ES2152913T3 - Medio para el analisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra. - Google Patents

Medio para el analisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra.

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ES2152913T3 ES98952692T ES98952692T ES2152913T3 ES 2152913 T3 ES2152913 T3 ES 2152913T3 ES 98952692 T ES98952692 T ES 98952692T ES 98952692 T ES98952692 T ES 98952692T ES 2152913 T3 ES2152913 T3 ES 2152913T3
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Abstract

Método de análisis cualitativo y cuantitativo de la o las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra, caracterizado porque cosiste en: - poner en contacto los microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra con como mínimo una sonda de oligonucleótido dirigida a ARN, en lo sucesivo denominada sonda específica, capaz de dirigirse a una población microbiológica deseada, bajo condiciones favorables para hibridación in situ en células completas, - extraer las sondas hibridadas por separación de su diana y elución fuera de dichas células, - detectar las sondas extraídas y medir la cantidad de las mismas o sus cantidades respectivas.

Description

Medio para el análisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra.
Esta invención puede describirse generalmente como un medio de análisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra. Más específicamente, se refiere a un medio de análisis cualitativo y cuantitativo que utiliza sondas de oligonucleótidos dirigidas a ARN.
El análisis de las poblaciones microbianas potencialmente presentes es necesario para muchos tipos de muestras sólidas y fluidas. Algunos ejemplos notables son las muestras obtenidas a partir de un entorno natural o biológico tal como el agua natural o las fuentes termales; las muestras tomadas de seres humanos o animales tales como sangre, orina, flora intestinal y vaginal; y muestras de entornos urbanos, agrícolas e industriales tales como productos alimenticios, agua industrial, efluentes industriales, aguas residuales municipales, lodo industrial, medios de fermentación, aerosoles, filtros o aire procedente de sistemas de aire acondicionado.
Se han desarrollado diversas técnicas de laboratorio para el análisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra dada.
Una técnica conocida supone un recuento de los microorganismos que se desarrollan tras cultivar la muestra (o un extracto de la misma) en diversos medios selectivos de nutrientes en las condiciones habituales. Esta técnica es sencilla pero implica riesgos significativos de errores y artefactos (baja especificidad de los criterios morfológicos, incapacidad para detectar microorganismos viables pero no cultivables, incapacidad para detectar microorganismos de crecimiento lento, necesidad de mantener la viabilidad de las bacterias entre la recogida y la enumeración). Además, esta técnica requiere generalmente más de 24 horas para producir resultados.
Una segunda técnica, que implica la medida de la actividad de una o más enzimas, permite una rápida cuantificación de las poblaciones de microorganismos vivos (microorganismos cultivables y/o microorganismos en una forma viable pero no cultivable). Esta técnica puede utilizarse, en particular, para monitorizar un conjunto de poblaciones, pero no consigue niveles muy elevados de especificidad o sensibilidad.
Una tercera técnica que utiliza sondas inmunológicas, a menudo requiere una etapa de crecimiento y, por tanto, necesita de más de 24 horas para producir resultados. Además, frecuentemente carece tanto de sensibilidad como de especificidad (puede producirse un error en la identificación debido a reacciones cruzadas).
Las técnicas más recientes se basan en el uso de sondas específicas de ADN, que se marcan generalmente para permitir su detección tras la hibridación con sus dianas. Se han desarrollado dos categorías principales de sondas de oligonucleótidos: las que se dirigen a ADN y las que se dirigen a ARN (ARN ribosómico o ARN mensajero).
Las sondas dirigidas a ADN, aunque potencialmente son muy específicas, tienen el inconveniente de su baja sensibilidad debido a las pocas copias de los genes del ADN diana en cada célula microbiana. Aunque el uso de PCR (reacción en cadena de la polimerasa) para amplificar las secuencias de ADN diana antes de su detección puede compensar la falta de sensibilidad de las sondas de ADN, tiene varios inconvenientes en sí mismo: por ejemplo, la presencia de inhibidores puede conducir a reacciones de falso negativo, mientras que la contaminación remanente o similar puede conducir a reacciones de falso positivo. Por el contrario, el uso de sondas dirigidas a ARN evita tales inconvenientes. En particular, debido al gran número de copias de ARNr que se producen de manera natural en un microorganismo (las células en crecimiento activo pueden contener 10^{4} ribosomas, cada uno una diana potencial de una sonda), el uso de sondas dirigidas a ARNr no requiere la etapa de amplificación, superando así las limitaciones y artefactos asociados con la misma. La ventaja de dirigirse a ARNr es que aproximadamente el 85 - 90 por ciento del ARN total en una célula normal es ARNr.
La hibridación de las sondas dirigidas a ARN puede lograrse o bien tras lisis celular, extracción y purificación de los ácidos nucleicos totales de la muestra, o bien in situ en las células completas, generalmente tras fijación (permeabilización) de la membrana (o pared) de los microorganismos potencialmente presentes en la muestra.
Sin embargo, la lisis celular y las subsiguientes extracción y purificación de los ácidos nucleicos, particularmente del ARN total, son manipulaciones delicadas y que llevan mucho tiempo, que requieren aparatos costosos, personal cualificado y estrictas condiciones experimentales, particularmente la prevención de la contaminación por nucleasas durante el procedimiento. Esta técnica implica además el uso de un soporte sólido, tal como una membrana de nylon, sobre el que se inmovilizan los ácidos nucleicos purificados de tal manera que pueda distinguirse entre ellos (por ejemplo, dot-blot (transferencia puntual), slot-blot (transferencia en ranura)). También implica más generalmente el uso de marcadores radiactivos de sonda, cuyo manejo requiere un cuidado especial. Por tanto, la técnica de lisis celular para la hibridación de ARN es inadecuada para utilizarla en el análisis de rutina en la industria o en laboratorios biológicos.
La hibridación in situ en células completas supera la necesidad de una extracción preliminar de los ácidos nucleicos diana mediante lisis celular con todas sus desventajas asociadas. El proceso FISH (Fluorescent In Situ Hybridization, hibridación in situ fluorescente), que emplea sondas de ARNr marcadas con fluorescencia, es una técnica in situ existente. Este tipo de técnica, que implica generalmente microscopía de fluorescencia, proporciona un análisis cualitativo rápido y sensible con muchos tipos de muestra. Actualmente, las sondas dirigidas a ARNr así hibridadas in situ con sus dianas dentro de células completas, pueden cuantificarse directamente en la muestra (citometría de flujo, microscopía), aunque el método no es completamente satisfactorio: la cuantificación directamente en la muestra es técnicamente costosa, lleva mucho tiempo, requiere personal cualificado y no permite una cuantificación exacta de las sondas hibridadas cuando la muestra es compleja y no uniforme (por ejemplo, flóculos o agregados formados por bacterias filamentosas en lodos de tratamiento de aguas residuales; muestras que contienen de manera natural microorganismos fluorescentes). Como resultado, la técnica de hibridación in situ en células completas que utiliza sondas de oligonucleótidos marcadas con fluorescencia ha quedado, hasta la fecha, como una técnica esencialmente cualitativa que no proporciona resultados cuantitativos fiables.
Para cumplir con la necesidad de una realización en la industria en muestras que pueden ser complejas y/o no uniformes, esta invención proporciona un medio para analizar, tanto cualitativa como cuantitativamente, las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra biológica, superando dicho medio las desventajas de las técnicas de la técnica anterior.
Por tanto, el objeto de esta invención es un método de análisis cualitativo y cuantitativo de la(s) población / poblaciones potencialmente presente(s) en una muestra caracterizado porque comprende:
- poner en contacto los microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra con al menos una sonda de oligonucleótidos dirigida a ARN, denominada más adelante en este documento como sonda específica, capaz de dirigirse a una población microbiológica deseada, en condiciones favorables, para la hibridación in situ en las células completas.
- extraer, mediante la separación de su diana y elución fuera de dichas células, aquellas sondas que se han hibridado,
- detectar las sondas extraídas y medir la cantidad de las mismas o sus cantidades respectivas.
La presente invención permite, por tanto, ventajosamente la extracción de dichas sondas sin la destrucción de dichas células.
Tal como se utiliza en el presente documento, la expresión "población microbiológica" (o "dominio microbiológico") significa el conjunto de microorganismos que una sonda dada es capaz de reconocer mediante el reconocimiento de una secuencia diana de ARN presente en cada elemento de dicho conjunto. El enfoque se basa en sondas de hibridación de oligonucleótidos complementarias a secuencias de ARN que son diagnósticas para grupos filogenéticos seleccionados que corresponden, en grados variables, a una región diana típica de un tipo de microorganismo o un grupo completo de microorganismos. Cualquier sonda que permita dicha etapa de puesta en contacto es apropiada para la puesta en práctica del método según la invención. La elección de la(s) sonda(s) específica(s) se relaciona directamente con el análisis deseado para dicha muestra. Las sondas pueden estar compuestas, por ejemplo, por secuencias de oligonucleótidos que pueden distinguir entre los reinos primarios (eucariotas, eubacterias y arqueobacterias) y entre microorganismos estrechamente relacionados (el grupo de la \beta-proteobacteria oxidante de amoniaco, el género Nitrobacter o Acinetobacter o la especie Fibrobacter intestinalis, la especie Escherichia Coli). Las sondas con mejor resolución filogenética pueden obtenerse utilizando las colecciones ya existentes de secuencias de ARN. Muchos ejemplos de tales sondas dirigidas a ARN se describen en la técnica anterior tales como en patentes o solicitudes de patente, publicaciones científicas, por ejemplo, Los Reyes et al. Appli. Environ. Microbiol. Vol. 63 nº 3 págs. 1107 - 1117; Mobarry et al. 1996, Appli. Environ. Microbiol. Vol. 62 nº 6 págs. 2156 - 2162; Wagner et al. 1994, Appli. Environ. Microbiol. Vol. 60 nº 3 págs. 792 - 800; Kane et al. Appli. Environ. Microbiol. Vol. 59 nº 3 págs. 682 - 686. Otros ejemplos de tales sondas también pueden diseñarse por la persona experta en la técnica. Las sondas ventajosas son aquéllas con ARN ribosómico diana (ARNr). Ejemplos de tales sondas ventajosas incluyen Nb1000 (secuencia SEQ ID Nº 1) y Nso 1225 (secuencia SEQ ID Nº 2).
El método de la invención da resultados cuantitativos particularmente exactos cuando el número de células en dicha muestra es igual o superior a aproximadamente 10^{3} o 10^{4} células por ml. Si se desea, la concentración de microorganismos de una muestra líquida puede aumentarse mediante filtración o cualquier otra técnica antes de la puesta en práctica del método de la invención.
En una disposición preferida de la invención, dichos microorganismos potencialmente presentes en la muestra también se ponen en contacto con al menos una sonda, denominada más adelante en el presente documento como "sonda universal", que sirve para normalizar los resultados obtenidos con las sondas que se dirigen a grupos filogenéticos específicos de microorganismos ("sondas específicas"). Entonces, puede expresarse la cantidad de una sonda específica en dicha muestra como una proporción de la cantidad de dicha sonda universal. Por tanto, tal sonda universal puede permitir la expresión de, por ejemplo, el ARNr diana específico como un porcentaje del ARNr total. Ejemplos de tales "sondas universales" incluyen sondas específicas para cualquier microorganismo, o sondas específicas para bacterias o para eucariotas. Tales "sondas universales" son bien conocidas en la técnica y puede utilizarse cualquiera de ellas siempre que permita dicha etapa de puesta en contacto, y permita la normalización de la "sonda específica" deseada. Tal "sonda universal" se utiliza en el método según la invención de manera similar a una "sonda específica" y, en consecuencia, es ventajosamente una sonda dirigida a ARNr.
Puede ser ventajoso extraer los microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra de la misma, en particular mediante centrifugación, antes de proceder con cualquier etapa del método de la invención. Un motivo para proceder de esta manera es eliminar el ruido de fondo que una muestra de composición compleja puede generar. Otro motivo puede ser poner en disolución los microorganismos potencialmente presentes en una muestra sólida, gaseosa o viscosa.
Según una realización de la invención, dicha etapa de puesta en contacto se realiza tras hacer que las células se sometan a una etapa de fijación (o etapa de permeabilización) esencial para mantener su integridad morfológica, y que hace que los microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra sean permeables a sondas de oligonucleótidos cortas (de aproximadamente 15 - 25 nucleótidos). Esta etapa de fijación permite que las sondas penetren en el interior de las células microbianas sin afectar a la integridad de las mismas, alcanzando así su diana o dianas in situ. Cuando sea pertinente, dicha muestra se homogeneizará antes de dicha etapa de fijación con el fin de que al menos dicha sonda tenga acceso a todas las poblaciones microbianas potencialmente presentes en la muestra.
Dicha fijación se consigue ventajosamente incubando dichas células en una disolución de paraformaldehído que está a menos del 10%, preferiblemente al 4% aproximadamente, durante de 3 a 12 horas a 4ºC. Este procedimiento de fijación se adapta más particularmente a bacterias gram-negativas. Para ciertas bacterias gram-negativas, dicha etapa de fijación se puede conseguir incubando dichas células en una disolución de etanol al 100%.
Tras la fijación, pueden recuperarse dichas células, por ejemplo mediante centrifugación, y almacenarse hasta su uso a -20ºC en una disolución tamponada a un pH de aproximadamente 7 (tampón PBS (solución salina tamponada con fosfato), por ejemplo) que contiene aproximadamente un 50% de etanol.
En una disposición preferida de esta realización de la invención, dicha fijación va seguida por una etapa de deshidratación (o etapa de secado) antes de dicha fase de puesta en contacto. Por tanto, dicha etapa de deshidratación puede llevarse a cabo poniendo en contacto dicha muestra con al menos una disolución de etanol, preferiblemente con una serie de disoluciones de etanol de concentración creciente, por ejemplo, poniendo la muestra en una disolución de etanol al 70%, al 80% y después al 95%.
Ventajosamente, dicha fase de puesta en contacto se realiza poniendo en contacto la muestra al menos dicha sonda, en presencia de una disolución denominada más adelante en el presente documento "disolución de hibridación", que comprende un agente desnaturalizante tal como dodecilsulfato sódico (SDS) en una concentración en un intervalo del 0,001 - 0,1%, preferiblemente del orden del 0,01%; Tris-HCl, pH de aproximadamente 8 en una concentración en un intervalo de 0,001 - 0,1 M, preferiblemente del orden de 0,02 M; y una sal tal como cloruro sódico en una concentración en un intervalo de 0,1 - 1,5 M, preferiblemente del orden de 0,9 M. Tal puesta en contacto se realiza ventajosamente durante un tiempo de incubación comprendido entre aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 2 horas, y a una temperatura de hibridación que es preferiblemente la temperatura óptima. Para cada sonda de oligonucleótidos, las condiciones de hibridación (temperatura; concentración de sales y agentes desnaturalizantes) pueden optimizarse, de hecho, de modo que se mejore la especificidad de la sonda de oligonucleótidos por las correspondientes secuencias de ARN que se encuentran en las células diana. Cuando se utiliza simultáneamente una pluralidad de sondas de oligonucleótidos, estas condiciones de hibridación pueden elegirse de modo que se tengan en cuenta las condiciones óptimas peculiares para cada sonda.
Es muy ventajoso para la extracción de al menos dicha sonda que se realice tras la eliminación del exceso y del material de sonda noo unida o de sonda asociada n específicamente puesta en contacto, particularmente mediante lavado con una disolución denominada más adelante en el presente documento como "disolución de lavado". Tal "disolución de lavado" comprende ventajosamente un agente desnaturalizante tal como dodecilsulfato sódico (SDS) en una concentración en un intervalo del 0,001 - 0,1%, preferiblemente del orden del 0,02%; Tris-HCl, pH de aproximadamente 8 en una concentración en un intervalo de 0,001 - 0,1 M, preferiblemente del orden de 0,02 M, y una sal tal como cloruro sódico en una concentración en un intervalo de 0,01 - 0,9 M, preferiblemente del orden de 0,1 M. La formulación de la "disolución de lavado" (por ejemplo, naturaleza y/o concentración de la sal y el agente desnaturalizante) se ajusta de modo que se consiga la rigurosidad adecuada; es decir, la rigurosidad necesaria para la eliminación de la sonda no asociada específicamente. Gracias a tal etapa de lavado, la etapa de extracción se realizará sólo en aquellas sondas que se han hibridado eficazmente a la(s) diana(s) deseada(s).
Según una realización preferida de la invención, dicha extracción se realiza poniendo los microorganismos potencialmente presentes en condiciones para desnaturalizar, lo que permite la desnaturalización de cada sonda específicamente asociada con su secuencia diana, particularmente en presencia de un agente desnaturalizante de sonda - diana, tal como uno que separará el dúplex ADN/ADN o ADN/ARN y, en particular, el dúplex sonda - diana en consideración, y a una temperatura superior a la temperatura de fusión de la sonda en consideración, particularmente a una temperatura de aproximadamente 100ºC. Según una realización particularmente preferida de la invención, dicho agente desnaturalizante es formamida. A continuación, se realiza dicha extracción incubando dichos microorganismos en formamida a 100ºC durante 10 minutos, utilizando una incubadora de temperatura controlada. Después, puede recuperarse el sobrenadante para la cuantificación, por ejemplo mediante centrifugación. Para mejorar la detección, dichas sondas extraídas pueden concentrarse, particularmente utilizando un Speed-Vac® (concentrador automático) antes de la medida de la cantidad correspondiente de cada sonda.
La detección de una sonda hibridada con la diana y la medida de su cantidad da, por tanto, un análisis cualitativo y cuantitativo del conjunto de microorganismos diana presentes en la muestra. Es ventajoso realizar dicha detección y medida de la cantidad de las sondas extraídas mediante la detección y medida de la cantidad de un marcador asociado con o incorporado a cada una de las sondas puestas en contacto, tal como un marcador radiactivo (^{32}P, ^{35}S, ^{125}I), quimioluminiscente o fluorescente. Luego se miden las cantidades respectivas de las sondas mediante la cuantificación del marcador correspondiente. Es particularmente ventajoso utilizar un marcador fluorescente, particularmente fluoresceína, que puede cuantificarse fácilmente utilizando un espectrofotómetro de fluorescencia.
Puede situarse diferentes sondas, por ejemplo sonda(s) específica(s) y/o sonda(s) universal(es), en muestras separadas o en la misma muestra. En este último caso, es posible distinguir cada sonda utilizada de las demás durante la etapa de detección, por ejemplo facilitando a cada una su propio marcador específico (por ejemplo, diferentes fluorocromos).
El método de la invención puede aplicarse a una variedad de muestras. Muestras para las que es de particular interés un análisis utilizando el método de la invención incluyen las tomadas de fluidos tales como el agua natural, agua industrial, efluentes industriales, aguas residuales municipales, lodo industrial, fango termal, gel o líquido alimenticio, medio de fermentación, aire, gas, aerosol; muestras de un conducto de ventilación de un edificio, conducto de aire acondicionado; muestras de un sólido comestible, tierra; muestras de un equipo médico; muestras humanas o animales tales como sangre, orina, flora intestinal o vaginal.
El método de la invención no utiliza ni cultivos microbiológicos, ni microscopía, ni una etapa de amplificación in vitro (como PCR) y no necesita ninguna etapa de lisis celular. Es reproducible, sencillo, rápido (menos de 3 horas), de bajo coste y no requiere personal especialmente cualificado. El método de la invención ofrece la ventaja adicional de ser fácil de automatizar.
El método de la invención proporciona particularmente una medida cualitativa y cuantitativa del estado microbiológico o sanitario de dicha muestra y, en consecuencia, del producto del que se toma dicha muestra. Por tanto, el método de la invención puede combinarse ventajosamente con una función de alarma relacionada con la monitorización sanitaria, de la seguridad y/o calidad del producto del que se toma la muestra, particularmente como parte de una línea de producción industrial.
Cuando se supera el valor umbral o punto fijado, el método de la invención permite que se active la correspondiente alarma sanitaria, de seguridad y/o calidad. También permite el control automático o por retroalimentación de un proceso de enriquecimiento o eliminación microbiológico.
La invención también se refiere a la aplicación de dicho método al diagnóstico in vitro de enfermedades infecciosas.
Además de las aplicaciones de los tipos "medida de un estado o condición" y "alarma", esta invención se refiere en particular a la aplicación de dicho método para el control automático o por retroalimentación de procesos microbiológicos tales como la fermentación metánica de abono líquido, tratamiento de efluentes orgánicos, procesos de tratamiento de aguas residuales tales como el tratamiento con lodos activados; o al control automático o por retroalimentación de un proceso dirigido a eliminar o evitar el crecimiento de microorganismos.
Por tanto, el método de la invención puede aplicarse ventajosamente a la detección de la formación de espuma durante la puesta en práctica de procesos con lodos activados y/o al control por retroalimentación de un proceso dirigido a eliminar o evitar el desarrollo de tales espumas.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes además en las siguientes realizaciones a modo de ejemplo, que se facilitan con fines ilustrativos y no limitantes.
Ejemplo 1 Análisis cualitativo y cuantitativo de una muestra de efluente de un reactor de tratamiento de aguas residuales a) Etapa de fijación
Se mezclan muestras de efluente procedente de reactores de lodos activados para el tratamiento de aguas residuales y luego se lavan tres veces utilizando una disolución de tampón fosfato (PBS, solución salina tamponada con fosfato) a pH 7. Entonces, se incorpora la muestra a tres volúmenes de una disolución de paraformaldehído al 4% y se incuba durante de 3 a 12 horas a 4ºC. Tras centrifugación, se retira el sobrenadante y la muestra se mezcla de nuevo con una solución salina tamponada con fosfato (PBS) a pH 7. Se añade un volumen igual de etanol y puede almacenarse la muestra a -20ºC hasta su uso.
b) Etapa de deshidratación
La muestra fijada se centrifuga tras añadir 1 ml de etanol al 70% sobre el residuo y resuspender las células. La mezcla se centrifuga durante 5 minutos, luego se retira el sobrenadante. Se repite el procedimiento con etanol al 80% y luego de nuevo utilizando etanol al 95%.
c) Etapa de hibridación
Se prepara un baño de agua a la temperatura de hibridación requerida por la sonda que se esté utilizando (la temperatura depende de la longitud y la secuencia de la sonda). En el ejemplo notificado en el presente documento, se utilizaron las siguientes sondas:
Sonda Nb 1000 específica para el género Nitrobacter, con la secuencia SEQ ID nº 1: 5' TGCGACCGGTCATGG 3'
Sonda Nso 1225, específica para la \beta-proteobacteria oxidante de amoniaco, con una secuencia SEQ ID nº 2: 5' CGCCATTGTATTACGTGTGA 3'
Sonda S Univ-1390, una sonda universal para cualquier microorganismo, con una secuencia SEQ ID nº 3: 5' GACGGGCGGTGTGTACAA 3', y
Sonda S Bac338, específica para bacterias, con la secuencia SEQ ID nº 4: 5' GCTGCCTCCCGTAGGAGT 3'.
Estas sondas se sintetizaron, se purificaron mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), luego se marcaron con fluoresceína en el extremo 5'. Están disponibles de Operon Technologies de Alameda, California (EE.UU.) o, en Francia, de la empresa Genset con sede en París (entre otros).
Las células obtenidas a partir de la etapa de deshidratación se resuspendieron en 400 \mul de una disolución de hibridación que comprendía (para 10 ml): 1,8 ml de NaOH 5 M; 200 \mul de Tris-HCl 1 M; 5 \mul de SDS (dodecilsulfato sódico); 8 ml de agua destilada excipiente, para diez ml. Tras marcarse cada sonda con un fluorocromo, se añade la cantidad necesaria de cada sonda (en el presente documento, 1,5 nanomoles). Se incuban las células en la disolución de hibridación en contacto con las sondas durante de 10 minutos a 2 horas a la temperatura de hibridación. Las muestras de hibridación se centrifugan y se retiran los sobrenadantes.
d) Etapa de lavado
Tras la hibridación, las células se lavaron dos veces, durante 15 minutos cada vez a la temperatura de hibridación, en una disolución de lavado tamponada que comprendía, para 50 ml, 1 ml de NaOH 5 M; 9 ml de Tris-HCl 1 M; 50 \mul de SDS al 20%. La formulación de la "disolución de lavado" (por ejemplo, sal y desnaturalizante) se ajusta de acuerdo con la necesidad de conseguir la rigurosidad apropiada, es decir la eliminación de la sonda no asociada específicamente.
e) Extracción de la fluorescencia mediante elución
Se añadieron 300 \mul de formamida calentada hasta 100ºC a las muestras obtenidas a partir de la etapa de lavado, y el residuo se resuspende suavemente. Cada tubo se pone a 100ºC durante 10 minutos, preferiblemente utilizando una incubadora de temperatura controlada. Se centrifuga durante 10 minutos. Se recupera el sobrenadante y se almacena en un lugar oscuro hasta que pueda analizarse mediante espectroscopía de fluorescencia. La fluorescencia se cuantifica utilizando un espectrofluorómetro. Las cantidades medidas de las sondas Nb1000 y Nso 1225 corresponden a las cantidades relativas de bacteria Nitrobacter y \beta-proteobacteria oxidante de amoniaco contenidas en la muestra. Estas cantidades se comparan con las medidas para la sonda universal S Univ-1390 y la sonda para bacterias S Bac 338.
Esto da una razón en porcentaje (la proporción relativa) de los microorganismos contenidos en la muestra, que son respectivamente Nitrobacter y \beta-proteobacteria oxidante de amoniaco.
Se entiende que esta invención no se limita a las realizaciones descritas e ilustradas en el presente documento, sino que cubre todas las variantes de la misma.
(1) Información general:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
Solicitante:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
Nombre: Suez Lyonnaise des Eaux
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
Dirección: 72 avenue de la Liberté
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
Ciudad: Nanterre Cédex
\vskip0.500000\baselineskip
(e)
País: Francia
\vskip0.500000\baselineskip
(f)
Código postal: 92753
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
Título de la invención: medio para el análisis cualitativo y cuantitativo de las poblaciones microbianas potencialmente presentes en una muestra
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
Número de secuencias: 4
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
Forma legible por un ordenador:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
tipo de medio de almacenamiento: disquete
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
ordenador: PC (ordenador personal) compatible con IBM
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
sistema operativo: PC-DOS / MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
(d)
software: PatentIn Release nº 1,0, versión nº 1.30 (OEB)
\vskip1.000000\baselineskip
(2) Información para la SEQ ID nº 1:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
Características de la secuencia:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
Longitud: 15 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
Tipo: nucleotídica
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
Número de cadenas: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(d)
Configuración: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
Tipo de molécula: otro ácido nucleico
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
Hipotético: sí
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
Antisentido: no
\vskip0.800000\baselineskip
(vii)
Fuente inmediata:
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
Clon: Nb1000
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
Descripción de la secuencia: SEQ ID nº 1:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
TGCGACCGGT CATGG
\hfill
\vskip1.000000\baselineskip
(3) Información para la SEQ ID nº 2:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
Características de la secuencia:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
Longitud: 20 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
Tipo: nucleotídica
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
Número de cadenas: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(d)
Configuración: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
Tipo de molécula: otro ácido nucleico
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
Hipotético: sí
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
Antisentido: no
\vskip0.800000\baselineskip
(vii)
Fuente inmediata:
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
Clon: Nb 1225
\newpage
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
Descripción de la secuencia: SEQ ID nº 2:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
5' CGCCATTGTA TTACGTGTGA 3'
\vskip1.000000\baselineskip
(4) Información para la SEQ ID nº 3:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
Características de la secuencia:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
Longitud: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
Tipo: nucleotídica
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
Número de cadenas: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(d)
Configuración: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
Tipo de molécula: otro ácido nucleico
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
Hipotético: sí
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
Antisentido: no
\vskip0.800000\baselineskip
(vii)
Fuente inmediata:
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
Clon: S Univ-1390
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
Descripción de la secuencia: SEQ ID nº 3:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
5' GACGGGCGGTGTGTACAA 3'
\vskip1.000000\baselineskip
(5) Información para la SEQ ID nº 4:
\vskip0.800000\baselineskip
(i)
Características de la secuencia:
\vskip0.500000\baselineskip
(a)
Longitud: 18 pares de bases
\vskip0.500000\baselineskip
(b)
Tipo: nucleotídica
\vskip0.500000\baselineskip
(c)
Número de cadenas: sencilla
\vskip0.500000\baselineskip
(d)
Configuración: lineal
\vskip0.800000\baselineskip
(ii)
Tipo de molécula: otro ácido nucleico
\vskip0.800000\baselineskip
(iii)
hipotético: sí
\vskip0.800000\baselineskip
(iv)
Antisentido: no
\vskip0.800000\baselineskip
(vii)
Fuente inmediata:
\vskip0.500000\baselineskip
(B)
Clon: S Bac338
\vskip0.800000\baselineskip
(xi)
Descripción de la secuencia: SEQ ID nº 4:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip1cm
5' GCTGCCTCCCGTAGGAGT 3'

Claims (23)

1. Método de análisis cualitativo y cuantitativo de la(s) población / poblaciones microbiana(s) potencialmente presente(s) en una muestra, caracterizado porque comprende:
- poner en contacto los microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra con al menos una sonda de oligonucleótidos dirigida a ARN, denominada más adelante en este documento como sonda específica, capaz de dirigirse a una población microbiológica deseada, en condiciones favorables, a la hibridación in situ en células completas,
- extraer, mediante la separación de su diana y elución fuera de dichas células, aquellas sondas que se han hibridado,
- detectar las sondas extraídas y medir la cantidad de las mismas o sus cantidades respectivas.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado además porque al menos dicha sonda específica se elige entre el grupo que consiste en Nb 1000 (SEQ ID Nº 1) y Nso 1225 (SEQ ID Nº 2).
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado además porque dichos microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra se ponen en contacto con otra sonda, denominada más adelante en el presente documento sonda universal, que sirve para normalizar los resultados obtenidos con las sondas que se dirigen a grupos filogenéticos específicos de microorganismos.
4. Método según la reivindicación 3, caracterizado además porque dicha sonda universal se elige entre el grupo que consiste en S Univ-1390 (SEQ ID Nº 3) y S Bac 338 (SEQ ID Nº 4).
5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha(s) sonda(s) específica(s) y/o universal(es) es una (son) sonda(s) dirigida(s) a ARNr.
6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dichos microorganismos potencialmente presentes en dicha muestra se extraen de dicha muestra, particularmente mediante centrifugación.
7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha puesta en contacto se realiza tras la fijación de dichas células.
8. Método según la reivindicación 7, caracterizado además porque dicha fijación de las células se consigue mediante la incubación de dichas células en una disolución de paraformaldehído a menos del 10% y, preferiblemente, al 4% aproximadamente, durante de 3 a 12 horas a 4ºC.
9. Método según la reivindicación 7 u 8, caracterizado además porque dicha fijación va seguida por una etapa de deshidratación, antes de dicha etapa de puesta en contacto.
10. Método según la reivindicación 9, caracterizado además porque dicha etapa de deshidratación se realiza poniendo en contacto dicha muestra con al menos una disolución de etanol y, preferiblemente, con una serie de disoluciones de etanol de concentraciones crecientes.
11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha puesta en contacto se realiza poniendo en contacto dicha muestra con al menos una sonda en presencia de una disolución, denominada más adelante en el presente documento disolución de hibridación, que comprende particularmente un agente desnaturalizante tal como dodecilsulfato sódico (SDS) en una concentración en un intervalo del 0,001 - 0,1%, preferiblemente del orden del 0,01%, Tris-HCl, pH de aproximadamente 8 a una concentración en un intervalo de 0,001 - 0,1 M, preferiblemente del orden de 0,02 M; y una sal tal como cloruro sódico en una concentración en un intervalo de 0,1 - 1,5 M, preferiblemente del orden de 0,9 M.
12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha puesta en contacto se realiza durante un tiempo de incubación de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 2 horas, y a la temperatura de hibridación óptima.
13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha extracción de al menos dicha sonda se realiza tras la eliminación del exceso y del material de sonda no unida o de sonda asociada no específicamente puesto en contacto, particularmente lavando con una disolución, denominada más adelante en el presente documento disolución de lavado, que comprende particularmente un agente desnaturalizante tal como dodecilsulfato sódico (SDS) y una sal tal como cloruro sódico en concentraciones apropiadas para conseguir la rigurosidad necesaria para la eliminación de la sonda asociada no específicamente.
14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha extracción se realiza poniendo dichos microorganismos potencialmente presentes en condiciones que permitan la desnaturalización de cada sonda asociada específicamente con su secuencia diana, particularmente en presencia de un agente capaz de desnaturalizar el dúplex sonda - diana y a una temperatura superior a la temperatura de fusión de la sonda en consideración, particularmente a una temperatura de aproximadamente 100ºC.
15. Método según la reivindicación 14, caracterizado además porque el agente desnaturalizante es formamida.
16. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dichas sondas extraídas se concentran, particularmente utilizando un Speed-Vac®, antes de la medida de la cantidad de las mismas o de sus cantidades respectivas.
17. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque dicha detección y medida de la cantidad de las sondas extraídas se realiza mediante la detección y medida de la cantidad de un marcador asociado o incorporado en cada una de las sondas puestas en contacto, tal como un marcador radiactivo, quimioluminiscente o fluorescente, particularmente tal como la fluoresceína.
18. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la muestra se toma de fluidos tales como el agua natural, agua industrial, efluente industrial, aguas residuales municipales, lodo industrial, fango termal, gel o líquido alimenticio, medios de fermentación, aire, gas, aerosol, o es una muestra tomada de un conducto de ventilación de un edificio, un conducto de aire acondicionado, una muestra de un sólido alimenticio, una muestra de tierra, una muestra de un equipo médico, o es una muestra humana o animal, tal como sangre, orina, flora intestinal o vaginal.
19. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque se utiliza en combinación con un proceso para activar una alarma relacionada con la monitorización sanitaria, de la seguridad y/o de la calidad del producto del que se ha obtenido la muestra.
20. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque se utiliza en el diagnóstico in vitro de una enfermedad infecciosa.
21. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque se utiliza en el control automático o por retroalimentación de un proceso microbiológico tal como la fermentación metánica de abono líquido, el tratamiento de efluentes orgánicos, los procesos de tratamiento de aguas residuales tales como el tratamiento mediante lodos activados.
22. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque se utiliza en el control automático o por retroalimentación de un proceso relacionado con la eliminación o prevención del desarrollo de microorganismos.
23. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica en la detección de la formación de espuma durante la puesta en práctica de procesos con lodos activados y/o para el control por retroalimentación de un método relacionado con la eliminación o prevención de dichas espumas.
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