JP2008079617A - Method of detecting microorganism and microorganism detection kit - Google Patents

Method of detecting microorganism and microorganism detection kit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of detecting microorganism included in food or clinical specimen. <P>SOLUTION: This invention is a method of detecting live bodies of microorganism and comprises following steps: (a) the specimen is treated with ethidiummonoazide and irradiated with visible light, and the specimen is treated with a topoisomerase inhibitor and/or DNA gyrase inhibitor selected from amsacrine, camptothecin, ellipticin, etoposide, mitoxantrone, and/or ciprofloxacin; (b) DNA is extracted from the specimen and the target area of the extracted DNA is amplified; and (c) the amplification product is analyzed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、食品や臨床試料中に含まれる微生物の検出法、及び微生物検出キットに関する。さらに詳しくは、食品や臨床試料中に含まれる微生物の生菌の選択的な検出が可能な検出法及び微生物検出キットに関する。   The present invention relates to a method for detecting microorganisms contained in foods and clinical samples, and a microorganism detection kit. More specifically, the present invention relates to a detection method and a microorganism detection kit capable of selectively detecting viable microorganisms contained in foods and clinical samples.

食品や臨床試料、又は環境中の一般生菌数の測定には、従来、平板培養法が用いられてきた。しかし、平板培養法は結果が得られるまでに2日間程度の時間を要する。   Conventionally, a plate culture method has been used to measure the number of general viable bacteria in foods, clinical samples, or the environment. However, the plate culture method requires about 2 days until results are obtained.

食品の殺菌技術や加工技術が向上したことにより、微量であっても被検試料中に存在する微生物の生死の状態を識別するニーズが高まっている。特に、食品衛生検査や臨床検査領域においては、細菌の迅速検出法として、PCR法により各細菌の特異遺伝子を視覚的に捉えられる量まで増幅し、各細菌の存在の有無を判別及び定量する試みがなされている。しかし、細菌のDNAにターゲットを当てた場合、被検試料に元来含まれている死菌のバックグラウンドまで検出されるため、PCRで陽性判定がでた場合、必ずしも生きた細菌の存在を示唆しているとは限らなかった。そのために、食品衛生や臨床検査の分野では、PCRは高感度・迅速でありながら普及していないのが現状であった。   With the improvement of food sterilization technology and processing technology, there is a growing need to identify the life-and-death state of microorganisms present in a test sample even in a trace amount. Especially in the food hygiene inspection and clinical laboratory areas, as a rapid detection method of bacteria, an attempt is made to amplify the specific gene of each bacteria to an amount that can be visually captured by PCR method, and to determine and quantify the presence of each bacteria Has been made. However, when a target is applied to bacterial DNA, the background of dead bacteria originally contained in the test sample is detected, so if a positive determination is made by PCR, it always indicates the presence of live bacteria. It was not always. Therefore, in the field of food hygiene and clinical examination, PCR is not yet widespread although it is highly sensitive and rapid.

最近では、mRNAをターゲットにして、逆転写酵素によりcDNAを作製後、各細菌の特異プライマーを用いてPCRを行い、被検試料中の生菌のみを検出・定量する試みがなされている。しかし、この方法では死菌のmRNAの逆転写そのものが阻害されるわけではなく、104cfu/ml又は104cfu/g以上の死菌が被検試料に含まれている場合、死菌のバックグラウンドを検出してしまうため、生死の判別法としては十分なものとは言えなかった。 Recently, attempts have been made to detect and quantify only viable bacteria in a test sample by preparing mRNA using reverse transcriptase as a target and then performing PCR using specific primers of each bacterium. However, this method does not inhibit reverse transcription of mRNA of dead bacteria, and if dead bacteria of 10 4 cfu / ml or 10 4 cfu / g or more are contained in the test sample, Since the background is detected, it cannot be said that it is sufficient as a method for distinguishing between life and death.

具体的には、PCR法を利用した細菌等の微生物の生死を判別する方法としては、特許文献1又は特許文献2に記載の方法が開示されている。しかしながら、これらのPCR法を利用した細菌等の微生物の生死を判別する方法には以下に示すような問題が残されていた。   Specifically, the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2 is disclosed as a method for determining the life and death of microorganisms such as bacteria using the PCR method. However, the following problems remain in the method for determining the viability of microorganisms such as bacteria using these PCR methods.

前記特許文献1の技術は、100℃、10〜30分の高温長時間加熱殺菌が施された一部のボイル(煮沸)食品中における死菌や、エタノール殺菌やホルムアルデヒト殺菌を施した食品中の微生物の識別を例示しているが、特に後者については実際そのような殺菌処理を施されている食品は存在しない。また、現在食品業界で主流な殺菌方法である低温保持殺菌(LTLT殺菌)、高温短時間(HTST殺菌)または超高温瞬間加熱殺菌(UHT殺菌)を施された食品中の生きた微生物のみの検出や、抗生物質投与を受けた感染症患者における臨床検体中の生きた特定病原菌等の検出は想定されていない。また、特許文献1の技術では、被検試料中に死菌バックグラウンドが104cfu/ml以上の濃度で存在する食品や臨床検体の場合、死菌由来のPCR最終増幅産物量が検出限界以上になり、被検試料のPCR陽性反応が生菌由来か死菌由来かの識別が不可能である。 The technique of the above-mentioned patent document 1 is that killed bacteria in some boiled (boiled) foods that have been sterilized at high temperature for 10 to 30 minutes at 100 ° C., or in foods that have been sterilized with ethanol or formaldehyde. Although the identification of microorganisms is illustrated, there is no food that has been subjected to such a sterilization treatment, particularly for the latter. In addition, detection of only living microorganisms in foods that have been subjected to low temperature preservative sterilization (LTLT sterilization), high temperature short time (HTST sterilization) or ultra high temperature instantaneous heat sterilization (UHT sterilization), which are currently the main sterilization methods in the food industry. In addition, detection of live specific pathogens in clinical specimens of infectious disease patients who have been administered antibiotics is not expected. Further, in the technique of Patent Document 1, in the case of foods or clinical specimens in which the background of dead bacteria is present at a concentration of 10 4 cfu / ml or more in the test sample, the amount of PCR final amplification product derived from dead bacteria exceeds the detection limit. Thus, it is impossible to identify whether the PCR positive reaction of the test sample is derived from live bacteria or dead bacteria.

また、前記特許文献2の技術は、死細胞のRNA/DNAモル比が生細胞のそれと比較して相対的に低下することを利用した生菌と死菌を識別する方法を開示したものである。この方法は、トータルRNAを抽出し逆転写反応を利用してコンプリメンタリーDNAを作製し、その後PCRを行ってそのCt値を算出し、別途作製した検量線によりRNAのモル濃度を求め、一方で、このRNAに相当する染色体DNAの領域をPCRにより増幅してCt値を求め、前記検量線より染色体DNAのモル濃度を算出することにより、RN
A/DNAのモル比を求めるものである。すなわち、上記操作は、煩雑なトータルRNA抽出を行う必要があり、逆転写反応−PCRという2ステップを伴うために、定量性や迅速性で通常のDNAをターゲットにしたPCRより劣る。更に、生菌ではRNAが連続的に産生される一方、死菌由来のRNAは早期に分解されるため安定性に欠ける。また、高濃度の死菌を含む食品や臨床検体においてはその1/10濃度の生菌しか検出できない。したがって、迅速、高感度、且つ精確性を要求される食品衛生検査や臨床検査においては適用が困難であった。
特表2003−530118号公報 国際公開第2002/052034号パンフレット
The technique of Patent Document 2 discloses a method for discriminating between live bacteria and dead bacteria using the fact that the RNA / DNA molar ratio of dead cells is relatively lower than that of living cells. . In this method, total RNA is extracted, complementary DNA is prepared using reverse transcription reaction, PCR is then performed to calculate its Ct value, and the molar concentration of RNA is determined using a separately prepared calibration curve. The region of the chromosomal DNA corresponding to this RNA is amplified by PCR to obtain the Ct value, and the molar concentration of the chromosomal DNA is calculated from the calibration curve, whereby RN
The molar ratio of A / DNA is obtained. That is, the above operation requires complicated total RNA extraction, and involves two steps of reverse transcription reaction-PCR, and therefore is inferior to PCR targeting normal DNA in terms of quantification and rapidity. Furthermore, while live bacteria produce RNA continuously, dead bacteria-derived RNA is degraded early and lacks stability. In addition, in foods and clinical specimens containing high concentrations of dead bacteria, only 1/10 concentration of viable bacteria can be detected. Therefore, it has been difficult to apply in food hygiene inspections and clinical inspections that require rapid, high sensitivity and accuracy.
Special Table 2003-530118 International Publication No. 2002/052034 Pamphlet

本発明は、食品や臨床試料中に含まれる微生物の生菌(live cell)(Viable-and-Culturable cell)を死菌(Dead cell)や損傷菌(Injured cell又はViable-but-Non Culturable cell;「VNC cell」)に比べて選択的に検出する方法、すなわち、培養法の特性をそのまま引き継いだ迅速代替検出法、及び同方法を実施するためのキットを提供することを課題とする。   In the present invention, live cells (Viable-and-Culturable cells) of microorganisms contained in foods and clinical samples are killed (Dead cells) or damaged (Injured cells or Viable-but-Non Culturable cells); It is an object of the present invention to provide a method for selective detection as compared with “VNC cell”), that is, a rapid alternative detection method that inherits the characteristics of the culture method as it is, and a kit for carrying out the method.

本発明者らは、種々の殺菌方法に適用可能な、検出感度が高い食品衛生検査に適した微生物の生死の判別法、及び病院や臨床現場において感染症患者における特定病原菌の検出も可能な方法について鋭意検討したところ、被検試料中の微生物の生菌及び損傷菌を判別する方法において、被検試料をトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で処理すること、又は、エチジウムモノアザイド処理と可視光照射、及びエチジウムモノアザイド以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で処理することにより、生菌染色体DNAを選択的にPCR反応により増幅することができ、培養法の迅速代替法となることを見い出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors are applicable to various sterilization methods, a method for distinguishing between viability and death of microorganisms suitable for food hygiene inspection with high detection sensitivity, and a method capable of detecting specific pathogens in patients with infectious diseases in hospitals and clinical settings As a result of intensive studies, a method for discriminating viable and damaged microorganisms in a test sample was treated with a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor, or ethidium monoazide. Treatment with visible light irradiation, and topoisomerase inhibitors and / or DNA gyrase inhibitors other than ethidium monoazide can selectively amplify viable bacterial chromosomal DNA by PCR reaction. The inventors have found that this is a quick alternative method and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、被検試料中の微生物の生菌を検出するための方法であって、以下の工程を含む方法を提供する。
a)前記被検試料をトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で処理する工程、
b)前記被検試料からDNAを抽出し、抽出されたDNAのターゲット領域をPCRにより増幅する工程、並びに
c)増幅産物を解析する工程。
That is, the present invention provides a method for detecting viable microorganisms in a test sample, which includes the following steps.
a) treating the test sample with a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor;
b) extracting DNA from the test sample, amplifying the target region of the extracted DNA by PCR, and c) analyzing the amplified product.

前記方法は、前記増幅産物の解析を、微生物の標準試料を用いて作成された微生物量及び増幅産物との関連を示す標準曲線を用いて行うことを好ましい態様としている。   The method is preferably characterized in that the amplification product is analyzed using a standard curve showing the relationship between the amount of microorganisms prepared using a standard sample of microorganisms and the amplification product.

また前記方法は、前記PCRをリアルタイムPCR法により行い、PCRと増幅産物の解析を同時に行うことを好ましい態様としている。   In addition, the method preferably includes performing the PCR by a real-time PCR method, and simultaneously analyzing the PCR and the amplification product.

また前記方法は、前記被検試料が、乳、乳製品、乳若しくは乳製品を原料とする食品、血液試料、尿試料、髄液試料、滑液試料又は胸水試料のいずれかであることを好ましい態様としている。   In the method, the test sample is preferably milk, dairy product, food made from milk or dairy product, blood sample, urine sample, spinal fluid sample, synovial fluid sample, or pleural fluid sample. It is an aspect.

また前記方法は、前記微生物が細菌であることを好ましい態様としている。   In the method, the microorganism is preferably a bacterium.

また前記方法は、前記ターゲット領域が23SrRNA遺伝子であることを好ましい態様としている。この態様においては、前記PCRを、配列番号1及び2に示すプライマー
セット、又は配列番号3及び4に示すプライマーセットを用いて行うことが好ましい。
In the method, the target region is preferably a 23S rRNA gene. In this embodiment, the PCR is preferably performed using the primer set shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, or the primer set shown in SEQ ID NOs: 3 and 4.

また前記方法は、前記微生物が病原性細菌であることを好ましい態様としている。この態様においては、前記ターゲット領域が病原遺伝子であることが好ましい。さらには、この態様においては、前記PCRを、配列番号7及び8に示すプライマーセットを用いて行うことが好ましい。   In the method, the microorganism is preferably a pathogenic bacterium. In this embodiment, the target region is preferably a pathogenic gene. Furthermore, in this embodiment, the PCR is preferably performed using the primer sets shown in SEQ ID NOs: 7 and 8.

また前記方法は、前記トポイソメラーゼ阻害剤が、アムサクリン(Amsacrine)、カンプトセシン(Camptothecin)、ドキソルビシン(Doxorubicin)、エリプチシン(Ellipticine)、エトポシド(Etoposide)、ミトキサントロン(Mitoxantrone)、サイントピン(Saintopin)、トポテカン(Topotecan)、及びCP−115,953から選択されることを好ましい態様としている。   In the method, the topoisomerase inhibitor is selected from the group consisting of Amsacrine, Camptothecin, Doxorubicin, Ellipticine, Etoposide, Mitoxantrone, Sintopin, Topotecan, Topotecan) and CP-115,953 are preferred embodiments.

また前記方法は、前記DNAジャイレース阻害剤が、シプロフロキサシン(Ciprofloxacin)、オフロキサシン(Ofloxacin)、エノキサシン(Enoxacin)、ペフロキサシン(Pefloxacin)、フレロキサシン(Fleroxacin)、ノルフロキサシン(Norfloxacin)、ナリジクス酸(Nalidixic acid)、オキソリン酸(Oxolinic acid)、及びピロミド酸(Piromidic acid)から選択されることを好ましい態様としている。   In the method, the DNA gyrase inhibitor is selected from the group consisting of ciprofloxacin, ofloxacin, enoxacin, pefloxacin, fleroxacin, norfloxacin, nalidixic acid It is preferable that the acid is selected from acid, oxolinic acid, and pyromidic acid.

また前記方法は、前記トポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤がエチジウムモノアザイドであり、エチジウムモノアザイドを添加した被検試料に可視光を照射する工程を含むことを好ましい態様としている。   Further, the method preferably includes a step of irradiating a test sample to which ethidium monoazide is added with visible light, wherein the topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor is ethidium monoazide. .

また前記方法は、エチジウムモノアザイドと、エチジウムモノアザイド以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で被検試料を処理することを好ましい態様としている。   Moreover, the said method makes it a preferable aspect to process a test sample with ethidium monoazide and topoisomerase inhibitors other than ethidium monoazide, and / or a DNA gyrase inhibitor.

また前記方法は、前記a)の工程の前に、下記工程を行うことを好ましい態様としている。
d)前記被検試料をトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースで処理する工程。
Moreover, the said method makes it a preferable aspect to perform the following process before the process of said a).
d) A step of treating the test sample with topoisomerase and / or DNA gyrase.

また前記方法は、被検試料中の微生物の生菌をPCRにより検出するためのキットであって、下記の要素を含むキットを提供する:
トポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤、並びに
検出対象の微生物DNAのターゲット領域をPCRにより増幅するためのプライマー。
また前記キットは、さらに、トポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースを含むことを好ましい態様としている。
The method also provides a kit for detecting live microorganisms in a test sample by PCR, comprising the following elements:
A topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor, and primers for amplifying the target region of the microbial DNA to be detected by PCR.
In addition, the kit preferably includes topoisomerase and / or DNA gyrase.

また前記キットは、前記トポイソメラーゼ阻害剤が、アムサクリン(Amsacrine)、カンプトセシン(Camptothecin)、ドキソルビシン(Doxorubicin)、エリプチシン(Ellipticine)、エトポシド(Etoposide)、ミトキサントロン(Mitoxantrone)、サイントピン(Saintopin)、トポテカン(Topotecan)、及びCP−115,953から選択されることを好ましい態様としている。   In the kit, the topoisomerase inhibitor includes Amsacrine, Camptothecin, Doxorubicin, Ellipticine, Etoposide, Mitoxantrone, Sintopin, Topotecan, Topotecan) and CP-115,953 are preferred embodiments.

また前記キットは、前記DNAジャイレース阻害剤が、シプロフロキサシン(Ciprofloxacin)、オフロキサシン(Ofloxacin)、エノキサシン(Enoxacin)、ペフロキサシン(Pefloxacin)、フレロキサシン(Fleroxacin)、ノルフロキサシン(Norfloxacin)、ナリジクス酸(Nalidixic acid)、オキソリン酸(Oxolinic acid)、及びピロミド酸(Piromidic acid)から選択されることを好ましい態様としている。   In the kit, the DNA gyrase inhibitor includes ciprofloxacin, ofloxacin, enoxacin, pefloxacin, fleroxacin, norfloxacin, nalidixic acid It is preferable that the acid is selected from acid, oxolinic acid, and pyromidic acid.

また前記キットは、エチジウムモノアザイドと、エチジウムモノアザイド以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤を含むことを好ましい態様としている。   In addition, the kit preferably includes ethidium monoazide and a topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor other than ethidium monoazide.

また前記キットは、前記プライマーが、配列番号1及び2に示すプライマーセット、又は配列番号3及び4に示すプライマーセットであることを好ましい態様としている。   Moreover, the said kit makes it a preferable aspect that the said primer is the primer set shown to sequence number 1 and 2, or the primer set shown to sequence number 3 and 4.

また前記キットは、前記プライマーが、配列番号7及び8に示すプライマーセットであることを好ましい態様としている。   Moreover, the said kit makes it a preferable aspect that the said primer is a primer set shown to sequence number 7 and 8.

次に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の好ましい実施形態に限定されず、本発明の範囲内で自由に変更することができるものである。尚、本明細書において百分率は特に断りのない限り質量による表示である。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following preferred embodiments, and can be freely changed within the scope of the present invention. In the present specification, percentages are expressed by mass unless otherwise specified.

<1>本発明の方法
本発明の方法は、被検試料中の微生物の生菌を検出するための方法であって、以下の工程を含む方法である。
a)前記被検試料をトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で処理する工程、
b)前記被検試料からDNAを抽出し、抽出されたDNAのターゲット領域をPCRにより増幅する工程、並びに
c)増幅産物を解析する工程。
<1> Method of the Present Invention The method of the present invention is a method for detecting viable microorganisms in a test sample, and includes the following steps.
a) treating the test sample with a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor;
b) extracting DNA from the test sample, amplifying the target region of the extracted DNA by PCR, and c) analyzing the amplified product.

本明細書において、「被検試料」とは、その中に存在する微生物の生菌を検出する対象であり、PCR法による染色体DNAの特定領域の増幅によって存在を検出することが可能なものであれば特に制限されないが、食品、例えば、乳、乳製品、乳若しくは乳製品を原料とする食品、血液試料、尿試料、髄液試料、滑液試料又は胸水試料等が挙げられる。特に、乳、乳製品、乳若しくは乳製品を原料とする食品が好ましい。本発明においては、被検試料は、前記のような製品又は生体試料そのものであってもよく、これを希釈もしくは濃縮したもの、又は本発明の方法による処理以外の前処理をしたものであってもよい。前記前処理としては、加熱処理、濾過、遠心分離等が挙げられる。   In the present specification, the “test sample” is a target for detecting viable microorganisms present therein, and can detect the presence by amplification of a specific region of chromosomal DNA by PCR. Although there is no particular limitation as long as it is present, foods such as milk, dairy products, foods made from milk or dairy products, blood samples, urine samples, spinal fluid samples, synovial fluid samples, pleural effusion samples and the like can be mentioned. In particular, milk, dairy products, foods made from milk or dairy products are preferred. In the present invention, the test sample may be the product or biological sample itself as described above, which is diluted or concentrated, or pretreated other than the treatment according to the method of the present invention. Also good. Examples of the pretreatment include heat treatment, filtration, and centrifugation.

「微生物」は、本発明の方法により検出される対象であり、PCR法により検出することが可能であって、かつ、トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤の微生物に対する作用が生菌と死菌や損傷菌とで異なるものであれば、特に制限されないが、好ましくは細菌、糸状菌、酵母等が挙げられる。細菌としては、グラム陽性菌及びグラム陰性菌のいずれもが含まれる。グラム陽性菌としては、ブドウ球菌(スタフィロコッカス・エピダーミディス(Staphylococcus epidermidis))等のスタフィロコッカス属細菌、ストレプトコッカス属細菌、リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes)等のリステリア属細菌、バチラス・セレウス(Bacillus cereus)等のバチラス属細菌、マイコバクテリウム属細菌等が挙げられる。また、グラム陰性菌としては、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリヒア属細菌、エンテロバクター・サカザキ(Enterobacter sakazakii)等のエンテロバクター属細菌、シトロバクター・コーセリ(Citrobacter koseri)等のシトロバクター属細菌、クレブシェラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca)等のクレブシェラ属細菌に代表される腸内細菌群、サルモネラ属細菌、ビブリオ属細菌、シュードモナス属細菌等が挙げられる。   A “microorganism” is an object to be detected by the method of the present invention, can be detected by the PCR method, and the action of the topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor on the microorganism is viable and dead. As long as it is different from those of damaged bacteria, it is not particularly limited, but preferably, bacteria, filamentous fungi, yeast and the like can be mentioned. Bacteria include both gram-positive bacteria and gram-negative bacteria. Gram-positive bacteria include Staphylococcus bacteria such as Staphylococcus epidermidis, Streptococcus bacteria, Listeria monocytogenes such as Listeria monocytogenes, Bacillus cereus ( Bacillus cereus), Mycobacterium, and the like. In addition, Gram-negative bacteria include Escherichia bacteria such as Escherichia coli, Enterobacter sakazakii such as Enterobacter sakazakii, and Citrobacter koseri such as Citrobacter koseri. Intestinal bacteria group represented by Klebsiella oxytoca such as Klebsiella oxytoca, Salmonella bacteria, Vibrio bacteria, Pseudomonas bacteria and the like.

本発明において「生菌」(live cell)とは、一般に好適な培養条件によって培養した際に増殖が可能であって、その微生物が有する代謝活性を示す状態(Viable-and-Cultura
ble state)であり、細胞壁の損傷はほとんど無い微生物をいう。なお、ここでいう代謝活性とはATP活性やエステラーゼ活性を例示することができる。
In the present invention, a “live cell” generally means a state that can grow when cultured under suitable culture conditions and exhibits the metabolic activity of the microorganism (Viable-and-Cultura).
ble state) and refers to a microorganism with little cell wall damage. The metabolic activity mentioned here can be exemplified by ATP activity and esterase activity.

「死菌」(Dead cell)とは、好適な培養条件によって培養した場合であっても増殖は不可能であって、代謝活性を示さない状態(Dead)の微生物である。また、細胞壁の構造は維持されているものの、細胞壁自体は高度に損傷を受けており、ヨウ化プロピジウムのような弱透過性の核染色剤等が細胞壁を透過する状態である。   A “dead cell” is a microorganism that is incapable of growing even when cultured under suitable culture conditions and does not exhibit metabolic activity (Dead). In addition, although the structure of the cell wall is maintained, the cell wall itself is highly damaged, and a weakly permeable nuclear stain such as propidium iodide penetrates the cell wall.

「損傷菌」(Injured cell or Viable-but-Non Culturable cell)とは、人為的ストレス又は環境的ストレスにより損傷を受けているために、一般に好適な培養条件によって培養した場合であっても、増殖は困難であるが、その微生物が有する代謝活性は、生菌と比較すると低下しているものの死菌と比較すると有意に活性を有する状態の微生物である。   “Injured cell or Viable-but-Non Culturable cell” is damaged by human or environmental stress, so it can proliferate even when cultured under suitable culture conditions. Although the metabolic activity of the microorganism is lower than that of live bacteria, it is significantly more active than that of dead bacteria.

特に、食品衛生検査や臨床検査において、穏和な加熱処理や抗生物質投与により、損傷菌の状態を呈した細菌の検出が注目されており、本発明においては、生菌の検出のみならず、生菌と死菌又は損傷菌との識別も可能な微生物の検出方法を提供するものである。   In particular, in food hygiene inspections and clinical tests, attention has been paid to the detection of bacteria that show the state of damaged bacteria by mild heat treatment and administration of antibiotics. It is an object of the present invention to provide a method for detecting microorganisms that can also distinguish between bacteria and dead or damaged bacteria.

尚、生菌、損傷菌及び死菌の菌数単位は、通常、いずれも細胞数(cells)/mlで表される。生菌の細胞数は、好適な平板培地上で好適な条件で培養したときのコロニー形成数(cfu/ml(colony formating units / ml))で近似させることができる。また、損傷菌の標準試料は、例えば、生菌懸濁液を加熱処理、例えば沸騰水中で加熱処理することにより調製することができるが、その場合は、損傷菌の細胞数は、加熱処理する前の生菌懸濁液のcfu/mlで近似させることができる。尚、損傷菌を調製するための沸騰水中での加熱時間は、微生物の種類により異なるが、例えば実施例に記載された細菌では、50秒程度で損傷菌を調製することができる。さらに、損傷菌の標準試料は、抗生物質処理によっても調製することができるが、その場合は、損傷菌の細胞数は、生菌懸濁液を抗生物質で処理した後、抗生物質を除去し、可視光(波長600nm)の透過度、すなわち濁度を測定し、生菌数濃度が予め判っている生菌懸濁液の濁度と比較することにより、好適な平板培地上で好適な条件で培養したときのコロニー形成数(cfu/ml)で近似させることができる。   In addition, the number of cells of live bacteria, damaged bacteria, and dead bacteria is usually represented by the number of cells / ml. The number of viable cells can be approximated by the number of colonies formed when cultured on a suitable plate medium under suitable conditions (cfu / ml (colony formatting units / ml)). In addition, a standard sample of damaged bacteria can be prepared by, for example, heat-treating a viable cell suspension, for example, by heating in boiling water. In this case, the number of cells of damaged bacteria is heat-treated. It can be approximated by the cfu / ml of the previous viable cell suspension. In addition, although the heating time in boiling water for preparing damaged bacteria changes with kinds of microorganisms, in the case of the bacteria described in the Example, damaged bacteria can be prepared in about 50 seconds. In addition, a standard sample of damaged bacteria can also be prepared by antibiotic treatment, in which case the number of cells of damaged bacteria can be determined by treating the viable cell suspension with antibiotics and then removing the antibiotics. By measuring the transmittance of visible light (wavelength 600 nm), that is, turbidity, and comparing it with the turbidity of a viable cell suspension in which the viable cell count concentration is known in advance, the preferable conditions on a suitable plate medium Can be approximated by the number of colonies formed (cfu / ml).

尚、本発明の方法は、生菌の検出が目的であり、生菌と区別される微生物は、損傷菌であっても死菌であってもよい。   The method of the present invention is intended to detect live bacteria, and the microorganisms distinguished from live bacteria may be damaged or dead.

本発明において、「生菌の検出」とは、被検試料中の生菌の有無の判別及び生菌の量の決定のいずれをも含む。また、生菌の量とは、絶対的な量に限られず、対照試料に対する相対的な量であってもよい。
以下、本発明の方法を工程毎に説明する。
In the present invention, “detection of viable bacteria” includes both determination of the presence or absence of viable bacteria in the test sample and determination of the amount of viable bacteria. Further, the amount of viable bacteria is not limited to an absolute amount, and may be an amount relative to a control sample.
Hereinafter, the method of the present invention will be described step by step.

(1)ステップa)
被検試料をトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で処理する。
本発明に用いるトポイソメラーゼ阻害剤(Topoisomerase poison)及びDNAジャイレース阻害剤(DNA Gyrase poison)とは、それぞれトポイソメラーゼ(Topoisomerase)及びDNAジャイレース(DNA Gyrase)によるDNAを切断する活性は阻害せず、DNAの再結合を阻害するもの、又はDNAを切断する速度を促進するものをいう。好ましくは、トポイソメラーゼ阻害剤及びDNAジャイレース阻害剤は、微生物の染色体DNAに共有結合するか、染色体DNAにインターカレートし、可視光照射により染色体DNAに共有結合するもの、単に染色体DNAにインターカレートするもの、又はトポイソメラーゼもしくはDNAジャイレースと複合体形成するものである。
(1) Step a)
A test sample is treated with a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor.
The topoisomerase inhibitor (Topoisomerase poison) and the DNA gyrase poison (DNA Gyrase poison) used in the present invention do not inhibit the activity of cleaving DNA by topoisomerase (Topoisomerase) and DNA gyrase (DNA Gyrase), respectively. Those that inhibit recombination of DNA or those that promote the rate of cleaving DNA. Preferably, the topoisomerase inhibitor and DNA gyrase inhibitor are covalently linked to chromosomal DNA of microorganisms or intercalated to chromosomal DNA and covalently linked to chromosomal DNA by irradiation with visible light, or simply intercalated to chromosomal DNA. Or a complex with topoisomerase or DNA gyrase.

トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤は、両方を用いてもよく、一方のみを用いてもよい。   Both topoisomerase inhibitors or DNA gyrase inhibitors may be used, or only one of them may be used.

前記トポイソメラーゼ阻害剤及びDNAジャイレース阻害剤は、生菌と、損傷菌又は死菌及びウシ白血球等の体細胞、白血球、血小板等に対する作用が異なるものであることが好ましく、より具体的には、生菌の細胞壁よりも損傷菌もしくは死菌の細胞壁、又はウシ白血球等の体細胞、白血球、血小板等の細胞膜に対して透過性が高いものであることが好ましい。   The topoisomerase inhibitor and the DNA gyrase inhibitor are preferably those that have different effects on live cells, damaged cells or dead cells, bovine leukocytes and other somatic cells, leukocytes, platelets and the like, more specifically, It is preferable that it is more permeable to cell walls of damaged or dead cells, somatic cells such as bovine leukocytes, and cell membranes such as leukocytes and platelets than cell walls of live bacteria.

前記トポイソメラーゼ阻害剤としては、アムサクリン(Amsacrine)、カンプトセシン(Camptothecin)、ドキソルビシン(Doxorubicin)、エリプチシン(Ellipticine)、エトポシド(Etoposide)、ミトキサントロン(Mitoxantrone)、サイントピン(Saintopin)、トポテカン(Topotecan)、及びCP−115,953等が挙げられる。トポイソメラーゼ阻害剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種又はそれ以上を併用してもよい。   Examples of the topoisomerase inhibitor include Amsacrine, Camptothecin, Doxorubicin, Ellipticine, Etoposide, Mitoxantrone, Sintopin, Topotecan, Topote, and Topotecan CP-115, 953 etc. are mentioned. One type of topoisomerase inhibitor may be used alone, or two or more types may be used in combination.

前記DNAジャイレース阻害剤としては、シプロフロキサシン(Ciprofloxacin)、オフロキサシン(Ofloxacin)、エノキサシン(Enoxacin)、ペフロキサシン(Pefloxacin)、フレロキサシン(Fleroxacin)、ノルフロキサシン(Norfloxacin)、ナリジクス酸(Nalidixic acid)、オキソリン酸(Oxolinic acid)、及びピロミド酸(Piromidic acid)等が挙げられる。DNAジャイレース阻害剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種又はそれ以上を併用してもよい。   Examples of the DNA gyrase inhibitor include ciprofloxacin, ofloxacin, enoxacin, pefloxacin, fleroxacin, norfloxacin, nalidixic acid, oxolin Examples include acids (Oxolinic acid) and pyromidic acid. One DNA gyrase inhibitor may be used alone, or two or more DNA gyrase inhibitors may be used in combination.

トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤による処理の条件は、適宜設定することが可能であり、例えば、検出対象の微生物の生菌及び死菌もしくは損傷菌の懸濁液に、種々の濃度のトポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤を加えて、種々の時間置いた後、遠心分離等によって菌体を分離し、PCRで分析することによって、生菌と死菌もしくは損傷菌を区別しやすい条件を決定することができる。さらに、検出対象の微生物の生菌、及びウシ白血球等の体細胞又は血小板等の懸濁液に、種々の濃度のトポイソメラーゼ阻害剤を加えて、所定時間放置した後、遠心分離等によって菌体及び前記各種細胞を分離し、PCRで分析することによって、生菌と各種細胞を区別しやすい条件を決定することができる。このような条件として、具体的には、アムサクリンでは終濃度1〜100μg/ml、25〜37℃、5分〜48時間、エリプチシンでは終濃度0.05〜5μg/ml、25〜37℃、10分〜48時間、カンプトセシンでは終濃度1〜100μg/ml、25〜37℃、10分〜48時間、シプロフロキサシンでは終濃度0.4〜40μg/ml、25〜37℃、10分〜48時間、エトポシドでは終濃度1〜100μg/ml、25〜37℃、5分〜48時間、ミトキサントロンでは終濃度0.1〜10μg/ml、25〜37℃、10分〜48時間が挙げられる。被検試料を所定条件で処理した後に、希釈及び/又は遠心分離等による除去によって、処理を停止することが好ましい。   Conditions for treatment with a topoisomerase inhibitor or a DNA gyrase inhibitor can be set as appropriate. For example, various concentrations of topoisomerase can be added to suspensions of live and dead or damaged microorganisms to be detected. Inhibitors or DNA gyrase inhibitors are added for various periods of time, and then the cells are separated by centrifugation, etc., and analyzed by PCR to make it easy to distinguish between live and dead or damaged bacteria. Can be determined. Furthermore, after adding a topoisomerase inhibitor of various concentrations to suspensions of living cells of microorganisms to be detected and somatic cells such as bovine leukocytes or platelets, and leaving them for a predetermined time, the cells and By separating the various cells and analyzing them by PCR, it is possible to determine conditions for easily distinguishing live cells from various cells. As such conditions, specifically, a final concentration of 1 to 100 μg / ml for amsacrine, 25 to 37 ° C., 5 minutes to 48 hours, a final concentration of 0.05 to 5 μg / ml for ellipticine, 25 to 37 ° C., 10 Min-48 hours, final concentration of 1-100 μg / ml for camptothecin, 25-37 ° C., 10-48 hours, final concentration of 0.4-40 μg / ml for ciprofloxacin, 25-37 ° C., 10 minutes-48 In time, etoposide has a final concentration of 1 to 100 μg / ml, 25 to 37 ° C., 5 minutes to 48 hours, and mitoxantrone has a final concentration of 0.1 to 10 μg / ml, 25 to 37 ° C., 10 minutes to 48 hours. . After the test sample is processed under predetermined conditions, the processing is preferably stopped by dilution and / or removal by centrifugation or the like.

上記トポイソメラーゼ阻害剤及びDNAジャイレース阻害剤は、生菌の細胞壁よりも死菌及び損傷菌の細胞壁の方が透過しやすい。したがって、前記に示す作用時間内であれば生菌の細胞壁は実質的に透過せず、損傷菌もしくは死菌または死細胞になっている体細胞の細胞膜は透過すると考えられる。また、生きた体細胞でも細胞膜のみであって、細胞壁を有さないことから前記阻害剤は透過すると考えられる。その結果、トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤は、体細胞の死細胞及び死菌並びに損傷菌の細胞内に進入し、続いて、染色体DNAと無秩序に共有結合し、もしくはインターカレートし、もしくはトポイソメラーゼと複合体を形成し、さらに、体細胞内のトポイソメラーゼII又はトポイソメラーゼI、死菌又は損傷菌細胞内のトポイソメラーゼIV、もしくはトポイソメラーゼI、III、又は、DNAジャイレースによるDNA再結合を阻害すること、又はDN
A切断速度を促進することにより、染色体DNAが断片化されると推定される。
The above-described topoisomerase inhibitor and DNA gyrase inhibitor are more permeable to the cell walls of dead and damaged bacteria than the cell walls of live bacteria. Therefore, it is considered that the cell wall of viable bacteria does not substantially permeate within the action time shown above, and the cell membrane of somatic cells that are damaged or dead or dead cells permeate. In addition, it is considered that the inhibitor permeates the living somatic cell because it has only a cell membrane and no cell wall. As a result, topoisomerase inhibitors or DNA gyrase inhibitors enter dead and dead cells of somatic cells and cells of damaged bacteria, followed by random covalent linkage or intercalation with chromosomal DNA, Alternatively, it forms a complex with topoisomerase and further inhibits DNA rebinding by topoisomerase II or topoisomerase I in somatic cells, topoisomerase IV or topoisomerase I, III, or DNA gyrase in dead or damaged cells. Or DN
It is presumed that chromosomal DNA is fragmented by promoting the A cleavage rate.

生菌よりも損傷菌や死菌の染色体DNAが優先的に断片化されると、生菌では染色体DNAのターゲット領域がPCRにより増幅されるのに対し、損傷菌や死菌ではターゲット領域が切断される結果PCR増幅が阻害され、例えばアムサクリンやカンプトセシンでは、さらにクロスリンクするためにPCR増幅が阻害される。したがって、PCRによって、生菌を損傷菌や死菌に比べて選択的に検出することができる。   When chromosomal DNA of damaged or dead bacteria is preferentially fragmented over live bacteria, the target region of chromosomal DNA is amplified by PCR in live bacteria, whereas the target region is cleaved in damaged or dead bacteria As a result, PCR amplification is inhibited. For example, amsacrine and camptothecin inhibit PCR amplification due to further cross-linking. Therefore, live bacteria can be selectively detected by PCR compared with damaged or dead bacteria.

尚、死菌では、細胞内のトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースの活性が失われていることがある。また、損傷菌でもこれらの酵素の活性が低下又は喪失していることがある。したがって、本発明の好ましい態様においては、ステップa)に先立って、被検試料をトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースで処理する(ステップd))。ステップd)については後で詳述する。   In dead bacteria, intracellular topoisomerase and / or DNA gyrase activity may be lost. In addition, even in damaged bacteria, the activity of these enzymes may be reduced or lost. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, prior to step a), the test sample is treated with topoisomerase and / or DNA gyrase (step d)). Step d) will be described in detail later.

本発明の他の好ましい態様は、前記トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤がエチジウムモノアザイドであり、エチジウムモノアザイドを添加した被検試料に可視光を照射する工程を含む。エチジウムモノアザイド(EMA)は、微生物の生菌の細胞壁よりも損傷菌や死菌の細胞壁を透過しやすい。したがって、EMAは生菌の細胞壁は実質的に透過せず、損傷菌や死菌の細胞壁や死細胞になっている体細胞の細胞膜は透過すると考えられる。尚、血液中の白血球、血小板が生細胞の場合、EMAは滅菌水や低張な塩溶液下で前記細胞の細胞膜をより透過する。EMAは、体細胞の死細胞及び損傷菌並びに死菌の細胞内に進入して核内DNAに無秩序にインターカレートした後、可視光照射によりインターカレートしたEMAのみがナイトレンに変換され、核内DNAに共有結合する。そして、体細胞内のトポイソメラーゼII、損傷菌や死菌細胞内のトポイソメラーゼIV、又は、DNAジャイレースによるDNA再結合を阻害することにより、染色体DNAが断片化されると推定される。   In another preferred embodiment of the present invention, the topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor is ethidium monoazide and includes a step of irradiating a test sample to which ethidium monoazide is added with visible light. Ethidium monoazide (EMA) is more likely to penetrate the cell walls of damaged and dead bacteria than the cell walls of living microorganisms. Therefore, it is considered that EMA does not substantially permeate the cell walls of viable bacteria, but permeates the cell walls of damaged or dead cells or somatic cells that are dead cells. In addition, when leukocytes and platelets in the blood are living cells, EMA permeates the cell membrane of the cells under sterile water or a hypotonic salt solution. EMA enters dead cells and damaged bacteria of somatic cells and cells of dead bacteria and randomly intercalates into nuclear DNA, and then only EMA intercalated by visible light irradiation is converted to nitrene, Covalently binds to internal DNA. Then, it is presumed that chromosomal DNA is fragmented by inhibiting DNA recombination by topoisomerase II in somatic cells, topoisomerase IV in damaged or dead cells, or DNA gyrase.

EMAによる処理の条件は、適宜設定することが可能であり、例えば、検出対象の微生物の生菌、及び損傷菌や死菌の懸濁液に、種々の濃度のEMAを加えて、種々の時間置いた後、可視光を照射して、必要に応じて遠心分離等によって菌体を分離し、PCRにより分析することによって、生菌と死菌及び損傷菌とを区別しやすい条件を決定することができる。また、可視光照射の条件も、照射時間を変えて上記の実験を行うことにより、好ましい条件を決定することができる。具体的には、EMAによる処理は終濃度0.5〜100μg/ml、4〜10℃、5分〜48時間が好ましい。また、EMA処理は、遮光下で行うことが好ましい。可視光としては、500〜700nmの成分を含む可視光が好ましい。また、可視光照射の条件として具体的には、被検試料から10〜50cmの距離から100〜750Wの可視光を5分〜2時間照射する条件が挙げられる。可視光照射は、低温下で、例えば試料を氷冷して行うことが好ましい。   The conditions for treatment with EMA can be set as appropriate. For example, EMA of various concentrations is added to a suspension of living microorganisms to be detected and damaged or dead bacteria for various times. After placing the sample, irradiate visible light, and if necessary, separate the cells by centrifugation, etc., and analyze them by PCR to determine conditions that make it easy to distinguish between live and dead and damaged bacteria. Can do. Moreover, the conditions for visible light irradiation can be determined by changing the irradiation time and conducting the above experiment. Specifically, the treatment with EMA preferably has a final concentration of 0.5 to 100 μg / ml, 4 to 10 ° C., and 5 minutes to 48 hours. The EMA treatment is preferably performed under light shielding. As visible light, visible light containing a component of 500 to 700 nm is preferable. Specific examples of the conditions for irradiation with visible light include conditions for irradiating 100 to 750 W of visible light for 5 minutes to 2 hours from a distance of 10 to 50 cm from the test sample. The visible light irradiation is preferably performed at a low temperature, for example, by cooling the sample with ice.

本発明の特に好ましい態様は、被検試料に対し、EMA処理及び可視光照射処理と、EMA以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤による処理を行う。この場合、EMA処理及び可視光照射処理と、EMA以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤による処理の順序は特に制限されず、また、これらの処理を同時に行ってもよい。   In a particularly preferred embodiment of the present invention, the test sample is subjected to EMA treatment and visible light irradiation treatment, and treatment with a topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor other than EMA. In this case, the order of the EMA treatment and the visible light irradiation treatment and the treatment with a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor other than EMA is not particularly limited, and these treatments may be performed simultaneously.

(2)ステップb)
ステップa)で処理された被検試料からDNAを抽出し、抽出されたDNAのターゲット領域をPCR(White,T.J. et al., Trends Genet., 5, 185 (1989))により増幅する。
(2) Step b)
DNA is extracted from the test sample treated in step a), and the target region of the extracted DNA is amplified by PCR (White, TJ et al., Trends Genet., 5, 185 (1989)).

被検試料からのDNAの抽出は、抽出されたDNAがPCRにおける鋳型として機能し得る限り特に制限されず、一般的に用いられている微生物のDNAの抽出法にしたがって行うことができる。   Extraction of DNA from a test sample is not particularly limited as long as the extracted DNA can function as a template in PCR, and can be performed according to a commonly used method for extracting DNA of a microorganism.

DNAの抽出法は、例えば、Maniatis T., Fritsch E.F., Sambrook, J.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 3rd edn. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor
Laboratory Press, 2001に記載されている。
For example, Maniatis T., Fritsch EF, Sambrook, J .: Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 3rd edn. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor
Laboratory Press, 2001.

本発明において「ターゲット領域」とは、染色体DNAのうち、本発明に用いるプライマーを用いたPCRにより増幅され得る領域であり、検出対象の微生物を検出することができるものであれば特に制限されず、目的に応じて適宜設定することができる。例えば、被検試料に検出対象の微生物と異なる種類の細胞が含まれる場合には、ターゲット領域は、検出対象の微生物に特異的な配列を有することが好ましい。また、目的によっては、複数種の微生物に共通する配列を有するものであってもよい。さらに、ターゲット領域は単一であっても、複数であってもよい。検出対象の微生物に特異的なターゲット領域に対応するプライマーセットと、広汎な微生物の染色体DNAに対応するプライマーセットを用いると、検出対象の微生物の生菌量と、多数種の微生物の生菌量を、同時に測定することができる。ターゲット領域の長さとしては、通常80〜3000塩基、好ましくは900〜3000塩基、特に好ましくは2000〜3000塩基が挙げられる。具体的には、16S rRNA遺伝子及び23S rRNA遺伝子が挙げられる。これらの中では、23S rRNA遺伝子が好ましい。   In the present invention, the “target region” is a region of the chromosomal DNA that can be amplified by PCR using the primer used in the present invention, and is not particularly limited as long as it can detect the microorganism to be detected. It can be set as appropriate according to the purpose. For example, when the test sample includes cells of a different type from the microorganism to be detected, the target region preferably has a sequence specific to the microorganism to be detected. Further, depending on the purpose, it may have a sequence common to a plurality of types of microorganisms. Furthermore, the target area may be single or plural. Using a primer set corresponding to the target region specific to the detection target microorganism and a primer set corresponding to the chromosomal DNA of a wide range of microorganisms, the amount of living microorganisms of the detection target microorganisms and the number of living microorganisms of many types of microorganisms Can be measured simultaneously. The length of the target region is usually 80 to 3000 bases, preferably 900 to 3000 bases, particularly preferably 2000 to 3000 bases. Specific examples include 16S rRNA gene and 23S rRNA gene. Of these, the 23S rRNA gene is preferred.

PCRに用いるプライマーは、上記ターゲット領域を特異的に増幅することができるものであれば特に制限されない。具体的には、23S rRNA遺伝子に対応するプライマーとしては、配列番号1及び2に示すプライマーセット、又は配列番号3及び4に示すプライマーセットが挙げられる。また、16S rRNA遺伝子に対応するプライマーとしては、配列番号5及び6に示すプライマーセットが挙げられる。   The primer used for PCR is not particularly limited as long as it can specifically amplify the target region. Specifically, examples of the primer corresponding to the 23S rRNA gene include the primer sets shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, or the primer sets shown in SEQ ID NOs: 3 and 4. Moreover, as a primer corresponding to a 16S rRNA gene, the primer set shown to sequence number 5 and 6 is mentioned.

また、検出対象の微生物が病原性細菌である場合には、ターゲット領域としては病原遺伝子が挙げられる。病原遺伝子としては、リステリア属細菌のリステリオリシンO(hlyA)遺伝子、サルモネラ属細菌のエンテロトキシン遺伝子やinvA遺伝子、病原性大腸菌O−157のベロ毒素遺伝子、エンテロバクター属細菌のMMS遺伝子(エンテロバクター・サカザキ菌)、黄色ブドウ球菌エンテロトキシン遺伝子、バチルス・セレウス菌のセレウリド(嘔吐毒素)遺伝子やエンテロトキシン遺伝子、ボツリヌス菌の各種毒素遺伝子等が挙げられる。また、同遺伝子に対応するプライマーとしては、配列番号7及び8に示すプライマーセットが挙げられる。   In addition, when the microorganism to be detected is a pathogenic bacterium, the target region includes a pathogenic gene. The pathogenic genes include Listeria ricin O (hlyA) gene of Listeria bacterium, enterotoxin gene and invA gene of Salmonella bacterium, verotoxin gene of pathogenic E. coli O-157, MMS gene of Enterobacter bacterium Sakazaki bacteria), Staphylococcus aureus enterotoxin gene, Bacillus cereus cereulide (vomiting toxin) gene, enterotoxin gene, botulinum various toxin genes, and the like. Moreover, as a primer corresponding to the same gene, the primer set shown to sequence number 7 and 8 is mentioned.

複数種の微生物に共通するプライマーを用いると、被検試料中の複数種の微生物の生菌を検出することができる。また、特定の細菌に特異的なプライマーを用いると、被検試料中の特定の菌種の生菌を検出することができる。   When primers common to a plurality of types of microorganisms are used, viable bacteria of a plurality of types of microorganisms in a test sample can be detected. In addition, when a primer specific to a specific bacterium is used, a viable bacterium of a specific bacterial species in a test sample can be detected.

PCRの条件は、PCRの原理に則った特異的な増幅が起る限り特に制限されず、適宜設定することができる。   The PCR conditions are not particularly limited as long as specific amplification in accordance with the principle of PCR occurs, and can be set as appropriate.

本発明の各態様のうち、EMA処理及び可視光処理を行う態様においては、ターゲット領域が長い場合、例えば2000以上の場合は、EMA処理及び可視光照射処理のみでも効果的に生菌を検出することができる。一方、ターゲット領域が短い場合、例えば200以下の場合は、EMA処理及び可視光処理と、EMA以外のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤による処理を併用することが好ましい。   Among the embodiments of the present invention, in the embodiment in which the EMA treatment and the visible light treatment are performed, when the target region is long, for example, 2000 or more, viable bacteria are effectively detected only by the EMA treatment and the visible light irradiation treatment alone. be able to. On the other hand, when the target region is short, for example, 200 or less, it is preferable to use EMA treatment and visible light treatment together with treatment with a topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor other than EMA.

(3)ステップc)
続いて、PCR増幅産物を解析する。解析法は、PCR増幅産物の検出又は定量が可能なものであれば特に制限されず、電気泳動法、リアルタイムPCR法(Nogva et al./ Application of 5'-nuclease PCR for quantitative detection of Listeria monocytogenes in pure cultures, water, skim milk, and unpasteurized whole milk. Appl. Environ. Microbiol., vol.66, 2000, pp.4266-4271、 Nogva et al./ Application of the 5'-nuclease PCR assay in evaluation and development of methods for quantitative detection of campylobacter jejuni. Appl. Environ. Microbiol., vol.66, 2000, pp.4029-4036)等が挙げられる。電気泳動法によれば、PCR増幅産物の量、及びその大きさを評価することができる。また、リアルタイムPCR法によれば、迅速にPCR増幅産物の定量を行うことができる。リアルタイムPCR法を採用する場合、一般に増幅サイクル数1〜10までは蛍光強度の変化はノイズレベルでありゼロに等しいので、それらを増幅産物ゼロのサンプルブランクと見なし、それらの標準偏差SDを算出しその10を乗じた蛍光値をスレッショード値とし、そのスレッショード値を最初に上回るPCRサイクル数をサイクルスレッショード値(Ct値)という。従って、PCR反応溶液に初期のDNA鋳型量が多い程、Ct値は小さな値となり、鋳型DNA量が少ない程、Ct値は大きな値となる。また、鋳型DNA量が同じでも、その鋳型内のPCRのターゲット領域に切断が生じている割合が多くなる程、同領域のPCR反応のCt値は大きな値となる。
(3) Step c)
Subsequently, the PCR amplification product is analyzed. The analysis method is not particularly limited as long as the PCR amplification product can be detected or quantified, and electrophoresis method, real-time PCR method (Nogva et al./Application of 5'-nuclease PCR for quantitative detection of Listeria monocytogenes in pure cultures, water, skim milk, and unpasteurized whole milk.Appl.Environ.Microbiol., vol.66, 2000, pp.4266-4271, Nogva et al./ Application of the 5'-nuclease PCR assay in evaluation and development Appl. Environ. Microbiol., vol. 66, 2000, pp. 4029-4036). According to the electrophoresis method, the amount and size of the PCR amplification product can be evaluated. Further, according to the real-time PCR method, the PCR amplification product can be rapidly quantified. When the real-time PCR method is employed, since the change in fluorescence intensity is generally a noise level and is equal to zero for the number of amplification cycles 1 to 10, they are regarded as sample blanks with zero amplification products, and their standard deviation SD is calculated. The fluorescence value multiplied by 10 is defined as a threshold value, and the number of PCR cycles that first exceeds the threshold value is referred to as a cycle threshold value (Ct value). Therefore, the larger the initial DNA template amount in the PCR reaction solution, the smaller the Ct value, and the smaller the template DNA amount, the larger the Ct value. Even if the amount of template DNA is the same, the Ct value of the PCR reaction in the same region becomes larger as the ratio of cleavage in the PCR target region in the template increases.

また、増幅産物の有無は、増幅産物の融解温度(TM)パターンを解析することによっても行うことができる。
上記の各方法は、本発明の方法における諸条件の最適化に際しても使用することができる。
The presence or absence of an amplification product can also be determined by analyzing the melting temperature (TM) pattern of the amplification product.
Each of the above methods can also be used in optimizing various conditions in the method of the present invention.

本発明の方法によって生菌を検出する場合、PCR増幅産物の解析は、同定されている微生物の標準試料を用いて作成された微生物量及び増幅産物との関連を示す標準曲線を用いると、生菌の有無又は定量の精度を高めることができる。標準曲線は予め作成しておいたものを用いることができるが、被検試料と同時に標準試料について本発明の各ステップを行って作成した標準曲線を用いることが好ましい。また、予め微生物量とDNA量との相関を調べておけば、その微生物から単離されたDNAを標準試料として用いることもできる。   When viable bacteria are detected by the method of the present invention, PCR amplification products are analyzed using a standard curve that shows the relationship between the amount of microorganisms prepared using a standard sample of the identified microorganism and the amplification products. The presence or absence of bacteria or the accuracy of quantification can be increased. A standard curve prepared in advance can be used, but it is preferable to use a standard curve prepared by performing each step of the present invention on the standard sample simultaneously with the test sample. In addition, if the correlation between the amount of microorganism and the amount of DNA is examined in advance, DNA isolated from the microorganism can be used as a standard sample.

(4)ステップd)
前記のとおり、死菌では、細胞内のトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースの活性が失われることがあり、トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤で処理しても、染色体DNAの切断が起らないことがある。このような場合であっても、ステップa)に先立って、被検試料をトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースで処理すると、死菌に選択的なDNAの切断が起るため、PCRによるターゲット領域の増幅を阻害することができる。
(4) Step d)
As described above, in dead bacteria, intracellular topoisomerase and / or DNA gyrase activity may be lost, and even when treated with a topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor, chromosomal DNA cleavage does not occur. Sometimes. Even in such a case, if the test sample is treated with topoisomerase and / or DNA gyrase prior to step a), the DNA is selectively cleaved to dead bacteria. Amplification can be inhibited.

トポイソメラーゼ及びDNAジャイレースは、両方を用いてもよく、一方のみを用いてもよい。また、各々一種を単独で用いてもよく、2種又はそれ以上を併用してもよい。
トポイソメラーゼ又はDNAジャイレースによる反応条件としては、具体的には後記する参考例に示される条件が例示されるが、一般的には、食品や血液等の臨床検体から回収された微生物を含む上清に対し、4℃にて14,000×g、10分間冷却遠心分離を行って上清を除去した後、DNA切断用緩衝液(10mMトリス塩酸緩衝液pH7.9、50mM塩化カリウム、50mM塩化ナトリウム、5mM塩化マグネシウム、0.01mM
EDTA、2.5%グリセロール)1mlを添加し、終濃度1〜50mMとなるようにトポイソメラーゼ又はDNAジャイレースを添加し、さらに終濃度1〜50mMとなるようにATPを加えて、30〜37℃で、5〜30分反応させる。尚、トポイソメラーゼ及
びDNAジャイレースの活性にはATPが必要であるため、これらの酵素で被検試料を処理する際には、ATP又はATP合成系を添加することが好ましい。
Both topoisomerase and DNA gyrase may be used, or only one of them may be used. Moreover, each may be used alone or in combination of two or more.
The reaction conditions by topoisomerase or DNA gyrase are specifically exemplified by the conditions shown in the reference examples described later, but in general, a supernatant containing microorganisms collected from clinical specimens such as food and blood On the other hand, after cooling and centrifugation at 14,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, and then a DNA cleavage buffer (10 mM Tris-HCl buffer pH 7.9, 50 mM potassium chloride, 50 mM sodium chloride). 5 mM magnesium chloride, 0.01 mM
1 ml of EDTA (2.5% glycerol) is added, topoisomerase or DNA gyrase is added to a final concentration of 1 to 50 mM, and ATP is further added to a final concentration of 1 to 50 mM. And react for 5 to 30 minutes. In addition, since ATP is required for the activity of topoisomerase and DNA gyrase, it is preferable to add an ATP or ATP synthesis system when a test sample is treated with these enzymes.

<2>本発明のキット
本発明のキットは、被検試料中の微生物の生菌をPCRにより検出するためのキットであって、トポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤、並びに検出対象の微生物DNAのターゲット領域をPCRにより増幅するためのプライマーを含む。
<2> Kit of the Present Invention The kit of the present invention is a kit for detecting viable microorganisms in a test sample by PCR, comprising a topoisomerase inhibitor and / or a DNA gyrase inhibitor, and a detection target. Primers for amplifying the target region of microbial DNA by PCR are included.

上記キットにおいて、トポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤は、本発明の方法で説明したものと同様である。   In the above kit, the topoisomerase inhibitor and / or the DNA gyrase inhibitor are the same as those described in the method of the present invention.

本発明のキットの好ましい態様は、トポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤として、EMA及びEMA以外の他のトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤を含む。   A preferred embodiment of the kit of the present invention contains, as a topoisomerase inhibitor and / or DNA gyrase inhibitor, other topoisomerase inhibitors and / or DNA gyrase inhibitors other than EMA and EMA.

また、本発明のキットは、上記の各要素に加えて、トポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースを含む。   The kit of the present invention contains topoisomerase and / or DNA gyrase in addition to the above-described elements.

本発明のキットは、さらに、希釈液、トポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレース反応用の反応液、本発明の方法を記載した説明書等を含めることもできる。   The kit of the present invention can further contain a diluent, a reaction solution for topoisomerase and / or DNA gyrase reaction, instructions describing the method of the present invention, and the like.

次に実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔実施例1〕
微生物の生菌と損傷菌をそれぞれトポイソメラーゼ阻害剤で処理し、各染色体DNAにおける切断の度合いを検討した。
[Example 1]
Each of living microorganisms and damaged microorganisms was treated with a topoisomerase inhibitor, and the degree of cleavage in each chromosomal DNA was examined.

1.試料の調製
1−1)生菌及び損傷菌の懸濁液の調製
グラム陽性細菌であるリステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes JCM 2873;以下、「リステリア」と略記することがある)を、BHIブロスを用いて30℃で培養し、対数増殖期の培養液40mlを4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を除去した。菌体に生理食塩水40mlを加えてよく攪拌し、同様に冷却遠心分離し、上清を除去した後、菌体に10mlの生理食塩水を加え、生菌懸濁液とした。この生菌懸濁液の生菌数を標準寒天平板培地により測定したところ、1.2×109cfu/mlであった。
1. Preparation of Sample 1-1) Preparation of Suspension of Live and Damaged Bacteria Listeria monocytogenes JCM 2873 (hereinafter sometimes abbreviated as “Listeria”) is a BHI broth. Was cultured at 30 ° C., and 40 ml of the logarithmic growth medium was centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was removed. After adding 40 ml of physiological saline to the cells and stirring well, similarly cooling and centrifuging and removing the supernatant, 10 ml of physiological saline was added to the cells to obtain a viable cell suspension. When the viable cell count of this viable cell suspension was measured with a standard agar plate medium, it was 1.2 × 10 9 cfu / ml.

また、上記生菌懸濁液1mlを1.5mlマイクロチューブに入れ、沸騰水に50秒浸積後、氷水により急冷して損傷菌懸濁液を調製した。尚、この懸濁液中の細胞には少数の生菌及び死菌も一部含まれると考えられるが、主に損傷菌であるため、単に「損傷菌」と記載する。尚、本発明の方法は本来生菌を検出する方法であり、生菌と区別される微生物は、損傷菌であるか死菌であるかは問わない。以下に示す他の細菌についても同様である。   Moreover, 1 ml of the above-mentioned viable cell suspension was placed in a 1.5 ml microtube, immersed in boiling water for 50 seconds, and then rapidly cooled with ice water to prepare a damaged cell suspension. In addition, although it is thought that a small number of living bacteria and a part of dead bacteria are included in the cell in this suspension, since they are mainly damaged bacteria, they are simply described as “damaged bacteria”. In addition, the method of this invention is a method of detecting a living microbe originally, and it does not ask | require whether the microbe distinguished from a live microbe is a damaged microbe or a dead microbe. The same applies to other bacteria described below.

1−2)トポイソメラーゼ阻害剤処理
前記で調製したリステリアの生菌懸濁液及び損傷菌懸濁液(それぞれ1.2×109cfu/ml)1mlずつを、新しく調製した9 mlのBHIブロスに加え(培地中の生菌及び損傷菌の菌数はともに1.2×108cfu/ml)、DMSOに溶解した5mg
/mlのアムサクリン溶液100μlを添加した。アムサクリンの終濃度は50μg/ml、DMSOの終濃度は1%であった。その後、それぞれ30℃で24時間、48時間、又は72時間インキュベーションした。
1-2) Treatment with Topoisomerase Inhibitor 1 ml each of the live and injured suspensions of Listeria prepared above (each 1.2 × 10 9 cfu / ml) was added to 9 ml of BHI broth prepared newly. In addition, the number of viable and damaged bacteria in the medium is 1.2 × 10 8 cfu / ml, and 5 mg dissolved in DMSO
100 μl of / ml amsacrine solution was added. The final concentration of amsacrine was 50 μg / ml, and the final concentration of DMSO was 1%. Then, it incubated at 30 degreeC for 24 hours, 48 hours, or 72 hours, respectively.

損傷菌については、損傷菌体内に残存している活性を有するDNaseが損傷菌の染色体DNAに与える影響を調べるため、損傷菌懸濁液1mlを新しく調製した9mlのBHIブロスに加えた後、上記アムサクリン溶液の代りに100μlのDMSOを加え(DMSO終濃度1%)、30℃で72時間インキュベーションした。なお、生菌懸濁液1ml、及び損傷菌懸濁液1mlをコントロールとした。   For damaged bacteria, in order to examine the effect of DNase having the activity remaining in the damaged bacteria on the chromosomal DNA of the damaged bacteria, 1 ml of the damaged bacteria suspension was added to 9 ml of BHI broth prepared newly, and then Instead of the amsacrine solution, 100 μl of DMSO was added (DMSO final concentration 1%) and incubated at 30 ° C. for 72 hours. In addition, 1 ml of viable cell suspension and 1 ml of damaged cell suspension were used as controls.

1−3)DNAの抽出
各懸濁液を、4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を完全に除去した。ペレットに0.5mlの5mM EDTA溶液を加え、予め10mM塩化ナトリウム水溶液により5mg/mlに調製されたアクロモペプチダーゼ溶液(和光純薬社製、カタログ番号: 014-09661)20μlを加え、50℃で30分間放置した。その後、10mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)を0.5ml加え、さらに1250U/mlプロテイナーゼK(シグマ社製、E.C.3.4.21.64)を20μl加え、予め滅菌水により10%(w/v)に調製されたSDS溶液を400μl加えて、50℃で一夜処理した。
1-3) Extraction of DNA Each suspension was centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was completely removed. Add 0.5 ml of 5 mM EDTA solution to the pellet, add 20 μl of achromopeptidase solution (manufactured by Wako Pure Chemicals, catalog number: 014-09661) previously prepared to 5 mg / ml with 10 mM sodium chloride aqueous solution, and add it at 50 ° C. Left for 30 minutes. Thereafter, 0.5 ml of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) was added, and 20 μl of 1250 U / ml proteinase K (Sigma, EC 3.4.21.64) was added, and 10% (w / v) in advance with sterile water. 400 μl of the prepared SDS solution was added and treated overnight at 50 ° C.

前記各処理液を2ml用マイクロチューブ2本に半量ずつ分けて入れ、1Mトリス塩酸緩衝液(pH8.0)/飽和フェノール0.5mlを加え、15分間穏やかに混合した後、0.5mlのクロロホルムを加え、5分間穏やかに混合した。4℃で6,000×g、10分間冷却遠心分離し、上層の水層を、新しく用意した2ml容マイクロチューブに移し、3M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)を70μl、99.5%冷エタノールを1.21mlそれぞれ加えて穏やかに混合した。4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、0.4mlの70%冷エタノールで洗浄した。ペレットに0.5mlのTEバッファー(10mMトリス塩酸緩衝液、1mM EDTA・2Na)を加え、4℃で一夜放置してDNAを溶解した。   Half of each treatment solution is divided into two 2 ml microtubes, 1M Tris-HCl buffer (pH 8.0) / saturated phenol 0.5 ml is added, and after gently mixing for 15 minutes, 0.5 ml of chloroform is added. And gently mixed for 5 minutes. Centrifuge at 6,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., transfer the upper aqueous layer to a freshly prepared 2 ml microtube, and add 70 μl of 3M sodium acetate buffer (pH 5.2), 99.5% cold. 1.21 ml each of ethanol was added and gently mixed. After cooling and centrifuging at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, followed by washing with 0.4 ml of 70% cold ethanol. To the pellet, 0.5 ml of TE buffer (10 mM Tris-HCl buffer solution, 1 mM EDTA · 2Na) was added and left overnight at 4 ° C. to dissolve the DNA.

予め滅菌水により10mg/mlに調製したRNase(シグマ社製:EC.3.1.27.5)溶液を5μl加え、37℃で1時間インキュベーションした。フェノール/クロロホルム(1/1)溶液を0.25ml加え、10分間穏やかに混合し、クロロホルム0.25mlを更に加え、5分間穏やかに混合した。4℃で6,000×g、10分間冷却遠心分離し、上層の水層を新しい2ml容マイクロチューブに移し、3M酢酸ナトリウム水溶液を50μl、99.5%冷エタノールを1mlそれぞれ加えて穏やかに混合した。4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、0.4mlの70%冷エタノールで洗浄してペレットを乾燥させた。   5 μl of an RNase (Sigma: EC.3.1.27.5) solution previously prepared to 10 mg / ml with sterilized water was added and incubated at 37 ° C. for 1 hour. 0.25 ml of a phenol / chloroform (1/1) solution was added and mixed gently for 10 minutes, and further 0.25 ml of chloroform was added and gently mixed for 5 minutes. Centrifuge at 6,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., transfer the upper aqueous layer to a new 2 ml microtube, add 50 μl of 3M sodium acetate aqueous solution and 1 ml of 99.5% cold ethanol, and mix gently. did. After cooling and centrifuging at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. and removing the supernatant, the pellet was dried by washing with 0.4 ml of 70% cold ethanol.

乾燥させたペレットに125μlのTEバッファーを加え4℃で一夜放置することによりDNAを溶解させ、抽出DNAとした。精製DNA溶液の260nm及び280nmの吸光値(OD260、OD280:DNA溶液50μg/mlにおいてOD260=1.0、セル長1cm)を測定し、DNA濃度をOD260から算出し、精製DNAの純度をOD260/OD280により評価した。 125 μl of TE buffer was added to the dried pellet and allowed to stand at 4 ° C. overnight to dissolve the DNA, thereby obtaining extracted DNA. The absorbance values of the purified DNA solution at 260 nm and 280 nm (OD 260 , OD 280 : OD 260 = 1.0 at a DNA solution of 50 μg / ml, cell length 1 cm) were measured, the DNA concentration was calculated from OD 260 , and the purified DNA solution Purity was evaluated by OD 260 / OD 280 .

2.試験結果
1−3)により抽出した染色体DNAを0.8 %アガロースゲルを用いて電気泳動した。電気泳動完了後、アガロースゲルを1μg/mlエチジウムブロマイド水溶液に20分間浸積し、次いでイオン交換水で2回洗浄した後、UVトランスイルミネーター(波長254nm)により染色体DNAの切断の度合いを観察した。
2. Test results The chromosomal DNA extracted according to 1-3) was electrophoresed using a 0.8% agarose gel. After completion of electrophoresis, the agarose gel was immersed in an aqueous solution of 1 μg / ml ethidium bromide for 20 minutes, then washed twice with ion-exchanged water, and the degree of chromosomal DNA cleavage was observed with a UV transilluminator (wavelength 254 nm). .

上記各抽出DNAを電気泳動により解析した。結果を図1に示す。図1は、リステリア(損傷菌)の染色体DNAに与える損傷菌体内に保持されているDNaseの影響、及びリステリア(生菌及び損傷菌)の染色体DNAに与えるアムサクリンの影響を表す。   Each of the extracted DNAs was analyzed by electrophoresis. The results are shown in FIG. FIG. 1 shows the effect of DNase retained in damaged cells on the chromosomal DNA of Listeria (damaged bacteria) and the effect of amsacrine on the chromosomal DNA of Listeria (live and damaged bacteria).

その結果、リステリアの損傷菌懸濁液にアムサクリンを添加せずに、72時間までインキュベーションしても、ウェルに滞留した極めて長いDNA断片、及び19,329 bp付近に位置する長いDNA断片に関して、有意な差は見受けられず、損傷菌体内に活性が残存しているDNaseにより、リステリア損傷菌の染色体DNAはほとんど切断を受けていなかった。しかし、同損傷菌にアムサクリンを添加して72時間までインキュベーションすると、特にウェルに滞留した極めて長いDNA断片が明らかに減少し、リステリアの損傷菌体内に残存している活性のあるDNAジャイレース又はトポイソメラーゼを介して、アムサクリンが染色体DNAを至る所で切断状態とすることが示唆された。   As a result, there was a significant difference between the very long DNA fragment staying in the well and the long DNA fragment located around 19,329 bp even after incubation for 72 hours without adding amsacrine to the suspension of damaged Listeria. The chromosomal DNA of Listeria-damaged bacteria was hardly cleaved by DNase whose activity remained in the damaged cells. However, when amsacrine is added to the damaged bacteria and incubated for up to 72 hours, the extremely long DNA fragments that stay in the wells are clearly reduced, and active DNA gyrase or topoisomerase remaining in the damaged bacteria of Listeria It was suggested that amsacrine cuts chromosomal DNA everywhere.

また、リステリアの生菌懸濁液にアムサクリンを添加し、72時間までインキュベーションすると、24時間でウェルに滞留した極めて長いDNA断片、及び19,329 bp付近に位置する長いDNA断片が一時的に減少し、その後、インキュベーションを続けると、双方のDNA断片はインキュベーション時間に比例して増加した。これにより、アムサクリンは24時間経過時点で生菌の細胞壁を透過し、生菌内のDNAジャイレース又はトポイソメラーゼを介して染色体DNAを切断状態にするが、その中で、アムサクリンの作用を僅かしか受けていない、もしくはほとんど受けていないリステリアの残存した生菌が、再度インキュベーションすることにより増殖することが示唆された。   In addition, when amsacrine was added to viable suspension of Listeria and incubated for up to 72 hours, extremely long DNA fragments staying in the wells in 24 hours and long DNA fragments located around 19,329 bp were temporarily reduced, Thereafter, when the incubation was continued, both DNA fragments increased in proportion to the incubation time. As a result, amsacrine permeates the cell wall of living bacteria after 24 hours, and cleaves the chromosomal DNA through DNA gyrase or topoisomerase in the living bacteria. It was suggested that the remaining viable bacteria of the Listeria that had not been received or received substantially grew by re-incubation.

また、アムサクリンは黄色着色物質であり疎水性の極めて高い物質なので、1〜30分という短時間作用の場合、細胞壁の損傷のない親水性の高い生菌の細胞壁はほとんど透過せず生菌のペレットは白色であるが、損傷菌は細胞壁の損傷があり疎水性も増していることから、損傷菌の細胞壁は透過し、損傷菌のペレットは黄色を呈している。本実施例により、生菌又は損傷菌であっても、アムサクリンが細胞壁を透過すれば、菌体内のDNAジャイレース及び/又はトポイソメラーゼを介して染色体DNAを至るところで切断状態にすることが確認されたが、短時間作用なら損傷菌の染色体が穏和であるが選択的にランダムに切断されることになり、アムサクリン等の短時間のトポイソメラーゼ阻害剤による追加処理(例えば、EMA等のトポイソメラーゼ阻害剤で処理した後、さらに追加で処理)を行えば、PCR法を用いて生菌と損傷菌又は死菌を高感度に判別することが可能である。   In addition, since amsacrine is a yellow-colored substance and a very hydrophobic substance, in the case of a short time action of 1 to 30 minutes, the cell wall of a highly hydrophilic living cell without damage to the cell wall hardly penetrates and is a pellet of the living cell Is white, but the damaged bacteria have cell wall damage and increased hydrophobicity, so the cell walls of the damaged bacteria are permeated and the pellet of the damaged bacteria is yellow. According to the present example, it was confirmed that even if viable or damaged, if amsacrine penetrates the cell wall, the chromosomal DNA is cut everywhere via the DNA gyrase and / or topoisomerase in the cell. However, if it acts for a short time, the chromosome of the damaged bacterium is mild but will be selectively cleaved at random, and additional treatment with a short-time topoisomerase inhibitor such as amsacrine (for example, treatment with a topoisomerase inhibitor such as EMA) Then, if additional processing is performed, it is possible to discriminate between live bacteria, damaged bacteria, or dead bacteria with high sensitivity using the PCR method.

〔実施例2〕
DNAジャイレース阻害剤で処理した微生物の生菌と損傷菌の染色体DNAを用い、23SrRNA遺伝子をターゲットにしたPCR法による解析を行った。
[Example 2]
Analysis was carried out by PCR using the 23S rRNA gene as a target, using live and damaged chromosomal DNA treated with a DNA gyrase inhibitor.

1.試料の調製
1−1)生菌及び損傷菌の懸濁液の調製
グラム陰性細菌であるエンテロバクター・サカザキ(Enterobacter sakazakii ATCC 51329株;以下、「エンテロバクター」と略記することがある)をBHIブロスを用いて37℃で培養し、対数増殖後期の培養液40mlを4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を除去した。菌体に生理食塩水40mlを加えてよく攪拌し、同様に冷却遠心分離し、上清を除去した後、菌体に10mlの生理食塩水を加え、生菌懸濁液とした。この生菌懸濁液の生菌数を標準寒天平板培地により測定したところ、4.4×108cfu/mlであった。
1. Preparation of Sample 1-1) Preparation of Live and Damaged Suspensions Gram-negative bacteria Enterobacter sakazakii ATCC 51329 (hereinafter sometimes abbreviated as “Enterobacter”) may be used as BHI broth. Was cultured at 37 ° C., and 40 ml of the culture solution at the late logarithmic growth was cooled and centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was removed. After adding 40 ml of physiological saline to the cells and stirring well, similarly cooling and centrifuging and removing the supernatant, 10 ml of physiological saline was added to the cells to obtain a viable cell suspension. When the viable cell count of this viable cell suspension was measured with a standard agar plate medium, it was 4.4 × 10 8 cfu / ml.

また、上記生菌懸濁液1mlを1.5mlマイクロチューブに入れ、沸騰水に50秒浸積後、氷水により急冷して損傷菌懸濁液を調製した。
リステリア・モノサイトゲネスJCM 2873の生菌懸濁液及び損傷菌懸濁液を、実施例1と同様にして調製した。尚、生菌懸濁液中の生菌数は4.0×108cfu/mlであった。
Moreover, 1 ml of the above-mentioned viable cell suspension was placed in a 1.5 ml microtube, immersed in boiling water for 50 seconds, and then rapidly cooled with ice water to prepare a damaged cell suspension.
A viable cell suspension and a damaged cell suspension of Listeria monocytogenes JCM 2873 were prepared in the same manner as in Example 1. The viable cell count in the viable cell suspension was 4.0 × 10 8 cfu / ml.

1−2)DNAジャイレース阻害剤(シプロフロキサシン)処理
エンテロバクター(生菌及び損傷菌)懸濁液、及びリステリア(生菌及び損傷菌)懸濁液のそれぞれ各1mlづつを分取し、9mlの新しく調製したBHIブロスに加え(培地中のエンテロバクターの生菌及び損傷菌の菌数は、それぞれ4.4×107cfu/ml、4.4×107cfu/ml、リステリアの生菌及び損傷菌の菌数は、4.0×107cfu/ml、4.0×107cfu/ml)、シプロフロキサシン溶液(130μg/ml;生理食塩水で溶解)2mlをそれぞれに添加した。
1-2) DNA gyrase inhibitor (ciprofloxacin) treatment 1 ml each of the suspension of Enterobacter (live and damaged) suspension and Listeria (live and damaged) suspension , In addition to 9 ml of freshly prepared BHI broth (the numbers of viable and damaged Enterobacter in the medium are 4.4 × 10 7 cfu / ml, 4.4 × 10 7 cfu / ml, Listeria The number of viable bacteria and damaged bacteria is 4.0 × 10 7 cfu / ml, 4.0 × 10 7 cfu / ml), and 2 ml of ciprofloxacin solution (130 μg / ml; dissolved in physiological saline). Added to.

損傷菌については、損傷菌体内に残存している活性を有するDNaseが損傷菌の染色体DNAに与える影響を調べるため、エンテロバクター及びリステリアの各損傷菌懸濁液1mlを新しく調製した9mlのBHIブロスにそれぞれ加えた後、上記シプロフロキサシン溶液の代わりに生理食塩水2 mlを加えたものを用意した。
その後、エンテロバクター(生菌及び損傷菌)は37℃で1時間30分、3時間30分、5時間又は72時間培養した懸濁液をそれぞれ調製した。また、リステリア(生菌及び損傷菌)は30℃で1時間30分、3時間30分、5時間又は72時間培養した懸濁液をそれぞれ調製した。さらに、0時間培養に相当するコントロールとして、エンテロバクター、リステリアの各々の生菌及び損傷菌懸濁液を、シプロフロキサシン未添加生菌懸濁液、シプロフロキサシン未添加損傷菌懸濁液とした。
For the damaged bacteria, in order to examine the effect of DNase having the activity remaining in the damaged bacteria on the chromosomal DNA of the damaged bacteria, 9 ml of BHI broth prepared freshly from each 1 ml of each suspension of damaged bacteria of Enterobacter and Listeria Then, 2 ml of physiological saline was added in place of the ciprofloxacin solution.
Thereafter, Enterobacter (live bacteria and damaged bacteria) were each prepared at 37 ° C. for 1 hour 30 minutes, 3 hours 30 minutes, 5 hours or 72 hours. In addition, Listeria (live bacteria and damaged bacteria) were respectively prepared as suspensions cultured at 30 ° C. for 1 hour 30 minutes, 3 hours 30 minutes, 5 hours, or 72 hours. Furthermore, as a control corresponding to 0-hour culture, each suspension of viable bacteria and damaged bacteria of Enterobacter and Listeria was suspended in viable suspension without addition of ciprofloxacin and suspension of damaged bacteria without addition of ciprofloxacin. Liquid.

各懸濁液を、4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を完全に除去してペレットを回収した。エンテロバクター、及びリステリアそれぞれについて、以下の方法でDNAを抽出した。   Each suspension was cooled and centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was completely removed to recover the pellet. For each of Enterobacter and Listeria, DNA was extracted by the following method.

1−3)DNAの抽出
エンテロバクターのDNAの抽出は、下記の方法により行った。
0.5mlの10mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0)を前記ペレットに加え、10μlの1250U/mlプロテイナーゼK(シグマ社製:EC.3.4.21.64)を加え、予め滅菌水により10%(w/v)に調製されたSDS溶液200μlを加え、50℃で一夜処理した。この処理液に、1Mトリス塩酸緩衝液(pH8.0)/飽和フェノール0.5mlを加え、15分間穏やかに混合した後、0.5mlのクロロホルムを加え、5分間穏やかに混合した。4℃で6,000×g、10分間冷却遠心分離し、上層の水層を、新しく用意した2ml容マイクロチューブに移し、3M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)を70μl、99.5%冷エタノール1.29 ml加え、穏やかに混合した。4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、0.4mlの70%冷エタノールで洗浄した。ペレットに0.5mlのTEバッファー(10mMトリス塩酸緩衝液、1mM EDTA・2Na)を入れ、4℃で一夜放置してDNAを溶解した。
1-3) Extraction of DNA Extraction of Enterobacter DNA was performed by the following method.
0.5 ml of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) was added to the pellet, 10 μl of 1250 U / ml proteinase K (Sigma: EC.3.4.21.64) was added, and 10% (w / 200 μl of the prepared SDS solution was added to v) and treated at 50 ° C. overnight. 1 M Tris-HCl buffer (pH 8.0) / saturated phenol 0.5 ml was added to this treatment solution, and after gently mixing for 15 minutes, 0.5 ml of chloroform was added and gently mixed for 5 minutes. Centrifuge at 6,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., transfer the upper aqueous layer to a freshly prepared 2 ml microtube, and add 70 μl of 3M sodium acetate buffer (pH 5.2), 99.5% cold. Add 1.29 ml of ethanol and mix gently. After cooling and centrifuging at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, followed by washing with 0.4 ml of 70% cold ethanol. The pellet was charged with 0.5 ml of TE buffer (10 mM Tris-HCl buffer, 1 mM EDTA · 2Na) and left overnight at 4 ° C. to dissolve the DNA.

予め滅菌水により10mg/mlに調製したRNase(シグマ社製:EC.3.1.27.5)溶液5μlを加え、37℃で1時間インキュベーションした。フェノール/クロロホルム(1/1)溶液を0.25ml加え、10分間穏やかに混合し、クロロホルム0.25mlを更に加え、5分間穏やかに混合した。4℃で6,000×g、10分間冷却遠心分離し、上層の水層を新しい2ml容マイクロチューブに移し、3M酢酸ナトリウム水溶液を50μl、99.5%冷エタノール1mlそれぞれを加え、穏やかに混合した。4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、0.4mlの70%冷エタノールで洗浄しペレットを乾燥させた。   5 μl of an RNase (Sigma: EC.3.1.27.5) solution prepared in advance to 10 mg / ml with sterilized water was added and incubated at 37 ° C. for 1 hour. 0.25 ml of a phenol / chloroform (1/1) solution was added and mixed gently for 10 minutes, and further 0.25 ml of chloroform was added and gently mixed for 5 minutes. Centrifuge at 6,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., transfer the upper aqueous layer to a new 2 ml microtube, add 50 μl of 3M sodium acetate aqueous solution and 1 ml of 99.5% cold ethanol, and mix gently. did. After cooling and centrifuging at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. and removing the supernatant, the pellet was dried by washing with 0.4 ml of 70% cold ethanol.

乾燥させたペレットに125μlのTEバッファーを加え4℃で一夜放置することによりDNAを溶解させ、抽出DNAとした。精製DNA溶液の260nm及び280nmの吸光値(OD260、OD280:DNA溶液50μg/mlにおいてOD260=1.0、セル長1cm)を測定し、DNA濃度をOD260から算出し、精製DNAの純度をOD260/OD280により評価した。 125 μl of TE buffer was added to the dried pellet and allowed to stand at 4 ° C. overnight to dissolve the DNA, thereby obtaining extracted DNA. The absorbance values of the purified DNA solution at 260 nm and 280 nm (OD 260 , OD 280 : OD 260 = 1.0 at a DNA solution of 50 μg / ml, cell length 1 cm) were measured, the DNA concentration was calculated from OD 260 , and the purified DNA solution Purity was evaluated by OD 260 / OD 280 .

なお、リステリアのDNAの抽出は、実施例1の「1−3)DNAの抽出」の方法に準じて行った。   The extraction of Listeria DNA was performed according to the method of “1-3) DNA extraction” in Example 1.

1−4)PCR増幅産物の電気泳動
1−3)により抽出した染色体DNAを0.8 %アガロースゲルを用いて電気泳動した。電気泳動完了後、アガロースゲルを1μg/mlエチジウムブロマイド水溶液に20分間浸積し、次いでイオン交換水で2回洗浄した後、UVトランスイルミネーター(波長254nm)により染色体DNAの切断の度合いを観察した。
1-4) Electrophoresis of PCR amplification product The chromosomal DNA extracted in 1-3) was electrophoresed using a 0.8% agarose gel. After completion of electrophoresis, the agarose gel was immersed in an aqueous solution of 1 μg / ml ethidium bromide for 20 minutes, then washed twice with ion-exchanged water, and the degree of chromosomal DNA cleavage was observed with a UV transilluminator (wavelength 254 nm). .

2.試験方法(23SrRNA遺伝子をターゲットにしたPCR、及び電気泳動)
2−1)PCRマスターミックスの調製
下記の組成によりマスターミックス(全量50μl)を調製した。
・Ex-Taq(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):0.25μl
・10×Ex-Taq Buffer(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):5μl
・dNTP mixture(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):4μl
・5pmol/μl、配列番号1(23S−F)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号2(23S−R)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号3(23S−MF)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号4(23S−MR)DNA:2.5μl
・2×SYBA Green (BMA社製、カタログ番号:50513):10μl
・滅菌水:15.75μl
・鋳型DNA(15ng/μl):10μl
尚、配列番号1、2のプライマーは、23S rRNAのほぼ全領域を増幅するためのプライマーであり、およそ2840bpの増幅断片がグラム陰性細菌を中心に得られる。配列番号3、4のプライマーは23S rRNAの中央領域に相当し、約900bpの増幅断片がグラム陽性細菌(グラム陰性細菌も増幅する)から得られる。
2. Test method (PCR and electrophoresis targeting the 23S rRNA gene)
2-1) Preparation of PCR Master Mix A master mix (total amount 50 μl) was prepared according to the following composition.
・ Ex-Taq (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 0.25 μl
・ 10 × Ex-Taq Buffer (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 5 μl
・ DNTP mixture (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 4μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 1 (23S-F) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 2 (23S-R) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 3 (23S-MF) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 4 (23S-MR) DNA: 2.5 μl
2 × SYBA Green (manufactured by BMA, catalog number: 50513): 10 μl
・ Sterile water: 15.75 μl
Template DNA (15 ng / μl): 10 μl
The primers of SEQ ID NOs: 1 and 2 are primers for amplifying almost the entire region of 23S rRNA, and an amplified fragment of about 2840 bp is obtained mainly from gram-negative bacteria. The primers of SEQ ID NOs: 3 and 4 correspond to the central region of 23S rRNA, and an amplified fragment of about 900 bp is obtained from a gram positive bacterium (also amplifies a gram negative bacterium).

2−2)23SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
エンテロバクターの23S rRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイルは表1に示すとおりである。
2-2) PCR thermal cycle profile for 23S rRNA gene amplification The PCR thermal cycle profile for 23S rRNA gene amplification of Enterobacter is as shown in Table 1.

Figure 2008079617
Figure 2008079617

リステリアの23S rRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイルは表2に示すとおりである。   The PCR thermal cycle profile for 23S rRNA gene amplification of Listeria is as shown in Table 2.

Figure 2008079617
Figure 2008079617

2−3)PCR反応
前記1−3)で調製した各DNA溶液を、TEバッファーで15ng/μlに希釈し、その10μlを前記2−1)の鋳型DNAとして用いた。すなわち、50μlのPCR反応液中に150ngの鋳型DNAを含む。ネガティブコントロールとしてはTEバッファー10μlを用いた。
2-3) PCR reaction Each DNA solution prepared in 1-3) was diluted to 15 ng / μl with TE buffer, and 10 μl thereof was used as the template DNA in 2-1). That is, 150 ng of template DNA is contained in 50 μl of the PCR reaction solution. As a negative control, 10 μl of TE buffer was used.

前記2−2)で示したPCRサーマルサイクルプロファイルに従い、リアルタイムPCR装置i Cycler(バイオラッド社製、機種番号:iQ)を用いて、PCR反応、及び増幅産物のTM解析(融解温度解析)を行った。リアルタイムPCRのスレッシュホールド値(境界値)は、0サイクル〜10サイクルまでのSYBA Greenによる蛍光量の標準偏差SDに10を乗じた値とした。また、各リアルタイムPCR増幅曲線において、スレッシュホールド値を超えるサイクル数を、以下「Ct値」と略記する。   In accordance with the PCR thermal cycle profile shown in 2-2) above, PCR reaction and TM analysis (melting temperature analysis) of amplification products are performed using a real-time PCR device i Cycler (manufactured by Bio-Rad, model number: iQ). It was. The threshold value (boundary value) of real-time PCR was a value obtained by multiplying the standard deviation SD of the fluorescence amount by SYBA Green from 0 to 10 cycles by 10. In each real-time PCR amplification curve, the number of cycles exceeding the threshold value is hereinafter abbreviated as “Ct value”.

3.試験結果
本実施例における試験結果を図2〜図11に示す。図2は、エンテロバクター(損傷菌)の染色体DNAに与える菌体内保持DNaseの影響を示している。図3は、同菌(生菌及び損傷菌)の染色体DNAに与えるシプロフロキサシンの影響を示している。図4は、リステリア(損傷菌)の染色体DNAに与える損傷菌体内保持DNaseの影響を示している。図5は、及び同菌(生菌及び損傷菌)の染色体DNAに与える同薬剤の影響を示している。
3. Test Results Test results in this example are shown in FIGS. FIG. 2 shows the effect of intracellular DNase on the chromosomal DNA of Enterobacter (damaged bacteria). FIG. 3 shows the effect of ciprofloxacin on the chromosomal DNA of the same bacterium (live and damaged). FIG. 4 shows the effect of damaged DNase retained on the chromosomal DNA of Listeria (damaged bacteria). FIG. 5 shows the effect of the drug on the chromosomal DNA of the same bacteria (live bacteria and damaged bacteria).

また、図6は、シプロフロキサシン処理されたエンテロバクター生菌の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR曲線を示している。図7は、図6における増幅産物のTMパターン解析を示している。同様に、同薬剤で処理された同菌損傷菌のリアルタイムPCR曲線及び増幅産物のTMパターン解析結果を図8、及び図9にそれぞれ示す。さらに、同薬剤で処理されたリステリア生菌及び損傷菌のリアルタイムPCR曲線を図10、及び図11にそれぞれ示す。   FIG. 6 shows a real-time PCR curve targeting the 23S rRNA gene of viable Enterobacter treated with ciprofloxacin. FIG. 7 shows a TM pattern analysis of the amplification product in FIG. Similarly, FIG. 8 and FIG. 9 show the real-time PCR curve and the TM pattern analysis result of the amplification product of the same-damaged bacterium treated with the same drug, respectively. Furthermore, real-time PCR curves of live Listeria and damaged bacteria treated with the same drug are shown in FIGS. 10 and 11, respectively.

図2より、エンテロバクター損傷菌体内に保持されているDNaseにより、損傷菌染色体DNAは72時間かけてわずかに切断されていることが確認された。しかしながら、図3より、損傷菌にシプロフロキサシンを1.5〜5時間作用させても上記DNaseより遥かに強いDNA切断現象が見受けられた。生菌の場合、19329 bp付近の長い染色体D
NA断片が逆に増加し、シプロフロキサシンを短時間作用させることにより、バクテリアDNAジャイレースを介して生菌より損傷菌の染色体DNAをより切断していることが確認された。
図4が示すように、損傷菌染色体DNAは、19329bp付近の染色体DNA由来の長い断片では、72時間かけてもリステリア損傷菌体内に保持されているDNaseによるDNA切断現象はほとんど見受けられなかった。しかしながら、図5が示すように、損傷菌にシプロフロキサシンを72時間作用させると、上記DNaseにより、はるかに強いDNA切断現象が見受けられた。生菌へのシプロフロキサシンの作用効果も同様と解釈される。
From FIG. 2, it was confirmed that the damaged chromosomal DNA was slightly cleaved over 72 hours by DNase retained in Enterobacter damaged cells. However, from FIG. 3, even when ciprofloxacin was allowed to act on damaged bacteria for 1.5 to 5 hours, a DNA cleavage phenomenon much stronger than that of DNase was observed. For live bacteria, long chromosome D around 19329 bp
On the contrary, the NA fragment increased, and it was confirmed that the chromosomal DNA of the damaged bacterium was cut more than the living bacterium through bacterial DNA gyrase by allowing ciprofloxacin to act for a short time.
As shown in FIG. 4, the damaged bacterial chromosomal DNA was a long fragment derived from chromosomal DNA near 19329 bp, and DNA cleavage by DNase retained in the Listeria-damaged bacterial body was hardly observed even over 72 hours. However, as shown in FIG. 5, when ciprofloxacin was allowed to act on damaged bacteria for 72 hours, a much stronger DNA cleavage phenomenon was observed due to the DNase. The effect of ciprofloxacin on live bacteria is interpreted as well.

また、エンテロバクターの生菌、損傷菌ともに、72時間シプロフロキサシンを作用させると、PCRが大幅に抑制されたが、Ct(生菌;Cip72時間)−Ct(生菌;Cip未)=13、及びCt(損傷菌;Cip72時間)−Ct(損傷菌;Cip未)=17に示されるように、損傷菌の方がよりPCRが抑制された。すなわち、27サイクルでPCRを打ち切った場合、生菌由来のPCRは陽性、損傷菌由来のPCRは陰性と判断されるため、シプロフロキサシンにより生菌と損傷菌を識別できることが確認された。リステリアについても、同様に、図10、図11にそれぞれ示すように、20サイクルでPCRを打ち切った場合、生菌由来のPCRは陽性、損傷菌由来のPCRは陰性と判断されるため、同薬剤によりリステリアに関しても生菌と損傷菌が識別できることが確認された。   In addition, when ciprofloxacin was allowed to act for 72 hours for both enterobacter live bacteria and damaged bacteria, PCR was greatly suppressed, but Ct (live bacteria; Cip 72 hours) −Ct (live bacteria; Cip not) = 13 and Ct (damaged bacteria; Cip 72 hours) −Ct (damaged bacteria; Cip not) = 17, PCR was suppressed more in the damaged bacteria. That is, when PCR was terminated in 27 cycles, it was judged that PCR derived from live bacteria was positive, and PCR derived from damaged bacteria was negative. Thus, it was confirmed that ciprofloxacin can distinguish live and damaged bacteria. Similarly, for Listeria, as shown in FIGS. 10 and 11, when PCR is terminated in 20 cycles, it is determined that PCR derived from live bacteria is positive and PCR derived from damaged bacteria is negative. As a result, it was confirmed that live bacteria and damaged bacteria could be distinguished from Listeria.

図7及び図9に示されるように、シプロフロキサシンを72時間作用させたエンテロバクター・サカザキ生菌と損傷菌の染色体DNAのPCR増幅産物のTMパターン解析により、生菌のPCR増幅産物は、ターゲットである23S rRNA遺伝子に相当するが、損傷菌のPCR増幅産物はターゲットとしている増幅産物ではないと推定される。損傷菌のPCR増幅産物は、鋳型DNAの23S rRNA遺伝子の内部に複数の切断が生じたため、結果として23S rRNAの一部の領域が増幅されたと考えられる。以上のように、シプロフロキサシン処理により、PCRによる生菌と損傷菌の識別が可能であることが示された。   As shown in FIG. 7 and FIG. 9, the PCR amplification product of the living bacteria was determined by the TM pattern analysis of the PCR amplification products of the chromosomal DNA of the enterobacter Sakazaki viable bacteria and the damaged bacteria treated with ciprofloxacin for 72 hours. Although it corresponds to the target 23S rRNA gene, it is presumed that the PCR amplification product of the damaged bacterium is not the target amplification product. The PCR amplification product of the damaged bacterium is considered to have amplified a part of the 23S rRNA as a result because a plurality of cleavages occurred within the 23S rRNA gene of the template DNA. As described above, it was shown that viable bacteria and damaged bacteria can be distinguished by PCR by ciprofloxacin treatment.

〔実施例3〕
EMAで処理した微生物の生菌と損傷菌の染色体DNAを用い、16SrRNA遺伝子又は23SrRNA遺伝子をターゲットにしたPCR法による解析を行った。
Example 3
Using the chromosomal DNA of microorganisms and damaged bacteria treated with EMA, analysis was performed by PCR method targeting 16SrRNA gene or 23SrRNA gene.

1.試料の調製
1−1)グラム陰性細菌(生菌及び損傷菌)懸濁液の調製
大腸菌DH5α(以下、「大腸菌」と略記することがある)、シトロバクター・コーセリ(Citrobacter koseri JCM 1658;以下、「シトロバクター」と略記することがある)、サルモネラ・エンテリティディス(Salmonella enteritidis IID 604;以下、「サルモネラ」と略記することがある)、クレブシェラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca JCM 1665;以下、「クレブシェラ」と略記することがある)を、BHIブロスを用いて37℃で培養し、対数増殖後期の培養液40mlを4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、生理食塩水40mlを入れよく攪拌し、同様に冷却遠心分離し、上清を除去した後、菌体に10mlの生理食塩水を加え、生菌懸濁液とした。これらの生菌懸濁液の生菌数は、大腸菌:3.2×108cfu/ml、シトロバクター:6.7×107cfu/ml、サルモネラ:1.9×108cfu/ml、クレブシェラ:4.8×108cfu/mlであった。
1. Preparation of Sample 1-1) Preparation of Gram-Negative Bacteria (Live and Damaged Bacteria) Suspension Escherichia coli DH5α (hereinafter sometimes abbreviated as “Escherichia coli”), Citrobacter koseri JCM 1658; "Citrobacter" may be abbreviated), Salmonella enteritidis IID 604 (hereinafter abbreviated as "Salmonella"), Klebsiella oxytoca JCM 1665; After culturing at 37 ° C. using BHI broth, 40 ml of the late-logarithmic growth medium was cooled and centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., and the supernatant was removed. Then, 40 ml of physiological saline was added, stirred well, centrifuged in the same manner, and the supernatant was removed. Then, 10 ml of physiological saline was added to the cells to obtain a viable cell suspension. The viable cell counts of these viable cell suspensions were E. coli: 3.2 × 10 8 cfu / ml, Citrobacter: 6.7 × 10 7 cfu / ml, Salmonella: 1.9 × 10 8 cfu / ml, Klebshella: 4.8 × 10 8 cfu / ml.

また、各生菌懸濁液1mlを1.5mlマイクロチューブに入れ、沸騰水に50秒浸積後、氷水により急冷して損傷菌懸濁液を調製した。   Moreover, 1 ml of each viable cell suspension was put into a 1.5 ml microtube, immersed in boiling water for 50 seconds, and then rapidly cooled with ice water to prepare a damaged cell suspension.

1−2)グラム陽性細菌(生菌及び損傷菌)懸濁液の調製
バチルス・セレウス(Bacillus cereus JCM 2152;以下、「バチルス」と略記することがある)、及びスタフィロコッカス・エピダーミディス(Staphylococcus epidermidis KD;以下、「スタフィロコッカス」と略記することがある)を37℃で、また、リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes JCM 2873;以下、「リステリア」と略記することがある)を30℃で、それぞれBHIブロスで培養した。対数増殖期の各培養液40ml(バチルスに関しては栄養型細胞)を4℃で8,000×g、15分間冷却遠心分離し、上清を除去した後、生理食塩水40mlを入れてよく攪拌し、同様に冷却遠心分離し、上清を除去した後、菌体に10mlの生理食塩水を加え、生菌懸濁液とした。この生菌懸濁液の生菌数は、バチラス:3.0×107cfu/ml、リステリア:1.3×108cfu/ml、スタフィロコッカス:1.1×106cfu/mlであった。
また、各生菌懸濁液1mlを1.5mlマイクロチューブに入れ、沸騰水に50秒浸積後、氷水により急冷して損傷菌懸濁液を調製した。
1-2) Preparation of suspension of Gram-positive bacteria (live and damaged bacteria) Bacillus cereus (Bacillus cereus JCM 2152; hereinafter, may be abbreviated as “Bacillus”), and Staphylococcus epidermidis KD; hereinafter abbreviated as “staphylococcus”) at 37 ° C., and Listeria monocytogenes JCM 2873; hereinafter abbreviated as “listeria”) at 30 ° C. Each was cultured in BHI broth. 40 ml of each culture solution in the logarithmic growth phase (vegetative cells for Bacillus) was centrifuged at 8,000 × g for 15 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, and 40 ml of physiological saline was added and stirred well. Similarly, after cooling and centrifuging and removing the supernatant, 10 ml of physiological saline was added to the cells to obtain a viable cell suspension. The viable cell count of this viable cell suspension was Bacillus: 3.0 × 10 7 cfu / ml, Listeria: 1.3 × 10 8 cfu / ml, Staphylococcus: 1.1 × 10 6 cfu / ml there were.
Moreover, 1 ml of each viable cell suspension was put into a 1.5 ml microtube, immersed in boiling water for 50 seconds, and then rapidly cooled with ice water to prepare a damaged cell suspension.

2.試験方法
2−1)EMA処理及び可視光照射工程
1000μg/mlとなるようにEMA(シグマ社製、カタログ番号:E 2028)を滅菌水に溶解し、0.45 μmのマイクロフィルターによりろ過したEMA水溶液を、前記グラム陰性細菌(生菌及び損傷菌)、及びグラム陽性細菌(生菌及び損傷菌)の各懸濁液1mlに10μlずつ添加し、遮光下で、4℃、30分間放置した。その後、各懸濁液を氷上に置き、懸濁液から20cmの距離に設置した500Wの可視光線(FLOOD PRF:100V、500W、岩崎電気社製)を10分間照射した。以上のEMA溶液を添加し、可視光線を照射する工程を、「EMA処理」と略記することがある。別途、前記グラム陰性細菌(生菌及び損傷菌)及び前記グラム陽性細菌(生菌及び損傷菌)の懸濁液各1mlにEMA溶液の代りに10μlの滅菌水を加え、以下EMA処理と同様に処理した。
2. Test Method 2-1) EMA Treatment and Visible Light Irradiation Step EMA (Sigma, catalog number: E 2028) was dissolved in sterilized water so as to be 1000 μg / ml, and filtered through a 0.45 μm microfilter. 10 μl of the aqueous solution was added to 1 ml of each suspension of the gram-negative bacteria (live bacteria and damaged bacteria) and gram-positive bacteria (live bacteria and damaged bacteria), and allowed to stand at 4 ° C. for 30 minutes in the dark. Thereafter, each suspension was placed on ice, and irradiated with 500 W visible light (FLOOD PRF: 100 V, 500 W, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) placed at a distance of 20 cm from the suspension for 10 minutes. The process of adding the above EMA solution and irradiating visible light may be abbreviated as “EMA treatment”. Separately, 10 μl of sterilized water is added instead of the EMA solution to each 1 ml of the suspension of the Gram negative bacteria (live bacteria and damaged bacteria) and the Gram positive bacteria (live bacteria and damaged bacteria). Processed.

2−2)DNA抽出
前記グラム陰性細菌及びグラム陽性細菌の生菌、損傷菌(それぞれEMA未処理及びEMA処理)の入ったマイクロチューブを4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離した。各マイクロチューブに990μlの生理食塩水を加えよく攪拌した後、2mlマイクロチューブに全量移し、4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した。以下、実施例1、「1−3)DNAの抽出」と同様にしてDNAを抽出し、DNA濃度の測定及び純度の評価を行った。
2-2) DNA extraction A microtube containing live and damaged bacteria of gram-negative and gram-positive bacteria (untreated with EMA and treated with EMA, respectively) was cooled and centrifuged at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. . After adding 990 μl of physiological saline to each microtube and stirring well, the whole amount was transferred to a 2 ml microtube, and cooled and centrifuged at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., and the supernatant was removed. Thereafter, DNA was extracted in the same manner as in Example 1, “1-3) DNA extraction”, and the DNA concentration was measured and the purity was evaluated.

3.16SrRNA遺伝子、又は23SrRNA遺伝子をターゲットにしたPCR
3−1)PCRマスターミックスの調製
3.16S rRNA gene or PCR targeting 23S rRNA gene
3-1) Preparation of PCR master mix

下記の組成によりマスターミックス(全量50μl)を調製した。
・Ex-Taq(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):0.25μl
・10×Ex-Taq Buffer(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):5μl
・dNTP mixture(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):4μl
・5pmol/μl、配列番号1(23S−F)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号2(23S−R)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号3(23S−MF)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号4(23S−MR)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号5(16S−F)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号6(16S−R)DNA:2.5μl
・2×SYBA Green (BMA社製、カタログ番号:50513):10μl
・滅菌水:15.75μl
・鋳型DNA(15ng/μl):10μl
A master mix (total amount 50 μl) was prepared with the following composition.
・ Ex-Taq (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 0.25 μl
・ 10 × Ex-Taq Buffer (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 5 μl
・ DNTP mixture (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 4μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 1 (23S-F) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 2 (23S-R) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 3 (23S-MF) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 4 (23S-MR) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 5 (16S-F) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 6 (16S-R) DNA: 2.5 μl
2 × SYBA Green (manufactured by BMA, catalog number: 50513): 10 μl
・ Sterile water: 15.75 μl
Template DNA (15 ng / μl): 10 μl

3−2)16SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
各細菌の16S rRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイルは表3に示すとおりである。
3-2) PCR thermal cycle profile for 16S rRNA gene amplification PCR thermal cycle profile for 16S rRNA gene amplification of each bacterium is as shown in Table 3.

Figure 2008079617
Figure 2008079617

3−3)23SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
各細菌の23S rRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイルは表4(グラム陰性細菌)、表5(グラム陽性細菌)に示すとおりである。
3-3) PCR thermal cycle profile for 23S rRNA gene amplification PCR thermal cycle profile for 23S rRNA gene amplification of each bacterium is as shown in Table 4 (Gram negative bacteria) and Table 5 (Gram positive bacteria).

Figure 2008079617
Figure 2008079617

Figure 2008079617
Figure 2008079617

3−4)PCR反応
前記2−2)で調製した各DNA溶液を、TEバッファーにより15ng/μlに希釈し、その10μlを前記3−1)の鋳型DNAとして用いた。すなわち、50μlのPCR反応液中に150ngの鋳型DNAを含む。ネガティブコントロールとしてはTEバッファー10μlを用いた。
3-4) PCR reaction Each DNA solution prepared in 2-2) above was diluted to 15 ng / μl with TE buffer, and 10 μl thereof was used as the template DNA in 3-1). That is, 150 ng of template DNA is contained in 50 μl of the PCR reaction solution. As a negative control, 10 μl of TE buffer was used.

前記3−2)、又は3−3)で示したPCRサーマルサイクルプロファイルに従い、リアルタイムPCR装置i Cycler(バイオラッド社製、機種番号:iQ)を用いて、PCR反応、及び増幅産物のTM解析(融解温度解析)を行った。リアルタイムPCRのスレッシュホールド値(境界値)及びCt値の算出は、実施例2、2−3)と同様である。
3−5)PCR増幅産物のアガロースゲル電気泳動
In accordance with the PCR thermal cycle profile shown in 3-2) or 3-3) above, PCR analysis and TM analysis of amplification products using a real-time PCR apparatus iCycler (Biorad, model number: iQ) ( Melting temperature analysis). The calculation of threshold values (boundary values) and Ct values for real-time PCR is the same as in Examples 2 and 2-3).
3-5) Agarose gel electrophoresis of PCR amplification products

Seakem GTG アガロース(FMC社製、カタログ番号:50070)とTAEバッファー(Tris4.84g/l、酢酸1.142ml/l、EDTA・2Na0.149g/l)により0.8%アガロースゲルを作製し、マーカーとしてλ-EcoT14 I digest(宝酒造社製、Code:3401)及び100bp DNA Ladder(宝酒造社製、Code:3407A)を用い、グラム陰性細菌、及びグラム陽性細菌に関してそれぞれ、各PCR反応溶液10μlをウェルに注入し、電気泳動を行い、ブロムフェノールブルー(BPB)がゲルを9割程度泳動した時点で電気泳動を終了させた。   A 0.8% agarose gel was prepared using Seakem GTG agarose (manufactured by FMC, catalog number: 50070) and TAE buffer (Tris 4.84 g / l, acetic acid 1.142 ml / l, EDTA · 2Na 0.149 g / l), and marker Λ-EcoT14 I digest (Takara Shuzo Co., Ltd., Code: 3401) and 100 bp DNA Ladder (Takara Shuzo Co., Ltd., Code: 3407A) were used, and 10 μl of each PCR reaction solution was added to each well for Gram-negative bacteria and Gram-positive bacteria. The gel was injected and subjected to electrophoresis, and the electrophoresis was terminated when bromphenol blue (BPB) migrated about 90% of the gel.

1μg/mlのエチジウムブロマイド水溶液に、電気泳動後のゲルを20分間浸積し、イオン交換水で2回洗浄し後、UVトランスイルミネーター(254nm)によりPCR増幅産物を観察した。   The gel after electrophoresis was immersed in 1 μg / ml ethidium bromide aqueous solution for 20 minutes, washed twice with ion-exchanged water, and then the PCR amplification product was observed with a UV transilluminator (254 nm).

4.試験結果
細菌懸濁液1mlを入れた1.5mlマイクロチューブを沸騰水に浸漬したときの温度の経時変化を図12に示す。図12から、損傷菌懸濁液の調製における沸騰水50秒浸積は、72〜75℃、15〜16秒の高温短時間殺菌(HTST殺菌)より、やや激しく加熱処理した方法であり、従って、超高温瞬間殺菌(UHT殺菌)と同等の加熱処理に相当することがわかる。
4). Test Results FIG. 12 shows the change in temperature over time when a 1.5 ml microtube containing 1 ml of bacterial suspension is immersed in boiling water. From FIG. 12, the soaking of boiling water for 50 seconds in the preparation of the damaged bacteria suspension is a method of heat treatment slightly more intense than the high-temperature short-time sterilization (HTST sterilization) at 72 to 75 ° C. and 15 to 16 seconds. It can be seen that this corresponds to heat treatment equivalent to ultra-high temperature instant sterilization (UHT sterilization).

16SrRNA遺伝子をターゲットにした生菌、損傷菌の識別結果を図13に、及び23SrRNA遺伝子をターゲットにした生菌、損傷菌の識別結果を図14、図15にそれぞれ示す。図13〜15において、各細菌のPCR反応溶液は、生菌懸濁液・EMA未処理、生菌懸濁液・EMA処理、損傷菌懸濁液・EMA未処理、損傷菌懸濁液・EMA処理の順番でゲルにロードされている。   FIG. 13 shows the identification results of live bacteria and damaged bacteria targeting 16SrRNA gene, and FIGS. 14 and 15 show the identification results of live bacteria and damaged bacteria targeting 23SrRNA gene, respectively. 13 to 15, the PCR reaction solution of each bacterium is a live cell suspension / EMA untreated, a live cell suspension / EMA treated, a damaged cell suspension / EMA untreated, a damaged cell suspension / EMA The gel is loaded in the order of processing.

図13より、ターゲットが16S rRNA遺伝子の場合には、シトロバクター及びクレブシェラでは、EMA処理した損傷菌ではPCR増幅産物が見られず、生菌と損傷菌の明確な識別が可能であった。その他の細菌については、EMA処理した損傷菌で増幅産物が認められ、生菌と損傷菌との識別が不明確であった。   From FIG. 13, when the target was a 16S rRNA gene, in Citrobacter and Klebsiella, no PCR amplification product was seen in EMA-treated damaged bacteria, and it was possible to clearly distinguish between live bacteria and damaged bacteria. As for other bacteria, amplified products were observed in damaged bacteria treated with EMA, and the distinction between live bacteria and damaged bacteria was unclear.

一方、図14及び図15より、ターゲットが23S rRNA遺伝子の場合は、グラム陰性細菌及び陽性細菌のいずれの細菌においても、EMA処理により、生菌と損傷菌の識別を明瞭に行なえることが示された。サンプルバックグラウンドとして108cfu/mlレベルの細菌の損傷菌を含む被検試料を用いて、150ngの鋳型DNAを50μlのPCRに供しても、損傷菌のPCR反応は完全に抑制され、生菌のPCRはほぼ完全に抑制されなかった。また、105〜107cfu/mlの損傷菌を含む牛乳においても、損傷菌のPCRは完全に抑制され、生菌を低濃度で検出することが可能であると考えられることから、食品衛生検査の一般細菌のスクリーニング検査として適用することが可能である
。さらに、敗血症で肝機能障害を持つ患者の場合、血液中に生菌及び損傷菌が104cfu/ml以上の高濃度で存在する可能性もあり、そのような場合にも本発明により生菌のみを迅速に検出できる。
On the other hand, FIG. 14 and FIG. 15 show that when the target is a 23S rRNA gene, viable bacteria and damaged bacteria can be clearly distinguished by EMA treatment in both gram-negative bacteria and positive bacteria. It was done. Even when 150 ng of template DNA was subjected to 50 μl of PCR using a test sample containing 10 8 cfu / ml level of bacterial damage as a sample background, the PCR reaction of damaged bacteria was completely suppressed, PCR was not almost completely suppressed. Furthermore, in milk containing 10 5 to 10 7 cfu / ml damaged bacteria, it is considered that PCR of damaged bacteria is completely suppressed and viable bacteria can be detected at a low concentration. It can be applied as a screening test for general bacteria in the test. Furthermore, in the case of a patient with sepsis due to hepatic dysfunction, viable bacteria and damaged bacteria may be present in the blood at a high concentration of 10 4 cfu / ml or more. Only can be detected quickly.

〔実施例4〕
病原性細菌をEMA、及びトポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤で処理し、病原遺伝子をターゲットにしたPCR法による細菌の生菌・損傷菌の識別を行った。
Example 4
Pathogenic bacteria were treated with EMA and topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor, and live bacteria and damaged bacteria were identified by PCR method targeting pathogenic genes.

1.細菌(生菌)培養液の調製
実施例1と同様にして、リステリア(リステリア・モノサイトゲネス:Listeria monocytogenes JCM 2873)の生菌懸濁液及び損傷菌懸濁液を調製した。生菌懸濁液の生菌数は、1.3×108cfu/mlであった
1. Preparation of Bacteria (Live Bacterium) Culture Solution In the same manner as in Example 1, a live cell suspension and a damaged cell suspension of Listeria (Listeria monocytogenes JCM 2873) were prepared. The viable cell count of the viable cell suspension was 1.3 × 10 8 cfu / ml.

2.試験方法
2−1)EMA処理及び可視光照射工程
前記で調製したリステリアの生菌懸濁液及び損傷菌懸濁液に対し、実施例3と同様にして、EMA処理及び可視光照射を行った。なお、EMAは細胞壁に外膜を有さないグラム陽性細菌の場合、細胞壁損傷のない生菌であっても、透過しやすい傾向があるので、EMA添加後の遮光下4℃での放置時間を5分に短縮し、可視光照射時間も5分に短縮した。また、生菌及び損傷菌懸濁液に対してEMAを添加する代わりに滅菌水10μlを添加し、同様の処理を行ったものも用意した。
2. Test Method 2-1) EMA Treatment and Visible Light Irradiation Step In the same manner as in Example 3, EMA treatment and visible light irradiation were performed on the viable suspension and damaged fungus suspension of Listeria prepared above. . In the case of Gram-positive bacteria that do not have an outer membrane on the cell wall, EMA tends to permeate even viable bacteria without cell wall damage. The time was shortened to 5 minutes, and the visible light irradiation time was also shortened to 5 minutes. In addition, 10 μl of sterilized water was added instead of adding EMA to the viable cell and damaged cell suspension, and the same treatment was performed.

2−2)トポイソメラーゼ阻害剤、又はDNAジャイレース阻害剤処理工程
前記のEMA処理及び可視光照射工程を終えた後、各処理液が入ったマイクロチューブを4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した。菌体に1mlの生理食塩水を加えてよく攪拌し、同様に冷却遠心分離した、上清を除去した後、菌体に生理食塩水1mlを加えてよく攪拌した。こうして、生菌のEMA未処理1ml×1本、生菌のEMA処理1ml×7本、損傷菌のEMA未処理1ml×1本、損傷菌のEMA処理1ml×7本作製した。
2-2) Topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor treatment step After finishing the EMA treatment and visible light irradiation step, the microtube containing each treatment solution was placed at 4 ° C for 15,000 xg for 10 minutes. The supernatant was removed by cooling and centrifuging. 1 ml of physiological saline was added to the cells and stirred well. After cooling and centrifuging in the same manner, after removing the supernatant, 1 ml of saline was added to the cells and stirred well. Thus, 1 ml × 1 viable EMA untreated, 1 ml × 7 live EMA treated, 1 ml × 1 untreated EMA untreated, and 1 ml × 7 treated EMA treated damaged bacteria were prepared.

EMA処理した生菌及び損傷菌の1本づつを1セットとして、6つのセットに分けた。第1セットにDNAジャイレース阻害剤であるシプロフロキサシン(0.5mg/ml;生理食塩水により溶解)を8μl、第2セットにトポイソメラーゼ阻害剤であるカンプトセシン(1mg/ml;ジメチルスルフォキシドに溶解)を10μl、第3セットに対しトポイソメラーゼ阻害剤であるエトポシド(1mg/ml;ジメチルスルフォキシドに溶解)を10μl、第4セットにトポイソメラーゼ阻害剤であるエリプチシン(0.1mg/ml;ジメチルスルフォキシドに溶解)を5μl、第5セットにトポイソメラーゼ阻害剤であるミトキサントロン(0.1mg/ml;ジメチルスルフォキシドに溶解)を10μl、第6セットにトポイソメラーゼ阻害剤であるアムサクリン(1mg/ml;ジメチルスルフォキシドに溶解)を10μlそれぞれ添加した。各試料を、30℃で30分間インキュベーションした後、2mlマイクロチューブに全量移し、4℃で15,000×g、10分間冷却遠心分離し、上清を除去した。   Each of the EMA-treated live bacteria and damaged bacteria was divided into 6 sets. The first set was 8 μl of the DNA gyrase inhibitor ciprofloxacin (0.5 mg / ml; dissolved in physiological saline), the second set was the topoisomerase inhibitor camptothecin (1 mg / ml; dimethyl sulfoxide) 10 μl of Topoisomerase inhibitor etoposide (1 mg / ml; dissolved in dimethyl sulfoxide) for the third set, 10 μl of Topoisomerase inhibitor ellipticine (0.1 mg / ml; dimethyl) for the fourth set 5 μl of sulfoxide (dissolved in sulfoxide), 10 μl of mitoxantrone (0.1 mg / ml; dissolved in dimethyl sulfoxide) as a topoisomerase inhibitor in the fifth set, amsacrine (1 mg as a topoisomerase inhibitor) in the sixth set / Ml; dissolved in dimethyl sulfoxide) μl each was added. Each sample was incubated at 30 ° C. for 30 minutes, then transferred to a 2 ml microtube, and centrifuged at 15,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. to remove the supernatant.

2−3)DNA抽出工程
上記のようにして調製した各試料から、実施例1、「1−3)DNAの抽出」と同様にしてDNAを抽出した。
2-3) DNA extraction step DNA was extracted from each sample prepared as described above in the same manner as in Example 1, “1-3) DNA extraction”.

3.リステリア菌の各種遺伝子をターゲットにしたPCR
3−1)病原遺伝子リステリア・リステリオリシンO(hlyA)遺伝子増幅
3−1−1)PCRマスターミックスの調製
3. PCR targeting various genes of Listeria monocytogenes
3-1) Pathogenic gene Listeria listeriolysin O (hlyA) gene amplification 3-1-1) Preparation of PCR master mix

下記の組成によりマスターミックス(全量50μl)を調製した。
・Ex-Taq(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):0.25μl
・10×Ex-Taq Buffer(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):5μl
・dNTP mixture(宝酒造社製、カタログ番号:RR001B):4μl
・5pmol/μl、配列番号7(hlyA−F)DNA:2.5μl
・5pmol/μl、配列番号8(hlyA−R)DNA:2.5μl
・2×SYBA Green(BMA社製、カタログ番号:50513):10μl
・滅菌水:15.75μl
・鋳型DNA(15ng/μl):10μl
3−1−2)hlyA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
A master mix (total amount 50 μl) was prepared with the following composition.
・ Ex-Taq (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 0.25 μl
・ 10 × Ex-Taq Buffer (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 5 μl
・ DNTP mixture (Takara Shuzo, catalog number: RR001B): 4μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 7 (hlyA-F) DNA: 2.5 μl
5 pmol / μl, SEQ ID NO: 8 (hlyA-R) DNA: 2.5 μl
・ 2 × SYBA Green (manufactured by BMA, catalog number: 50513): 10 μl
・ Sterile water: 15.75 μl
Template DNA (15 ng / μl): 10 μl
3-1-2) PCR thermal cycle profile for hlyA gene amplification

Figure 2008079617
Figure 2008079617

3−1−3)PCR反応
前記2−3)で調製した各DNA溶液をTEバッファーにより15ng/μlに希釈し、その10μlについて前記3−1−1)における鋳型DNAとして用いた。すなわち、50μlのPCR反応液中に150ngのDNAを含む。ネガテイブコントロールとしてはTEバッファー10μlを用いた。
3-1-3) PCR reaction Each DNA solution prepared in 2-3) above was diluted to 15 ng / μl with TE buffer, and 10 μl thereof was used as template DNA in 3-1-1). That is, 150 ng of DNA is contained in 50 μl of the PCR reaction solution. As a negative control, 10 μl of TE buffer was used.

前記3−1−2)で示したPCRサーマルサイクルプロファイルに従い、リアルタイムPCR装置i Cycler(バイオラッド社製、機種番号:iQ)を用いてPCR反応を行った。   According to the PCR thermal cycle profile shown in 3-1-2), PCR reaction was performed using a real-time PCR apparatus i Cycler (manufactured by Bio-Rad, model number: iQ).

3−2)16SrRNA、及び23SrRNA遺伝子増幅
3−2−1)PCRマスターミックスの調製
実施例3、3−1)「PCRマスターミックスの調製」と同様にしてマスターミックス(全量50μl)を調製した。
3−2−2)16SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
実施例3、3−2)「16SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル」(表3)にしたがった。
3-2) 16S rRNA and 23S rRNA gene amplification 3-2-1) Preparation of PCR master mix Example 3, 3-1) A master mix (total amount 50 μl) was prepared in the same manner as “Preparation of PCR master mix”.
3-2-2) PCR thermal cycle profile for 16S rRNA gene amplification Example 3, 3-2) According to “PCR thermal cycle profile for 16S rRNA gene amplification” (Table 3).

3−2−3)グラム陽性細菌23SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル
実施例3、3−3)「グラム陽性細菌23SrRNA遺伝子増幅用PCRサーマルサイクルプロファイル」(表5)にしたがって行った。
3−2−4)PCR反応
前記2−3)で調製した各DNA溶液を、TEバッファーにより15ng/μlに希釈
し、その10μlを前記3−1−1)又は3−2−1)の鋳型DNAとして用いた。すなわち、50μlのPCR反応液中に150ngのDNAを鋳型を含む。ネガテイブコントロールとしては、TEバッファー10μlを用いた。
3-2-3) PCR Thermal Cycle Profile for Gram-Positive Bacteria 23SrRNA Gene Amplification Example 3, 3-3) The PCR thermal cycle profile for Gram-positive bacteria 23SrRNA gene amplification (Table 5).
3-2-4) PCR reaction Each DNA solution prepared in 2-3) above is diluted to 15 ng / μl with TE buffer, and 10 μl thereof is the template of 3-1-1) or 3-2-1). Used as DNA. That is, a template of 150 ng of DNA is contained in a 50 μl PCR reaction solution. As a negative control, 10 μl of TE buffer was used.

前記3−2−2)又は3−2−3)で示したPCRサーマルサイクルプロファイルに従い、リアルタイムPCR装置i Cycler(バイオラッド社製、機種番号:iQ)を用いてPCR反応を行った。   According to the PCR thermal cycle profile shown in 3-2-2) or 3-2-3), a PCR reaction was performed using a real-time PCR apparatus i Cycler (manufactured by Bio-Rad, model number: iQ).

3−3)PCR増幅産物のアガロースゲル電気泳動
電気泳動は、実施例2、1−4)「PCR増幅産物の電気泳動」と同様にして行った。なお、hlyA遺伝子増幅産物の検出は、3%アガロースゲルを使用した。
3-3) Agarose gel electrophoresis of PCR amplification products Electrophoresis was performed in the same manner as in Example 2, 1-4) “Electrophoresis of PCR amplification products”. For detection of the hlyA gene amplification product, a 3% agarose gel was used.

4.試験結果
hlyA遺伝子がターゲットのときの結果を図16に、16SrRNA遺伝子及び23SrRNA遺伝子がターゲットのときの結果を図17及び図18にそれぞれ示す。
4). Test Results The results when the hlyA gene is the target are shown in FIG. 16, and the results when the 16S rRNA gene and the 23S rRNA gene are the targets are shown in FIGS. 17 and 18, respectively.

図16及び図17より、hlyA及び16S rRNA遺伝子をターゲットとした場合、EMA処理により、損傷菌のDNA増幅がわずかに阻害される程度であった。しかし、EMAとともに、トポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤で処理した場合、損傷菌のDNA増幅はさらに阻害された。特に、hlyA遺伝子をターゲットにした場合は、エトポシド、ミトキサントロン、又はアムサクリン、及び16SrRNA遺伝子をターゲットとした場合は、カンプトセシン、エトポシド、エリプチシン、又はアムサクリンを、それぞれEMAと併用することにより、損傷菌のDNA増幅が著しく阻害された。
また、図18により、23S rRNA遺伝子をターゲットとした生菌の場合、EMAとその他のトポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤を併用することにより、PCRが同様に著しく阻害された。
From FIGS. 16 and 17, when hlyA and 16S rRNA genes were targeted, DNA amplification of damaged bacteria was only slightly inhibited by EMA treatment. However, when treated with a topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor with EMA, DNA amplification of the damaged bacteria was further inhibited. In particular, when the hlyA gene is targeted, etoposide, mitoxantrone, or amsacrine, and when the 16S rRNA gene is targeted, camptothecin, etoposide, ellipticine, or amsacrine are used in combination with EMA, respectively. DNA amplification was significantly inhibited.
Further, as shown in FIG. 18, in the case of viable bacteria targeting the 23S rRNA gene, PCR was significantly inhibited by using EMA in combination with other topoisomerase inhibitors or DNA gyrase inhibitors.

特定病原細菌に焦点を当て生菌と死菌又は損傷菌との識別を迅速に行なう場合、病原遺伝子の特異性を高めるためには100〜200bpという短い遺伝子領域をターゲット領域とする傾向がある。ターゲット領域がこのように短い場合は、EMAが損傷菌の細胞壁を透過してDNAの切断が生じても、ターゲット領域が切断されずに増幅される結果、PCRは完全に抑制されないと考えられる。一方、EMAとトポイソメラーゼ阻害剤又はDNAジャイレース阻害剤とを併用することにより、113bpの極めて短いhlyA遺伝子をターゲットにした場合であっても、108cfu/mlレベルのリステリア損傷菌のPCRをほぼ完全に抑制し、生菌のPCRはほとんど抑制されなかった。
これは、トポイソメラーゼ阻害剤がEMAと異なった位置にDNAクロスリンクをランダムに行い、損傷菌体内の活性を残存したDNAジャイレース、バクテリア・トポイソメラーゼI、III、及びIVの切断−再結合の中でも、再結合を阻害することにより、EMA単独によるDNA切断状態より、さらに激しくあらゆる箇所でDNA切断状態に至らしめ、100bp〜200bpの短いターゲット遺伝子の中にも切断が生じた結果等と考えられる。
したがって、高濃度の特定病原細菌の損傷菌バックグラウンドを含む食品や各種臨床検体において、特定病原細菌の生菌と損傷菌又は死菌との識別を明瞭に行うことが可能である。ただし、死菌のPCR増幅産物抑制のためには、損傷菌とは異なり、トポイソメラーゼ又はDNAジャイレースが失活していることもあるので、予めATP及びMg2+と、トポイソメラーゼ又はDNAジャイレース(酵素)を添加しておいた方がより好ましい。
例えば、抗結核剤を投与されている結核症の患者においては、治療中後期における検査材料の喀痰において、抗結核剤により結核菌損傷菌が108〜109cfu/mlの濃度で存在しているが、そのような場合であっても、本発明に方法により、生菌のみを検出することが可能である。
When focusing on specific pathogenic bacteria and quickly distinguishing between live and dead or damaged bacteria, there is a tendency to use a short gene region of 100 to 200 bp as a target region in order to increase the specificity of the pathogenic gene. When the target region is so short, even if EMA permeates the cell wall of the damaged bacterium and the DNA is cleaved, the target region is amplified without being cleaved. As a result, PCR is not completely suppressed. On the other hand, by using EMA in combination with a topoisomerase inhibitor or DNA gyrase inhibitor, even when targeting an extremely short hlyA gene of 113 bp, PCR of 10 8 cfu / ml level Listeria-damaged bacteria is almost completed. It was completely suppressed, and PCR of viable bacteria was hardly suppressed.
This is because, among the cleavage-recombination of DNA gyrase, bacterial topoisomerase I, III, and IV in which the topoisomerase inhibitor randomly performs DNA cross-linking at a position different from EMA and the activity in the damaged cells remains. By inhibiting recombination, it is considered that the DNA cleavage state is reached more severely at every location than the DNA cleavage state by EMA alone, and the cleavage also occurs in a short target gene of 100 bp to 200 bp.
Therefore, it is possible to clearly distinguish between live bacteria of specific pathogenic bacteria and damaged bacteria or dead bacteria in foods and various clinical samples containing a background of damaged bacteria of high specific pathogenic bacteria. However, to suppress PCR amplification products of dead bacteria, unlike to damaged bacteria, topoisomerase or DNA gyrase may be inactivated, so ATP and Mg 2+ and topoisomerase or DNA gyrase ( It is more preferable to add an enzyme).
For example, in a tuberculosis patient who has been administered an anti-tuberculosis agent, tuberculosis-infecting bacteria are present at a concentration of 10 8 to 10 9 cfu / ml due to the anti-tuberculosis agent in the sputum of the test material in the later stage of treatment. However, even in such a case, it is possible to detect only viable bacteria by the method of the present invention.

[参考例1]食品からの被検試料の調製
本発明の被検試料の1つである食品として、牛乳中に微生物が混入していた場合を想定した被検試料の調製法を以下に例示する。
[Reference Example 1] Preparation of test sample from food As an example of the test sample of the present invention, a sample preparation method assuming that microorganisms are mixed in milk is shown below. To do.

牛乳に、終濃度が1〜5mM、特に2mMとなるようにEDTA溶液、及び終濃度が0.1〜0.5%、特に0.1%となるようにTween80をそれぞれ添加し、10,000×gにて、10分間、4℃により冷却遠心分離した。なお、終濃度10〜20U/mlのリパーゼ(シグマ社製E.C.3.1.1.3)を添加し、30〜37℃により30分〜1時間処理した後、終濃度が20U/mlとなるようにプロテイナーゼKを(シグマ社製E.C.3.4.21.64)添加して30分〜1時間放置することが好ましい。液表面の脂肪層及び中間部の水層を除去し、沈渣を回収した。この沈渣には、細菌、乳腺上皮細胞、ウシ白血球等の体細胞が含まれており、10,000×g以上で遠心分離した場合は、プロテイナーゼKにより不完全に分解したミセルタンパク質分解物(カゼインミセル不完全分解物)も含まれる。ここで、カゼインミセル不完全分解物は疎水性の高いα、β−カゼインのサブミセルと考えられる。   EDTA solution is added to the milk so that the final concentration is 1 to 5 mM, particularly 2 mM, and Tween 80 is added so that the final concentration is 0.1 to 0.5%, particularly 0.1%, and 10,000 is added. The mixture was cooled and centrifuged at 4 ° C. for 10 minutes at × g. In addition, after adding lipase (EC3.1.1.3, manufactured by Sigma) at a final concentration of 10 to 20 U / ml and treating at 30 to 37 ° C. for 30 minutes to 1 hour, proteinase K so that the final concentration becomes 20 U / ml. (EC3.4.21.64 manufactured by Sigma) is preferably added and allowed to stand for 30 minutes to 1 hour. The fat layer on the liquid surface and the middle aqueous layer were removed, and the sediment was collected. This sediment contains somatic cells such as bacteria, mammary epithelial cells, bovine leukocytes and the like. When centrifuged at 10,000 × g or more, a micellar protein degradation product (casein) degraded incompletely by proteinase K. Incomplete micelle degradation products) are also included. Here, the casein micelle incompletely decomposed product is considered to be a highly hydrophobic α, β-casein sub-micelle.

前記沈渣に当初と同容量の生理食塩水を添加して懸濁した後、100×gにて、5分間、4℃で冷却遠心分離し、微生物等が存在する上清を回収した。   After adding the same volume of physiological saline as the initial suspension to the sediment and suspending it, the mixture was cooled and centrifuged at 100 × g for 5 minutes at 4 ° C., and the supernatant containing microorganisms was collected.

[参考例2]血液からの被検試料の調製(1)
ヘパリン加血液に同容量の生理食塩水を加え、10,000×gにて、5分間、4℃で遠心分離し、上清は除去し、沈渣を回収した。この沈渣には、細菌、血小板、単球やリンパ球等の単核球、顆粒球、及び赤血球が含まれていた。
[Reference Example 2] Preparation of test sample from blood (1)
The same volume of physiological saline was added to heparinized blood, centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes at 4 ° C., the supernatant was removed, and the sediment was collected. The sediment contained bacteria, platelets, monocytes such as monocytes and lymphocytes, granulocytes, and red blood cells.

[参考例3]血液からの被検試料の調製(2)
ヘパリン加血液に同容量の生理食塩水を加え、100×gにて、5分、4℃で冷却遠心分離し、血漿と血球成分(単球やリンパ球等の単核球、並びに顆粒球及び赤血球)に分離し、微生物が存在する血漿を回収した。
[Reference Example 3] Preparation of test sample from blood (2)
Add the same volume of physiological saline to heparinized blood, and centrifuge at 100 xg for 5 minutes at 4 ° C. Plasma and blood cell components (monocytes such as monocytes and lymphocytes, granulocytes and The red blood cells were separated, and the plasma in which microorganisms were present was collected.

[参考例4]血液からの被検試料の調製(3)
ヘパリン加血液に同容量の生理食塩水を加えた。滅菌試験管に、まず2倍希釈されたヘパリン加血液と同容量のFicoll-Paque[アマシャムバイオサイエンス社製;Ficoll 400 (フィコール400)は5.7g/100ml、ジアトリゾエートナトリウムは9g/100mlである。比重1.077g/ml]を充填し、その後、前記の2倍希釈されたヘパリン加血液を、試験管を斜めに傾けながらゆっくりと重層した。続いて、100×g、5分間、4℃で冷却遠心分離し、微生物が存在する上清を回収した。なお、Ficoll-Paqueに2倍希釈されたヘパリン加血液を重層するする前に、終濃度10〜20U/mlのリパーゼ(シグマ社製E.C.3.1.1.3)溶液を添加した後、10〜50U/mlのデオキシリボヌクレアーゼI(シグマ社製、EC 3.1.21.1)溶液を添加し、30〜37℃により30分〜1時間処理後、終濃度10〜20U/mlとなるようにプロテイナーゼK(シグマ社製E.C.3.4.21.64)を添加し、30〜37℃により30分〜1時間処理することが好ましい。
[Reference Example 4] Preparation of test sample from blood (3)
The same volume of physiological saline was added to heparinized blood. First, Ficoll-Paque (manufactured by Amersham Biosciences; Ficoll 400 (Ficoll 400)) is 5.7 g / 100 ml, and diatrizoate sodium is 9 g / 100 ml. It is. Specific gravity 1.077 g / ml] was filled, and then the heparinized blood diluted 2-fold was layered slowly while tilting the test tube at an angle. Subsequently, the mixture was centrifuged at 100 × g for 5 minutes at 4 ° C., and the supernatant in which microorganisms were present was collected. Before adding heparinized blood diluted 2-fold to Ficoll-Paque, a lipase solution (EC3.1.1.3 manufactured by Sigma) having a final concentration of 10-20 U / ml was added, and then 10-50 U / ml was added. After adding ml of deoxyribonuclease I (Sigma, EC 3.1.21.1) solution and treating at 30-37 ° C. for 30 minutes to 1 hour, proteinase K (manufactured by Sigma) to a final concentration of 10-20 U / ml. EC3.4.21.64) is preferably added and treated at 30 to 37 ° C. for 30 minutes to 1 hour.

[参考例5]血液からの被検試料の調製(4)
滅菌試験管に、予めヘパリン加血液の1/2容量となるようにMonopolyTM[アマシャムバイオサイエンス社製; Ficoll(フィコール)とMetrizoate(メトリゾエート)の混合液、比重1.115g/ml]添加しておき、試験管を傾けながらゆっくりとヘパリン加血液を重層した。その後、100×g、5分、4℃で冷却遠心分離し、細菌が存在する上清を回収した。
[Reference Example 5] Preparation of test sample from blood (4)
Monopoly [Amersham Biosciences; Ficoll and Metrizoate mixed solution with a specific gravity of 1.115 g / ml] is added to a sterile test tube in advance so that it becomes 1/2 volume of heparinized blood. Then, heparinized blood was slowly layered while tilting the test tube. Thereafter, the mixture was cooled and centrifuged at 100 × g for 5 minutes at 4 ° C., and the supernatant containing bacteria was collected.

本発明により、培養法の特性をそのまま引き継いだ迅速代替法として、食品や臨床試料中に含まれる微生物の生菌(Viable-and-Culturable)を死菌(Dead)や損傷菌(Injured
or Viable-but-Non Culturable state)に比べて選択的に検出することができる。
According to the present invention, viable-and-culturable microorganisms contained in foods and clinical samples can be replaced as dead or damaged bacteria (Injured) as a rapid alternative method that inherits the characteristics of the culture method.
or Viable-but-Non Culturable state).

リステリア(損傷菌)の染色体DNAに与える損傷菌体内DNaseの影響、リステリア(損傷菌)の染色体DNAに与えるアムサクリンの影響、及び、リステリア(生菌)の染色体DNAに与えるアムサクリンの影響を示す電気泳動写真。未: 未処理;アムサクリン(-): アムサクリン未添加;アムサクリン(+): アムサクリン添加;1: 30 ℃ 24時間インキュベーション;2: 30 ℃ 48時間インキュベーション;3: 30 ℃ 72時間インキュベーション;Electrophoresis showing the effect of damaged DNase on chromosomal DNA of Listeria (damaged bacteria), the effect of amsacrine on chromosomal DNA of Listeria (damaged bacteria), and the effect of amsacrine on chromosomal DNA of Listeria (live bacteria) Photo. Untreated: Untreated; amsacrine (-): no amsacrine added; amsacrine (+): amsacrine added; 1: 30 ° C for 24 hours incubation; 2: 30 ° C for 48 hours incubation; 3: 30 ° C for 72 hours incubation; エンテロバクター(損傷菌)の染色体DNAに与える損傷菌体内DNaseの影響を示す電気泳動写真。未: 未処理;1: 37 ℃、24時間インキュベーション;2: 37 ℃、48時間インキュベーション;3: 37 ℃、72時間インキュベーション;Electrophoresis photograph showing the effect of damaged bacterial DNase on the chromosomal DNA of Enterobacter (damaged bacteria). Not: Untreated; 1: 37 ° C, 24 hours incubation; 2: 37 ° C, 48 hours incubation; 3: 37 ° C, 72 hours incubation; エンテロバクター(生菌・損傷菌)の染色体DNAに与えるシプロフロキサシンの影響を示す電気泳動写真。未: 未処理;1: 37 ℃、1.5時間インキュベーション;2: 37 ℃、3.5時間インキュベーション;3: 37 ℃、 5時間インキュベーション;4: 37 ℃、72時間インキュベーション;Electrophoresis photograph showing the effect of ciprofloxacin on the chromosomal DNA of Enterobacter (live and damaged bacteria). Not: Untreated; 1: 37 ° C, 1.5 hour incubation; 2: 37 ° C, 3.5 hour incubation; 3: 37 ° C, 5 hour incubation; 4: 37 ° C, 72 hour incubation; リステリア(損傷菌)の染色体DNAに与える損傷菌体内DNaseの影響を示す電気泳動図。未: 未処理;1: 30 ℃、24時間インキュベーション;2: 30 ℃、48時間インキュベーション;3: 30 ℃、72時間インキュベーション;Electrophoretic diagram showing the effect of damaged bacterial DNase on chromosomal DNA of Listeria (damaged bacteria). Not: Untreated; 1: 30 ° C, 24 hours incubation; 2: 30 ° C, 48 hours incubation; 3: 30 ° C, 72 hours incubation; リステリア(生菌、損傷菌)の染色体DNAに与えるシプロフロキサシンの影響を示す電気泳動写真。未: 未処理;1: 30 ℃、1.5時間インキュベーション;2: 30 ℃、3.5時間インキュベーション;3: 30 ℃、 5時間インキュベーション;4: 30 ℃、72時間インキュベーション;Electrophoresis photograph showing the effect of ciprofloxacin on chromosomal DNA of Listeria (live and damaged). Not: Untreated; 1: 30 ° C, 1.5 hours incubation; 2: 30 ° C, 3.5 hours incubation; 3: 30 ° C, 5 hours incubation; 4: 30 ° C, 72 hours incubation; シプロフロキサシン処理されたエンテロバクター(生菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅曲線(中間調画像の写真)。Real-time PCR amplification curve targeting the 23S rRNA gene of ciprofloxacin-treated Enterobacter (live bacteria) (picture of halftone image). シプロフロキサシン処理されたエンテロバクター(生菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅産物のTMパターン(中間調画像の写真)。TM pattern of a real-time PCR amplification product targeting the 23S rRNA gene of citrofloxacin-treated enterobacter (live bacteria) (picture of halftone image). シプロフロキサシン処理されたエンテロバクター(損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅曲線(中間調画像の写真)。Real-time PCR amplification curve targeting the 23S rRNA gene of citrofloxacin-treated Enterobacter (damaged bacteria) (half-tone image photo). シプロフロキサシン処理されたエンテロバクター(損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅産物のTMパターン(中間調画像の写真)。TM pattern of real-time PCR amplification products targeting the 23S rRNA gene of ciprofloxacin-treated Enterobacter (damaged bacteria) (picture of halftone image). シプロフロキサシン処理されたリステリア(生菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅曲線(中間調画像の写真)。Real-time PCR amplification curve targeting the 23S rRNA gene of Listeria treated with ciprofloxacin (photo of halftone image). シプロフロキサシン処理されたリステリア(損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたリアルタイムPCR増幅曲線(中間調画像の写真)。Real-time PCR amplification curve targeting the 23S rRNA gene of citrufloxacin-treated Listeria (damaged bacteria) (picture of halftone image). 細菌懸濁液を入れたマイクロチューブの沸騰水への浸積時間と液温の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the immersion time to the boiling water of the microtube containing bacteria suspension, and liquid temperature. EMA未処理又はEMA処理された7種の細菌(生菌・損傷菌)の16S rRNA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。各細菌毎に、それぞれ、生菌懸濁液・EMA未処理、生菌懸濁液・EMA処理、損傷菌懸濁液・EMA未処理、損傷菌懸濁液・EMA処理の順序である。図14及び図15においても同様である。Electrophoresis photograph showing the results of PCR gene amplification targeting 16S rRNA genes of 7 types of bacteria (live bacteria / damaged bacteria) untreated or treated with EMA. For each bacterium, the order of the live cell suspension / EMA untreated, the live cell suspension / EMA treatment, the damaged cell suspension / EMA untreated, and the damaged cell suspension / EMA treatment, respectively. The same applies to FIGS. 14 and 15. EMA未処理又はEMA処理された4種の細菌(生菌・損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。Electrophoresis photograph showing the results of PCR gene amplification targeting the 23S rRNA gene of four types of bacteria (live bacteria / damaged bacteria) untreated or treated with EMA. EMA未処理又はEMA処理されたリステリア(生菌・損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。Electrophoresis photograph showing the result of PCR gene amplification targeting 23S rRNA gene of Listeria (live bacteria / damaged bacteria) that has not been or has been treated with EMA. EMA未処理又はEMA処理後、DNAジャイレース阻害剤又はトポイソメラーゼ阻害剤で処理したリステリア(生菌・損傷菌)のhlyA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。未: 未処理;E: EMA;1: EMA-シプロフロキサシン;2: EMA-カンプトセシン;3: EMA-エトポシド;4: EMA-エリプチシン;5: EMA-ミトキサントロン;6: EMA-アムサクリンElectrophoresis photograph showing the result of PCR gene amplification targeting the hlyA gene of Listeria (live bacteria / damaged bacteria) treated with DNA gyrase inhibitor or topoisomerase inhibitor after EMA treatment or after EMA treatment. Un: Untreated; E: EMA; 1: EMA-ciprofloxacin; 2: EMA-camptothecin; 3: EMA-etoposide; 4: EMA-ellipticine; 5: EMA-mitoxantrone; 6: EMA-amsacrine EMA未処理又はEMA処理後、DNAジャイレース阻害剤又はトポイソメラーゼ阻害剤で処理したリステリア(生菌・損傷菌)の16S rRNA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。未: 未処理;E: EMA;1: EMA-シプロフロキサシン;2: EMA-カンプトセシン;3: EMA-エトポシド;4: EMA-エリプチシン;5: EMA-ミトキサントロン;6: EMA-アムサクリンElectrophoresis photograph showing results of PCR gene amplification targeting 16S rRNA gene of Listeria (live bacteria / damaged bacteria) treated with DNA gyrase inhibitor or topoisomerase inhibitor after EMA treatment or after EMA treatment. Un: Untreated; E: EMA; 1: EMA-ciprofloxacin; 2: EMA-camptothecin; 3: EMA-etoposide; 4: EMA-ellipticine; 5: EMA-mitoxantrone; 6: EMA-amsacrine EMA未処理又はEMA処理後、DNAジャイレース阻害剤又はトポイソメラーゼ阻害剤で処理したリステリア(生菌・損傷菌)の23S rRNA遺伝子をターゲットにしたPCR遺伝子増幅の結果を示す電気泳動写真。未: 未処理;E: EMA;1: EMA-シプロフロキサシン;2: EMA-カンプトセシン;3: EMA-エトポシド;4: EMA-エリプチシン;5: EMA-ミトキサントロン;6: EMA-アムサクリン;Electrophoresis photograph showing the result of PCR gene amplification targeting 23S rRNA gene of Listeria (live bacteria / damaged bacteria) treated with DNA gyrase inhibitor or topoisomerase inhibitor after EMA treatment or after EMA treatment. Untreated: Untreated; E: EMA; 1: EMA-ciprofloxacin; 2: EMA-camptothecin; 3: EMA-etoposide; 4: EMA-ellipticine; 5: EMA-mitoxantrone; 6: EMA-amsacrine;

Claims (11)

被検試料中の微生物の生菌を検出するための方法であって、以下の工程を含む方法:
a)前記被検試料をエチジウムモノアザイドで処理し、可視光を照射する工程と、アムサクリン、カンプトセシン、エリプチシン、エトポシド、ミトキサントロン、及び/又はシプロフロキサシンから選択されるトポイソメラーゼ阻害剤及び/又はDNAジャイレース阻害剤で被検試料を処理する工程からなる工程、
b)前記被検試料からDNAを抽出し、抽出されたDNAのターゲット領域をPCRにより増幅する工程、並びに
c)増幅産物を解析する工程。
A method for detecting viable microorganisms in a test sample, comprising the following steps:
a) treating the test sample with ethidium monoazide and irradiating with visible light; a topoisomerase inhibitor selected from amsacrine, camptothecin, ellipticine, etoposide, mitoxantrone, and / or ciprofloxacin; A process comprising a step of treating a test sample with a DNA gyrase inhibitor;
b) extracting DNA from the test sample, amplifying the target region of the extracted DNA by PCR, and c) analyzing the amplified product.
前記増幅産物の解析を、微生物の標準試料を用いて作成された微生物量及び増幅産物との関連を示す標準曲線を用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the analysis of the amplification product is performed using a standard curve showing the relationship between the amount of microorganisms created using a standard sample of microorganisms and the amplification product. 前記PCRをリアルタイムPCR法により行い、PCRと増幅産物の解析を同時に行うことを特徴とする請求項2に記載の方法。   3. The method according to claim 2, wherein the PCR is performed by a real-time PCR method, and the PCR and the amplification product are analyzed simultaneously. 前記被検試料が、乳、乳製品、乳若しくは乳製品を原料とする食品、血液試料、尿試料、髄液試料、滑液試料又は胸水試料のいずれかである請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   The test sample is any one of milk, dairy products, foods using milk or dairy products, blood samples, urine samples, spinal fluid samples, synovial fluid samples, or pleural fluid samples. The method according to one item. 前記微生物が細菌である請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the microorganism is a bacterium. 前記ターゲット領域が23SrRNA遺伝子である請求項5に記載の方法。   The method according to claim 5, wherein the target region is a 23S rRNA gene. 前記PCRを、配列番号1及び2に示すプライマーセット、又は配列番号3及び4に示すプライマーセットを用いて行うことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the PCR is performed using a primer set shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, or a primer set shown in SEQ ID NOs: 3 and 4. 前記a)の工程の前に、下記工程を行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法:
d)前記被検試料をトポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースで処理する工程。
The method according to claim 1, wherein the following step is performed before the step a):
d) A step of treating the test sample with topoisomerase and / or DNA gyrase.
被検試料中の微生物の生菌をPCRにより検出するためのキットであって、下記の要素を含むキット:
エチジウムモノアザイド、並びに
アムサクリン、カンプトセシン、エリプチシン、エトポシド、ミトキサントロン、及びシプロフロキサシンから選択される少なくとも一つ、並びに
検出対象の微生物DNAのターゲット領域をPCRにより増幅するためのプライマー。
A kit for detecting a living microorganism of a microorganism in a test sample by PCR, comprising the following elements:
A primer for amplifying, by PCR, ethidium monoazide, at least one selected from amsacrine, camptothecin, ellipticine, etoposide, mitoxantrone, and ciprofloxacin, and a target region of microbial DNA to be detected.
さらに、トポイソメラーゼ及び/又はDNAジャイレースを含む、請求項9に記載のキット。   The kit according to claim 9, further comprising topoisomerase and / or DNA gyrase. 前記プライマーが、配列番号1及び2に示すプライマーセット、又は配列番号3及び4に示すプライマーセットである請求項9又は10に記載のキット。   The kit according to claim 9 or 10, wherein the primer is a primer set shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, or a primer set shown in SEQ ID NOs: 3 and 4.
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