JP2004194583A - リボゾームrnaを標的とした抗酸菌の検出法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定の抗酸菌群のrRNAに特異的な領域の塩基配列と相同的あるいは相補的な配列を有するプライマーを用いることにより、特定の抗酸菌群のrRNAのみを特異的に増幅させて検出する方法と、結核菌16S rRNAの特定の部位に結合するオリゴヌクレオチド、特定の非結核性抗酸菌由来の16S rRNAの特定の部位に結合するオリゴヌクレオチドとによって、前記課題を解決する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の抗酸菌由来リボゾームRNA(rRNA)の検出法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
rRNAは、リボゾーム粒子を構成するRNAで、細菌および高等生物に共通に存在する。細菌は3種類のrRNA(23S rRNA、16SrRNA、5S rRNA)をもつが、このうち特に16S rRNAは細菌の分類の標的となっており、多数の菌でその配列が決定され、データベース化されている。これらの配列のデータを基礎として、16S rRNAを標的とした検査キットが多数開発されている。
【0003】
例えば、結核菌群、Mycobacterium aviumあるいはMycobacterium intracellulareのような特定の抗酸菌群を検出することを目的とした遺伝子検査においては、16S rRNA遺伝子あるいは16S rRNAの塩基配列の中で、標的とする抗酸菌群に特異的な、すなわち他の抗酸菌群とは異なる部分をDNAプローブとして用いる方法が報告され(例えば特許文献1、特許文献2参照)、検査キットが市販されている。なおこれらのキットでは、遺伝子増幅に利用するプライマーは、抗酸菌群に共通な部分に結合する。
【0004】
【特許文献1】特許3116353号公報
【特許文献2】特許2675723号公報
【発明が解決しようとする課題】
結核菌群、Mycobacterium avium、Mycobacterium intracellulareまたはMycobacterium kansasiiのような特定の抗酸菌群を検出することを目的とした遺伝子検査では、分離培養法より通常感度が低いことが知られており、さらなる高感度化が望まれている。しかし、16S rRNA上で特定の抗酸菌群に特異的な領域は限られており、プローブ配列の選択には制限がかかるため、高感度化は達成されていない。
【0005】
そこで、本発明は、特定の抗酸菌群を検出する高感度な遺伝子検査法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、16S rRNAを標的とした検出法を構築するにあたり、鋭意研究をかさね、はじめに抗酸菌群に共通な領域に結合するプライマーを使用した場合、標的以外の抗酸菌群をも増幅するため、競争的な増幅反応により感度が低下することを明らかにした。さらに、本発明者らは抗酸菌群に特異的に結合するプライマーを用いることにより標的となる抗酸菌群のみを増幅させ、抗酸菌群に共通な領域に結合するプローブでも特異的に検出可能であることを示した。
【0007】
本願請求項1の発明は、特定の抗酸菌群を検出する方法として、特定の抗酸菌群のrRNAに特異的な領域の塩基配列と相同的あるいは相補的な配列を有するプライマーを用いることにより、特定の抗酸菌群のrRNAのみを特異的に増幅させて検出する方法である。
【0008】
本願請求項2の発明は、結核菌由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号1と2に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチドである。
【0009】
本願請求項3の発明は、非結核性抗酸菌Mycobacterium avium由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号3と4に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチドである。
【0010】
本願請求項4の発明は、非結核性抗酸菌Mycobacterium intracellulare由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号5と6に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチドである。
【0011】
本願請求項5の発明は、非結核性抗酸菌Mycobacterium kansasii由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号7と8に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチドである。
【0012】
本願請求項6の発明は、試料中に存在する特定の抗酸菌群由来16S rRNAの特定配列を鋳型として、RNA依存性DNAポリメラーゼによりcDNAを合成し、リボヌクレアーゼH活性を有する酵素によってRNA−DNA2本鎖のRNAを分解して1本鎖DNAを生成し、該1本鎖DNAを鋳型としてDNA依存性DNAポリメラーゼにより、前記特定配列または前記特定配列に相補的な配列からなるRNAを転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成し、そして該2本鎖DNAがRNAポリメラーゼ存在下でRNA転写産物を生成し、該RNA転写産物が引き続き前記RNA依存性DNAポリメラーゼによるcDNA合成の鋳型となるようなRNA増幅工程を利用した検出法において、増幅される特定の抗酸菌群由来16S rRNA配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、増幅される特定の抗酸菌群由来16S rRNA配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで第一または第二のプライマーのいずれか一方は、5’末端側にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加した配列を有するプライマーである)を用いることを特徴とする特定の抗酸菌群由来16S rRNAの増幅工程である。
【0013】
本願請求項7の発明は、請求項6の発明に係わり、特定の抗酸菌群が結核菌で、第一のプライマーが配列番号1に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号2に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程である。
【0014】
本願請求項8の発明は、請求項6の発明に係わり、特定の抗酸菌群がMycobacterium aviumで、第一のプライマーが配列番号3に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号4に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程である。
【0015】
本願請求項9の発明は、請求項6の発明に係わり、特定の抗酸菌群がMycobacterium intracellulareで、第一のプライマーが配列番号5に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号6に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程である。
【0016】
本願請求項10の発明は、請求項6の発明に係わり、特定の抗酸菌群がMycobacterium kansasiiで、第一のプライマーが配列番号7に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号8に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程である。
【0017】
本願請求項11の発明は、請求項6から10の発明に係わり、増幅により生じるRNA転写産物と特異的に結合可能であり、かつインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド存在下で実施し、反応液の蛍光特性の変化を測定することからなる増幅工程(ただし該標識されたオリゴヌクレオチドは、前記第一および第二のプライマーとは異なる配列である)である。
【0018】
本願請求項12の発明は、請求項11の発明に係わり、前記オリゴヌクレオチドが、RNA転写産物の少なくとも一部の配列と相補結合するように設計され、複合体を形成していない場合と比較して蛍光特性が変化するものであることを特徴とする検出方法である。そして、本願請求項13の発明は、前記請求項12の発明に係わり、前記オリゴヌクレオチドが、配列番号9に示したいずれかの配列中の少なくとも連続した10塩基以上からなる、またはその相補配列であることを特徴とする。以下、本発明を詳細に説明する。
【0019】
本発明は5S rRNA、16S rRNAおよび23S rRNAのいずれに対しても適応されるが、塩基配列が報告されている抗酸菌種が最も多いという点で、16S rRNAを用いるのが好ましい。
【0020】
16S rRNAで特定の抗酸菌群に特異的な領域は、塩基配列を遺伝子データバンク等から入手し、これを詳細に検討することによっても決定できるが、本願発明者らの知見によれば、好ましくは結核菌由来16S rRNAの塩基配列(GenBank番号 Z83862)のうち、塩基番号70から200で示される領域、さらにより好ましくは配列番号1、3、5、7に相当する塩基番号70から92で示される領域、および2、4、6、8に相当する塩基番号183から200で示される領域である(ここで塩基番号は、Z83862の配列中、結核菌由来16S rRNAの開始位置を1としている)。
【0021】
本発明の増幅行程は、PCR法、NASBA法、3SR法、TRC法(例えば特開2000−14400号公報参照)を含むが、中でも逆転写酵素およびRNAポリメラーゼの協奏的作用によって(逆転写酵素およびRNAポリメラーゼが協奏的に作用するような条件下で反応させ)16S rRNA配列を増幅するNASBA法、3SR法、TRC法等の一定温度核酸増幅法が好ましい。ここで温度については特に制限はないが35から50℃が好ましい。
【0022】
上記増幅行程では、特定の抗酸菌群16S rRNA配列の中で特定配列とする領域の5’末端領域と重複(1から10塩基)して隣接する領域に対し相補的なオリゴヌクレオチドを添加し、前記16S rRNAを特定配列の5’末端領域で切断(リボヌクレアーゼH活性を有する酵素による)して核酸増幅初期の鋳型とすることにより、特定配列が5’末端に位置していない16S rRNAをも増幅することができる。この切断のためには、たとえば、配列番号10のオリゴヌクレオチドを使用することができる。なお、前記切断用オリゴヌクレオチドは、3’末端からの伸長反応をおさえるために3’末端水酸基が化学的に修飾(たとえばアミノ化)されたものであることが望ましい。
【0023】
以上の核酸増幅方法で得られた増幅産物は既知の核酸検出方法で検出することができるが、好適な態様では前記核酸増幅をインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド存在下で実施し、反応液の蛍光特性の変化を測定することが望ましい。該オリゴヌクレオチドは、オリゴヌクレオチド中のリンにリンカーを介してインターカレーター性蛍光色素を結合させたもので、標的核酸(相補的核酸)と2本鎖を形成するとインターカレーター部分が2本鎖部分にインターカレートして蛍光特性が変化するため、分離分析を必要としないことを特徴とする(Ishiguro,T.ら(1996)Nucleic Acids Res.24(24)4992−4997参照)。
【0024】
該オリゴヌクレオチドが結合する配列は、特定の抗酸菌群に特異的な配列、および抗酸菌群で共通の配列のいずれであってもよく、特に限定はないが、配列番号9に示した配列中の少なくとも連続した10塩基からなる配列、あるいはその相補配列であることが望ましい。また、該オリゴヌクレオチドをプライマーとした伸長反応を抑えるために該オリゴヌクレオチドの3’末端の水酸基は化学的に修飾(たとえばグリコール酸付加)することが望ましい。
【0025】
これにより、特定の抗酸菌群由来16S rRNA中の特定配列と同じ配列からなるRNAを、一チューブ内、一定温度、一段階で増幅し、検出することが可能となり、自動化への適用も容易となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
実施例 1
図1に示す組み合わせ(a)および(b)が、結核菌に特異的であるか確認した。
(1)以下に示す各菌種のコロニーをグアジニンイソチアネートが入った注射用蒸留水に懸濁させ、ガラスビーズ(150から212μm、シグマ製)存在下で5分間攪拌させた。次に、本菌体液をExtragen(東ソー製)により核酸抽出し、これを抗酸菌の核酸抽出物とした。
【0027】
評価実検体一覧
M.marinum(ATCC 927)
M.kansasii(ATCC 12478)
M.intracellulare(ATCC 13950)
M.gordonae(ATCC 14470)
M.gastri(ATCC 15754)
M.terrae(ATCC 15755)
M.xenopi(ATCC 19250)
M.microti(ATCC 19422)
M.nonchromogenicum(ATCC 19530)
M.scrofulaceum(ATCC 19981)
M.africanum(ATCC 25420)
M.szulgai(ATCC 35799)
M.avium(臨床分離株)
結核菌(臨床分離株)
(2)以下の組成の反応液20μLをPCR用チューブ(容量0.5mL;Gene Amp Thin−Walled Reaction Tubes、商品名、パーキンエルマー製)に分注し、これに上記核酸抽出物5μLを添加した。なお、第1・第2・第3オリゴヌクレオチドおよびインターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチドの組み合わせが表1に示す組み合わせになるよう溶液を調製した。
【0028】
反応液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
60mM Tris−塩酸緩衝液(pH 8.6)
17mM 塩化マグネシウム
100mM 塩化カリウム
6U RNase Inhibitor(タカラバイオ(株)製)
1mM DTT
各0.25mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP
3.6mM ITP
各3.0mMのATP、CTP、GTP、UTP
0.16μMの第1オリゴヌクレオチド
1.0μMの第2オリゴヌクレオチド
1.0μMの第3オリゴヌクレオチド
25nMのインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド
13% DMSO
容量調整用蒸留水
(3)上記の反応液を44℃で5分間保温後、以下の組成で、かつ、あらかじめ44℃で2分間保温した酵素液5μLを添加した。
【0029】
酵素液の組成(各濃度は最終反応液量30μLにおける濃度)
2.0% ソルビトール
3.6μg 牛血清アルブミン
142U T7RNAポリメラーゼ(インビトロジェン製)
6.4U AMV逆転写酵素(タカラバイオ(株)製)
容量調整用蒸留水
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温度調節機能付き蛍光分光光度計を用い、44℃で保温して、励起波長470nm、蛍光波長520nmで、反応溶液を経時的に測定した。
(5)各核酸抽出物での立ち上がり時間(蛍光増加比が陰性の平均値に標準偏差の3倍を加えた値の1.2倍になるまでの時間)の結果を表2に示した。また、電気泳動結果の写真(白黒反転)を図2に示した。立ち上がり時間での判定の結果、インターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドで識別する組み合わせ(a)では、結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)を、本願発明のオリゴヌクレオチドを使用した組み合わせ(b)では結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)およびM.marinumを特異的に検出していることが示された。
(6)反応後のRNA増幅部分を確認するためアガロースゲル(アガロース濃度4%)電気泳動を実施した。電気泳動後の染色はSYBR Green II(タカラバイオ(株)製)により行なった。電気泳動の結果、組み合わせ(a)の時は全ての核酸抽出物について特異的な増幅産物が見られた。一方、組み合わせ(b)の時は結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)は明瞭な増幅バンドが見られ、M.marinumにはわずかな増幅バンドがみられた。
【0030】
【表1】
表1は実施例1および2で用いた第1・第2・第3オリゴヌクレオチドおよびインターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチドの組み合わせ、およびその組み合わせを用いて増幅される特定バンドの鎖長を示す。各オリゴヌクレオチドの組み合わせでの、結核菌由来16S rRNAにおけるオリゴヌクレオチドの位置および増幅領域は図1に示している。第1オリゴヌクレオチドの塩基配列のうち、3’末端の水酸基はアミノ化されている。第2オリゴヌクレオチドの塩基配列のうち、5’末端側第1番目の「A」から第22番目の「A」までの領域はT7プロモーター領域であり、それに続く23番目の「G」から第28番目の「A」までの領域はエンハンサー配列である。インターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチドのうち、YO−MT 16S−S−G(配列番号15)は5’末端から16番目の「C」と17番目の「C」との間のリンに、YO−MYR−S−G(配列番号9)は5’末端から7塩基目の「A」と8塩基目の「G」との間のリンにそれぞれインターカレーター性色素が標識されており、また3’末端側の水酸基はグリコール基で修飾されている。
【0031】
第1オリゴヌクレオチド
MTR−1S(配列番号11、塩基番号135から158)
MYR−1S−10(配列番号10、塩基番号52から75)
第2オリゴヌクレオチド
MTR−1F(配列番号12、塩基番号153から175)
MYR−1F−10(配列番号13、塩基番号70から92)
第3オリゴヌクレオチド
MTR−7R(配列番号14、塩基番号444から463)
MYR−3RT18(配列番号2、塩基番号183から200)
インターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチド
YO−MT 16S―S−G(配列番号15、塩基番号183から202)
YO−MYR−S−G(配列番号9、塩基番号147から166)
【0032】
【表2】
表2は各オリゴヌクレオチドの組み合わせを用いて抗酸菌の核酸抽出物を測定した結果である。なお、結果は立ち上がり時間にて表記している。表中のN.D.は組み合わせ(a)では60分以内、組み合わせ(b)では20分以内に立ち上がりの見られなかった(検出されなかった)試料を示す。組み合わせ(a)では結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)を、組み合わせ(b)では結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)およびM.marinumを検出していた。
【0033】
実施例 2
インターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドで特異性を識別する組み合わせ(a)と本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせ(b)を用いて、喀痰中にある結核菌の検出を様々な菌数濃度で行なった。
(1)喀痰中にある結核菌の検出感度測定用検体として結核菌4から4×106菌を1mLの陰性喀痰に懸濁させた試料を用いた。また検体中の核酸抽出法としては、本検体をNALC処理後、グアジニンイソチアネートとガラスビーズ(150から212μm、シグマ製)を用いて処理した溶液をExtragen(東ソー(株)製)を用いて抽出した。
(2)以下の組成の反応液20μLをPCR用チューブ(容量0.5mL;Gene Amp Thin−Walled Reaction Tubes、パーキンエルマー製)に分注し、これに上記RNA試料5μLを添加した。なお、第1・第2・第3オリゴヌクレオチドおよびインターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチドの組み合わせが表1に示す組み合わせになるよう溶液を調製した。
【0034】
反応液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
60mM Tris−塩酸緩衝液(pH 8.6)
17mM 塩化マグネシウム
120mM 塩化カリウム
6U RNase Inhibitor(タカラバイオ製)
1mM DTT
各0.25mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP
3.6mM ITP
各3.0mMのATP、CTP、GTP、UTP
0.16μMの第1オリゴヌクレオチド
1.0μMの第2オリゴヌクレオチド
1.0μMの第3オリゴヌクレオチド
25nMのインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド
13% DMSO
容量調整用蒸留水
(3)上記の反応液を44℃で5分間保温後、以下の組成で、かつ、あらかじめ44℃で2分間保温した酵素液5μLを添加した。
【0035】
酵素液の組成(各濃度は最終反応液量30μLにおける濃度)
2.0% ソルビトール
3.6μg 牛血清アルブミン
142U T7RNAポリメラーゼ(インビトロジェン製)
6.4U AMV逆転写酵素(タカラバイオ製)
容量調整用蒸留水
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温度調節機能付き蛍光分光光度計を用い、44℃で保温して、励起波長470nm、蛍光波長520nmで、反応溶液を経時的に測定した。
(5)酵素添加時の時刻を0分として、各検体の蛍光強度比(所定時刻の蛍光強度値÷バックグラウンドの蛍光強度値)の経時変化を図3に示し、各検体の検出結果を表3に示した。これらの結果、本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせ[組み合わせ(b)]での検出感度は4菌/1mL(喀痰)であり、インターカレーター性色素で標識されたオリゴヌクレオチドで特異性を識別する組み合わせ(a)[4×103菌/ mL(喀痰)]よりも高感度であった。また本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせ[組み合わせ(b)]を用いた結果と、市販のキット(アンプリコアマイコバクテリウムツベルクローシス、商品名、ロシュダイアグノスティックス社製)との感度比較を表3に示す。本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせを用いた測定試薬の感度は市販キットと比較して高感度であることを確認した。
【0036】
【表3】
表3は表1に示した各オリゴヌクレオチドの組み合わせ[組み合わせ(a)、(b)]および市販キット(アンプリコアマイコバクテリウムツベルクローシス、商品名)を用いて喀痰中の結核菌を測定した結果である。なお、組み合わせ(a)と(b)を用いて実験した際の検出の有無は30分以内に立ち上がりがみられるかで判定した。検出感度は組み合わせ(a)で4×103菌/1mL(喀痰)、組み合わせ(b)で4菌/1mL(喀痰)、市販キットで4×102菌/1mL(喀痰)であった。
【0037】
実施例 3
本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせが、非結核性抗酸菌Mycobacterium aviumに特異的であるか確認した。
(1)以下に示す各菌種のコロニーをグアジニンイソチアネートが入った注射用蒸留水に懸濁させ、ガラスビーズ(150から212μm、シグマ製)存在下で5分間攪拌させた。次に、本菌体液をExtragen(東ソー(株)製)により核酸抽出し、これを抗酸菌の核酸抽出物とした。
【0038】
評価実検体一覧
M.marinum(ATCC 927)
M.fortuitum(ATCC 6841)
M.kansasii(ATCC 12478)
M.intracellulare(ATCC 13950)
M.peregrinum(ATCC 14467)
M.gordonae(ATCC 14470)
M.gastri(ATCC 15754)
M.terrae(ATCC 15755)
M.xenopi(ATCC 19250)
M.microti(ATCC 19422)
M.nonchromogenicum(ATCC 19530)
M.abscessus(ATCC 19977)
M.scrofulaceum(ATCC 19981)
M.triviale(ATCC 23292)
M.simiae(ATCC 25275)
M.africanum(ATCC 25420)
M.chelonae(ATCC 35752)
M.szulgai(ATCC 35799)
M.avium(臨床分離株)
結核菌(臨床分離株)
(2)以下の組成の反応液20μLをPCR用チューブ(容量0.5mL;Gene Amp Thin−Walled Reaction Tubes、商品名、パーキンエルマー製)に分注し、これに上記RNA試料5μLを添加した。
【0039】
反応液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
60mM Tris−塩酸緩衝液(pH 8.6)
17mM 塩化マグネシウム
100mM 塩化カリウム
6U RNase Inhibitor(タカラバイオ(株)製)
1mM DTT
各0.25mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP
3.6mM ITP
各3.0mMのATP、CTP、GTP、UTP
0.16μMの第1オリゴヌクレオチド(MYR−1S−10、配列番号10,3’末端側の水酸基はアミノ化されている。)
1.0μMの第2オリゴヌクレオチド(MYR−1FA−10、配列番号16、5’末端側第1番目の「A」から22番目の「A」までの領域はT7プロモーターの領域であり、それに続く23番目の「G」から28番目の「A」までの領域はエンハンサー配列である。)
1.0μMの第3オリゴヌクレオチド(MYR−3RA18、配列番号4)
25nMのインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド(YO−MYR−S−G、配列番号9、5’末端から7番目の「A」と8番目の「G」との間のリンにインターカレーター性色素が標識されている。また、3’末端側の水酸基はグリコール基で修飾されている。)
13% DMSO
容量調整用蒸留水
(3)上記の反応液を44℃で5分間保温後、以下の組成で、かつ、あらかじめ44℃で2分間保温した酵素液5μLを添加した。
【0040】
酵素液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
2.0% ソルビトール
3.6μg 牛血清アルブミン
142U T7RNAポリメラーゼ(インビトロジェン製)
6.4U AMV逆転写酵素(タカラバイオ(株)製)
容量調整用蒸留水
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温度調節機能付き蛍光分光光度計を用い、44℃で保温して、励起波長470nm、蛍光波長520nmで、反応溶液を経時的に測定した。
(5)各核酸抽出物での立ち上がり時間(蛍光増加比が陰性の平均値に標準偏差の3倍を加えた値の1.2倍になるまでの時間)の結果を表4に示した。これらの結果、本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせがM.aviumを特異的に検出していることが示された。
【0041】
【表4】
表4は本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせを用いて、抗酸菌の核酸抽出物を測定した結果である。なお、結果は立ち上がり時間で表記している。表中のN.D.は20分以内に立ち上がりの見られなかった(検出されなかった)試料を示す。本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせはM.aviumを特異的に検出していた。
【0042】
実施例 4
本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせが、非結核性抗酸菌Mycobacterium intracellulareに特異的であるか確認した。
(1)以下に示す各菌種のコロニーをグアジニンイソチアネートが入った注射用蒸留水に懸濁させ、ガラスビーズ(150から212μm、シグマ製)存在下で5分間攪拌させた。次に、本菌体液をExtragen(東ソー(株)製)により核酸抽出し、これを抗酸菌の核酸抽出物とした。
【0043】
評価実検体一覧
M.marinum(ATCC 927)
M.fortuitum(ATCC 6841)
M.kansasii(ATCC 12478)
M.intracellulare(ATCC 13950)
M.peregrinum(ATCC 14467)
M.gordonae(ATCC 14470)
M.gastri(ATCC 15754)
M.terrae(ATCC 15755)
M.xenopi(ATCC 19250)
M.microti(ATCC 19422)
M.nonchromogenicum(ATCC 19530)
M.abscessus(ATCC 19977)
M.scrofulaceum(ATCC 19981)
M.triviale(ATCC 23292)
M.simiae(ATCC 25275)
M.africanum(ATCC 25420)
M.chelonae(ATCC 35752)
M.szulgai(ATCC 35799)
M.avium(臨床分離株)
結核菌(臨床分離株)
(2)以下の組成の反応液20μLをPCR用チューブ(容量0.5mL;Gene Amp Thin−Walled Reaction Tubes、パーキンエルマー製)に分注し、これに上記RNA試料5μLを添加した。
【0044】
反応液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
60mM Tris−塩酸緩衝液(pH 8.6)
17mM 塩化マグネシウム
100mM 塩化カリウム
6U RNase Inhibitor(タカラバイオ(株)製)
1mM DTT
各0.25mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP
3.6mM ITP
各3.0mMのATP、CTP、GTP、UTP
0.16μMの第1オリゴヌクレオチド(MYR−1S−10、配列番号10,3’末端側の水酸基はアミノ化されている。)
1.0μMの第2オリゴヌクレオチド(MYR−1FI−10、配列番号17、5’末端側第1番目の「A」から22番目の「A」までの領域はT7プロモーターの領域であり、それに続く23番目の「G」から28番目の「A」までの領域はエンハンサー配列である。)
1.0μMの第3オリゴヌクレオチド(MYR−3RI18、配列番号6)
25nMのインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド(YO−MYR−S−G、配列番号9、5’末端から7番目の「A」と8番目の「G」との間のリンにインターカレーター性色素が標識されている。また、3’末端側の水酸基はグリコール基で修飾されている。)
13% DMSO
容量調整用蒸留水
(3)上記の反応液を44℃で5分間保温後、以下の組成で、かつ、あらかじめ44℃で2分間保温した酵素液5μLを添加した。
【0045】
酵素液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
2.0% ソルビトール
3.6μg 牛血清アルブミン
142U T7RNAポリメラーゼ(ギブコ製)
6.4U AMV逆転写酵素(タカラバイオ製)
容量調整用蒸留水
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温度調節機能付き蛍光分光光度計を用い、44℃で保温して、励起波長470nm、蛍光波長520nmで、反応溶液を経時的に測定した。
(5)各核酸抽出物での立ち上がり時間(蛍光増加比が陰性の平均値に標準偏差の3倍を加えた値の1.2倍になるまでの時間)の結果を表5に示した。これらの結果、本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせがM.intracellulareを特異的に検出していることが示された。
【0046】
【表5】
表5は本願発明の示すオリゴヌクレオチドの組み合わせを用いて、抗酸菌の核酸抽出物を測定した結果である。なお、結果は立ち上がり時間で表記している。表中のN.D.は20分以内に立ち上がりの見られなかった(検出されなかった)試料を示す。本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせはM.intracellulareを特異的に検出していた。
【0047】
実施例 5
本願発明の示すオリゴヌクレオチドの組み合わせが、非結核性抗酸菌Mycobacterium kansasiiに特異的であるか確認した。
(1)以下に示す各菌種のコロニーをグアジニンイソチアネートが入った注射用蒸留水に懸濁させ、ガラスビーズ(150から212μm、シグマ製)存在下で5分間攪拌させた。次に、本菌体液をExtragen(東ソー製)により核酸抽出し、これを抗酸菌の核酸抽出物とした。
【0048】
評価実検体一覧
M.marinum(ATCC 927)
M.fortuitum(ATCC 6841)
M.kansasii(ATCC 12478)
M.intracellulare(ATCC 13950)
M.peregrinum(ATCC 14467)
M.gordonae(ATCC 14470)
M.gastri(ATCC 15754)
M.terrae(ATCC 15755)
M.xenopi(ATCC 19250)
M.microti(ATCC 19422)
M.nonchromogenicum(ATCC 19530)
M.abscessus(ATCC 19977)
M.scrofulaceum(ATCC 19981)
M.triviale(ATCC 23292)
M.simiae(ATCC 25275)
M.africanum(ATCC 25420)
M.chelonae(ATCC 35752)
M.szulgai(ATCC 35799)
M.avium(臨床分離株)
結核菌(臨床分離株)
(2)以下の組成の反応液20μLをPCR用チューブ(容量0.5mL;Gene Amp Thin−Walled Reaction Tubes、商品名、パーキンエルマー製)に分注し、これに上記RNA試料5μLを添加した。
【0049】
反応液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
60mM Tris−塩酸緩衝液(pH 8.6)
17mM 塩化マグネシウム
100mM 塩化カリウム
6U RNase Inhibitor(タカラバイオ(株)製)
1mM DTT
各0.25mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP
3.6mM ITP
各3.0mMのATP、CTP、GTP、UTP
0.16μMの第1オリゴヌクレオチド(MYR−1S−10、配列番号10,3’末端側の水酸基はアミノ化されている。)
1.0μMの第2オリゴヌクレオチド(MYR−1FK−10、配列番号18、5’末端側第1番目の「A」から22番目の「A」までの領域はT7プロモーターの領域であり、それに続く23番目の「G」から28番目の「A」までの領域はエンハンサー配列である。)
1.0μMの第3オリゴヌクレオチド(MYR−3RK18、配列番号8)
25nMのインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド(YO−MYR−S−G、配列番号9、5’末端から7番目の「A」と8番目の「G」との間のリンにインターカレーター性色素が標識されている。また、3’末端側の水酸基はグリコール基で修飾されている。)
13% DMSO
容量調整用蒸留水
(3)上記の反応液を44℃で5分間保温後、以下の組成で、かつ、あらかじめ44℃で2分間保温した酵素液5μLを添加した。
【0050】
酵素液の組成(各濃度は最終反応液量30 μLにおける濃度)
2.0% ソルビトール
3.6μg 牛血清アルブミン
142U T7RNAポリメラーゼ(ギブコ製)
6.4U AMV逆転写酵素(タカラバイオ(株)製)
容量調整用蒸留水
(4)引き続きPCRチューブを直接測定可能な温度調節機能付き蛍光分光光度計を用い、44℃で保温して、励起波長470nm、蛍光波長520nmで、反応溶液を経時的に測定した。
(5)各核酸抽出物での立ち上がり時間(蛍光増加比が陰性の平均値に標準偏差の3倍を加えた値の1.2倍になるまでの時間)の結果を表6に示した。これらの結果、本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせがM.kansasiiとM.gastri(本抗酸菌の16S rRNAはM.kansasiiのそれと同一である)を特異的に検出していることが示された。
【0051】
【表6】
表6は本願発明の示すオリゴヌクレオチドの組み合わせを用いて、抗酸菌の核酸抽出物を測定した結果である。なお、結果は立ち上がり時間で表記している。表中のN.D.は20分以内に立ち上がりの見られなかった(検出されなかった)試料を示す。本願発明のオリゴヌクレオチドの組み合わせはM.kansasiiとM.gastriを特異的に検出していた。
【0052】
【発明の効果】
以上の説明のように、本願発明の検出法は、特定の抗酸菌由来16S rRNAを特異的にかつ高感度に検出するのに有用である。
【0053】
本願発明のオリゴヌクレオチドは、配列表に記載した塩基配列(18塩基から23塩基)の物に限られず、これら配列中の少なくとも連続した10塩基以上からなるオリゴヌクレオチドであれば良いのであるが、これらは、標的核酸に対して極めて高い特異性を有している。またこれらオリゴヌクレオチドまたはその少なくとも連続した10塩基以上からなるオリゴヌクレオチドは、比較的低温(好ましくは44℃)条件下でもプライマーまたはプローブとして十分な標的核酸への特異性を確保しており、本願発明のオリゴヌクレオチドを用いることで一定温度(比較的低温)でrRNAの特異的な増幅、検出を実現できることが明らかである。
【0054】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1および2で使用した各オリゴヌクレオチドの位置および増幅領域を示している[(A):組み合わせ(a)、(B):組み合わせ(b)]。図中の塩基番号は結核菌由来16S rRNA塩基配列(GenBank番号 Z83862)のうち16S rRNAの開始位置を1としている。また両矢印は抗酸菌群由来16S rRNAにおいて結核菌に特異的な領域であることを示す。
【図2】図2は実施例1で行なった各オリゴヌクレオチドの組み合わせを用いて、抗酸菌の核酸抽出物実検体試料をRNA増幅反応させた時の電気泳動写真(白黒反転)である。レーン1が結核菌16S rRNA陽性標準(104コピー)、レーン2がM.marinum、レーン3がM.kansasii、レーン4がM.intracellulare、レーン5がM.gordonae、レーン6がM.gastri、レーン7がM.terrae、レーン8がM.xenopi、レーン9がM.microti、レーン10がM.nonchromogenicum、レーン11がM.scrofulaceum、レーン12がM.africanum、レーン13がM.szulgai、レーン14がM.avium、レーン15が結核菌で、レーンNが陰性コントロール(核酸抽出物の代わりに希釈液のみを用いたもの)である。また分子量マーカーはφX174/HaeIII digest(Marker 4、ニッポンジーン(株)製)を使用した(レーンM)。なお、図中の矢印は各オリゴヌクレオチドの組み合わせを用いたときの特異的増幅バンドを示している。図2(A)[組み合わせ(a)]では全ての抗酸菌の核酸抽出物について特定バンドが見られたのに対し、図2(B)[組み合わせ(b)]では結核菌群の抗酸菌(結核菌、M.africanum、M.microti)およびM.marinumに特定バンドが見られた。
【図3】図3は実施例2で行なった結核菌4から4×106菌を1mLの陰性喀痰に分散させた検体について、反応時間と検体中のRNAの生成とともに増大する蛍光強度比のグラフである[(A):組み合わせ(a)、(B):組み合わせ(b)]。組み合わせ(a)では4×103菌/1mL(喀痰)、組み合わせ(b)では4菌/1mL(喀痰)までの検体が検出された。
Claims (13)
- 特定の抗酸菌群を検出する方法として、特定の抗酸菌群のrRNAに特異的な領域の塩基配列と相同的あるいは相補的な配列を有するプライマーを用いることにより、特定の抗酸菌群のrRNAのみを特異的に増幅させて検出する方法。
- 結核菌16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号1と2に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチド。
- 非結核性抗酸菌Mycobacterium avium由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号3と4に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチド。
- 非結核性抗酸菌Mycobacterium intracellulare由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号5と6に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチド。
- 非結核性抗酸菌Mycobacterium kansasii由来16S rRNAの特定の部位に結合する、DNA伸長反応のためのオリゴヌクレオチドであって、配列番号7と8に示したいずれかの配列の少なくとも10塩基以上を含む配列を特徴とするオリゴヌクレオチド。
- 試料中に存在する特定の抗酸菌群由来16S rRNAの特定配列を鋳型として、RNA依存性DNAポリメラーゼによりcDNAを合成し、リボヌクレアーゼH活性を有する酵素によってRNA−DNA2本鎖のRNAを分解して1本鎖DNAを生成し、該1本鎖DNAを鋳型としてDNA依存性DNAポリメラーゼにより、前記特定配列または前記特定配列に相補的な配列からなるRNAを転写可能なプロモーター配列を有する2本鎖DNAを生成し、そして該2本鎖DNAがRNAポリメラーゼ存在下でRNA転写産物を生成し、該RNA転写産物が引き続き前記RNA依存性DNAポリメラーゼによるcDNA合成の鋳型となるようなRNA増幅工程を利用した検出法において、増幅される特定の抗酸菌群由来16S rRNA配列の一部と相同的な配列を有する第一のプライマーと、増幅される特定の抗酸菌群由来16S rRNA配列の一部と相補的な配列を有する第二のプライマー(ここで第一または第二のプライマーのいずれか一方は、5’末端側にRNAポリメラーゼのプロモーター配列を付加した配列を有するプライマーである)を用いることを特徴とする特定の抗酸菌群由来16SrRNAの増幅工程。
- 請求項6に記載の方法で、特定の抗酸菌群が結核菌で、第一のプライマーが配列番号1に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号2に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程。
- 請求項6に記載の方法で、特定の抗酸菌群がMycobacterium aviumで、第一のプライマーが配列番号3に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号4に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程。
- 請求項6に記載の方法で、特定の抗酸菌群がMycobacterium intracellulareで、第一のプライマーが配列番号5に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号6に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程。
- 請求項6に記載の方法で、特定の抗酸菌群がMycobacterium kansasiiで、第一のプライマーが配列番号7に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなり、第二のプライマーが配列番号8に示した配列中のあるいはその相補鎖の少なくとも連続した10塩基以上からなる増幅工程。
- 請求項6から10に記載のRNA増幅工程において、増幅により生じるRNA転写産物と特異的に結合可能であり、かつインターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド存在下で実施し、反応液の蛍光特性の変化を測定することからなる増幅工程(ただし該標識されたオリゴヌクレオチドは、前記第一および第二のプライマーとは異なる配列である)。
- 前記インターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドが、RNA転写産物の少なくとも一部の配列と相補結合するように設計され、複合体を形成していない場合と比較して蛍光特性が変化するものであることを特徴とする請求項11に記載の検出方法。
- 前記インターカレーター性蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドが、配列番号9に示した配列中の少なくとも連続した10塩基からなる配列、あるいはその相補配列であることを特徴とする請求項12に記載の検出方法。
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