M Zitronensäure,
0,1 M Na2HP2O4, pH 4,93) mit einer Konzentration von 4
mg/ml zugegeben, zu dem unmittelbar zubereitetes H2O2 á 30
Volumina mit 1/1000 zugegeben wird. Nach 20 min der Reaktion der
enzymatischen Aktivität
wird mit 100 μl
1 N H2SO4 geblockt
und die Auslesung erfolgt in einem Axia Microreader (BioMérieux)
bei 492 nm.
-
Die Zielbakterien waren insbesondere
Folgende:
- – 22
E. coli-Isolate oder -Stämme
(darunter ATCC 25290, 25922, 27165, 10536);
- – verschiedene
andere Escherichia (18 Isolate): E. fergussonii, E. hermanii, E.
vulneris;
- – 8
Shigella: S. boydii, S. dysenteriae (darunter ATCC 29027), S. flexneri,
S. sonnei;
- – 5
Salmonella: S. arizonae (ATCC 13314), S. choleraesuis (ATCC 13312),
S. gallinarum, S. typhimurium (ATCC 14028) S. spp (ATCC 9712);
- – 7
verschiedene Enterobakterien: Citrobacter amalonaticus (ATCC 25405),
Enterobacter cloacae (ATCC 13047), Klebsiella oxytoca, K. pneumoniae,
Kluivera ascorbata, Proteus mirabilis, Serratia marcenscens (ATCC8195);
- – Pseudomonas
aeruginosa (ATCC 35422), Pseudomonas putidia;
- – Enterococcus
faecalis.
-
Die erhaltenen Ergebnisse verdeutlichen,
dass die Kombination der verwendeten Sonden, a posteriori, spezifisch
für E.
coli ist. Sie zeigen keine Kreuzreaktionen mit PCR-Produkten anderer
Bakterienspezies.
-
Es erfolgte die Anpassung der spezifischen
Kombination auf den VIDAS-Automaten (angemeldete Marke – vertrieben
von der Firma BioMerieux-VITEK). Die Wand der Vertiefung der Mikroplat te
wird hier durch SPR (Handelsmarke) („Solid Phase Receptacle") ersetzt, welches
ein konischer Träger
ist, der aus einem Material gefertigt wird, das unter der Bezeichnung
K-Harz (Butadien-Styrol-Copolymer) verkauft wird und von der Firma
BioMerieux-VITEK (USA) vertrieben wird. Verschiedene Reagenzien
befinden sich in einer Anordnung mit mehreren Küvetten und verschiedene Schritte
erfolgen in dem SPR, welches die Reagenzien aspirieren und ausstoßen kann
und so eine Pipettenöffnung
darstellt. Die in dem Protokoll unten beschriebene Sandwich-Hybridisierungsreaktion
erfolgt auf der inneren Wand des Kegels.
-
Auf der inneren Oberfläche des
SPR ist passiv das Fängeroligonukleotid
fixiert, das an seinem 5'-Ende den
Aminolink-2-Liganden
(Applied Biosystems ref. 400808) mit einer Konzentration von 1 ng/μl in 315 μl einer 4 × PBS-Lösung (200
mM Natriumphosphat pH7,0, 600 mM NaCl) aufweist. Nach einer Nacht
bei Raumtemperatur oder 2 h bei 37°C werden die Kegel zweimal mit
einer PBS-Tween-Lösung
gespült,
anschließend
im Vakuum getrocknet. Die Anordnung enthält in Küvetten die Reagenzien, die
für die
Detektion erforderlich sind, d. h.: 200 μl einer Lösung von einem alkalische Phosphatase-Oligonukleotid-Detektionskonjugat
zu 0,1 ng/μl, 2
Mal 600 μl
einer PBS-Tween-Spüllösung und
eine Substratküvette.
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In der ersten Vertiefung der Anordnung
sind 10 μl
des PCR-Produktes
in dem gleichen Puffer, wie für das
obige Mikroplattenprotokoll, abgelegt.
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Nach 30minütiger Inkubation des Kegels
mit der PCR-Zielmischung
einschließlich
Detektionssonde wird der Kegel zweimal mit einer PBS-Tween-Lösung gespült. 250 μl des sich
in einem Diethanolaminpuffer in Lösung befindlichen MUP-Substrates
(Methyl-4-umbelliferylphosphat) werden in den Kegel aspiriert, anschließend in
eine Messküvette
abgelassen. Die Vorrichtung misst das Fluoreszenzsignal, das in
RFE (relative Fluoreszenzeinheit) der Küvette ausgedrückt wird.
-
Die mit diesem System erhaltenen
Ergebnisse sind dieselben wie jene, die in der Mikroplatte erhalten wurden.
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