JP2008142075A - Test piece for detecting pyrazinamide sensitivity in tubercle bacillus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結核菌におけるピラジナミド感受性を検出するための試験片に関する。 The present invention relates to a test strip for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis.
現在、日本では年間数千人が、地球規模では年間数百万人が結核により死亡しているといわれている。結核の治療は、基本的には化学療法を中心とする内科的療法であり、内科的療法では治療の目的を達成することが不可能な場合に外科療法が考慮される。 Currently, it is said that thousands of people die in Japan each year, and millions of people die globally on a global scale. Treatment of tuberculosis is basically a medical therapy centered on chemotherapy, and surgical therapy is considered when it is impossible to achieve the purpose of treatment with medical therapy.
内科的療法で使用される結核治療の薬剤としては、イソニアジド(INH)、リファンピシン(RFP)、ストレプトマイシン(SM)、エタンブトール(EB)などの多くの種類の薬剤が知られている。しかし、薬剤を患者に投与した場合、突然変異によって、投与した薬剤に対する耐性を有する耐性菌が生じることが問題となっている。1996年より使用が開始されたピラジナミド(以下、「PZA」ともいう)についても、その耐性菌の出現が危惧されている。 Many types of drugs such as isoniazid (INH), rifampicin (RFP), streptomycin (SM), ethambutol (EB) are known as drugs for treating tuberculosis used in medical therapy. However, when a drug is administered to a patient, a problem arises that a mutation causes a resistant bacterium having resistance to the administered drug. For pyrazinamide (hereinafter also referred to as “PZA”) whose use has been started since 1996, the appearance of resistant bacteria is feared.
結核患者が保有する結核菌の薬剤耐性について情報を得るために、結核菌の薬剤感受性試験が行われている。薬剤感受性試験は、所定の薬剤を含有する薬剤感受性試験用培地における菌体の増殖の有無により、該所定の薬剤に対する耐性の有無を検査する方法が一般的に行われている。例えば、薬剤感受性試験用培地としては、バクテックMGITTM960(日本ベクトン・ディッキンソン株式会社)、結核感受性PZA液体培地(極東製薬株式会社)などが挙げられる。しかし、結核菌は増殖が遅く、結核菌の増殖の有無を確かめて耐性の有無を判断するまでに数週間を要するという問題がある。 In order to obtain information on the drug resistance of Mycobacterium tuberculosis possessed by tuberculosis patients, drug susceptibility testing of Mycobacterium tuberculosis has been conducted. The drug sensitivity test is generally performed by examining the presence or absence of resistance to a predetermined drug based on the presence or absence of bacterial growth in a drug sensitivity test medium containing the predetermined drug. For example, examples of the drug sensitivity test medium include Bactec MGIT ™ 960 (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd.) and tuberculosis sensitive PZA liquid medium (Kyokuto Pharmaceutical Co., Ltd.). However, there is a problem that M. tuberculosis has a slow growth, and it takes several weeks to check the presence or absence of M. tuberculosis growth and determine the resistance.
薬剤耐性菌は、特定遺伝子が変異することにより薬剤耐性を獲得することが報告されている。そのため、特定遺伝子の変異を検出することによる薬剤耐性菌の検出法が開発されている。例えば、結核治療用薬剤に感受性である野生型結核菌およびいずれかの薬剤に耐性を有する変異型結核菌における結核菌ゲノム上の結核治療用薬剤耐性関連遺伝子の塩基配列に基づいて合成されたオリゴヌクレオチドを固定化した基板を含む結核菌診断キットが開示されている(特許文献1)。現在開発されているDNAマイクロアレイキット「Oligo Array」(日清紡績株式会社)は、INH、RFP、SM、カナマイシン(KM)、およびEBの5薬剤に対する耐性に関与する遺伝子変異を検出し得るキットである。 It has been reported that drug resistant bacteria acquire drug resistance by mutating specific genes. Therefore, a method for detecting drug-resistant bacteria by detecting a mutation in a specific gene has been developed. For example, an oligo synthesized based on the base sequence of a tuberculosis therapeutic drug resistance-related gene on the Mycobacterium tuberculosis genome in a wild-type tuberculosis bacterium sensitive to tuberculosis treatment drug and a mutant tuberculosis bacterium resistant to any drug. A tuberculosis diagnosis kit including a substrate on which nucleotides are immobilized has been disclosed (Patent Document 1). The currently developed DNA microarray kit “Oligo Array” (Nisshinbo Co., Ltd.) is a kit that can detect gene mutations involved in resistance to 5 drugs of INH, RFP, SM, kanamycin (KM), and EB. .
ピラジナミド(PZA)に対する耐性菌は、ピラジナミダーゼ(pyrazinamidase)をコードするpncA遺伝子の変異により耐性となることが報告されている(特許文献2、および非特許文献1〜5)。しかし、PZA薬剤耐性に関連する遺伝子の変異はpncA遺伝子の全領域にわたって数多く存在することが知られており、またそのうちのいずれか1つの変異によりPZA耐性を獲得するといわれている。つまり、PZA耐性菌を適切に検出するためには、いずれか1つの変異を漏らすことなく検出できなければならない。PZA耐性に関連するpncA遺伝子変異には、さらに未知のものが存在する可能性があり、PZA耐性菌検出のために早急にこれらの変異を突き止める必要がある。
It has been reported that resistant bacteria to pyrazinamide (PZA) become resistant by mutation of the pncA gene encoding pyrazinamidase (Patent Document 2 and
そこで、本発明者らは、pncA遺伝子の全領域にわたって存在する変異を確実に検出するために、pncA遺伝子の全領域を網羅可能な検出用プローブセットを開発した(特許文献3および4)。この検出用プローブセットは、各プローブが、野生型のpncA遺伝子とハイブリダイズ可能であるように設計されている。詳細には、この検出用プローブセットでは、pncA遺伝子がプローブに結合すると発色するので、セット中の全てのプローブの発色は変異がないことを示し、したがってPZA感受性であると判定される。一方、pncA遺伝子に変異がある場合は、pncA遺伝子がその変異箇所に対応するプローブに結合しないため、発色しない。したがって、発色しないプローブがあれば、変異が存在すること、すなわち、PZA耐性菌であることがわかる。
遺伝子変異には、塩基が置換しているが、コードするアミノ酸が変化しない、サイレント変異がある。プローブを用いる遺伝子の変異の検出において、酵素活性に影響を及ぼす変異とサイレント変異とが離れた位置に存在する場合には、酵素活性に影響を及ぼす変異のみを検出するようにプローブを設計し、サイレント変異については考慮する必要がない。しかし、酵素活性に影響を及ぼす変異とサイレント変異とが非常に近い位置に存在する場合には、プローブによる検出範囲がこれらの変異の位置と重複し、それぞれの変異を確実に区別可能なプローブを設計することは困難である。そのため、酵素活性に影響を及ぼす変異の検出を目的としたプローブは、いずれか一方の変異が存在すれば検出される。このように、サイレント変異のみが存在する場合には、酵素活性に影響がないにもかかわらず、酵素活性に影響を及ぼす変異があるとの誤った検出結果を得るという問題がある。 Gene mutations include silent mutations in which a base is substituted but the encoded amino acid is not changed. When detecting mutations in a gene using a probe, if the mutation that affects the enzyme activity and the silent mutation exist at different positions, the probe is designed to detect only the mutation that affects the enzyme activity. There is no need to consider silent mutations. However, when mutations that affect enzyme activity and silent mutations are located very close to each other, the probe detection range overlaps with the position of these mutations, and a probe that can reliably distinguish each mutation. It is difficult to design. Therefore, a probe intended to detect a mutation that affects enzyme activity is detected if any one of the mutations is present. Thus, when only a silent mutation exists, there is a problem that an erroneous detection result that there is a mutation affecting the enzyme activity is obtained even though the enzyme activity is not affected.
本発明者らは、pncA遺伝子においてもサイレント変異が存在し、このサイレント変異がPZA耐性に関連する変異の位置に非常に近い位置に存在することを見出した。さらに、pncA遺伝子において新たなサイレント変異が見出された場合にも、PZA耐性に関連する変異の位置に非常に近い位置に存在する可能性が高い。そのため、上記の検出用プローブセットでは、サイレント変異のみを有しPZA感受性である結核菌を、PZA耐性菌であると誤って判断し、その結果、このようなサイレント変異菌を保有する結核患者に対して、本来有効であるべきPZA投与による治療が施されないという問題を生じる。したがって、PZA感受性菌についての誤検出を防止するための手段が望まれる。 The present inventors have found that there is also a silent mutation in the pncA gene, and this silent mutation is located very close to the position of the mutation associated with PZA resistance. Furthermore, even when a new silent mutation is found in the pncA gene, it is highly likely that the mutation is very close to the position of the mutation related to PZA resistance. Therefore, in the probe set for detection described above, a tuberculosis bacterium that has only a silent mutation and is sensitive to PZA is erroneously determined to be a PZA resistant bacterium, and as a result, a tuberculosis patient having such a silent bacterium is treated. On the other hand, there arises a problem that treatment by PZA administration, which should be effective, is not given. Therefore, a means for preventing erroneous detection of PZA sensitive bacteria is desired.
本発明者らは、サイレント変異に対応するプローブと野生型に対応するプローブとの両方を用いることによって、PZA感受性についてより確実に判定できることを見出した。 The present inventors have found that PZA sensitivity can be more reliably determined by using both a probe corresponding to the silent mutation and a probe corresponding to the wild type.
本発明は、結核菌におけるピラジナミド感受性を検出するための試験片を提供し、
該試験片には、少なくとも2つのプローブが固定されており、
該プローブのうちの少なくとも1つのプローブが、結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子のサイレント変異を有する塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドからなり、そして該サイレント変異を有する塩基配列の領域において、該サイレント変異以外の塩基の配列が野生型であり、
該プローブのうちの他のプローブが、結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子の野生型塩基配列からなる任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドからなり、そして該他のプローブが、それぞれ該試験片の異なる位置に固定され、そして
該サイレント変異を有する塩基配列の領域が、該野生型塩基配列の任意の領域のうちの1つとほぼ同じ領域である。
The present invention provides a test strip for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis,
At least two probes are fixed to the test piece,
At least one of the probes is composed of an oligonucleotide capable of hybridizing with a region of a base sequence having a silent mutation of the Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene, and the silent mutation in the region of the base sequence having the silent mutation The base sequence other than is wild type,
The other probes of the probes consist of oligonucleotides that can hybridize with any region consisting of the wild-type base sequence of the Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene, and the other probes are respectively located at different positions on the test strip. The region of the base sequence that is fixed and has the silent mutation is approximately the same region as one of the arbitrary regions of the wild-type base sequence.
好適な実施態様では、上記野生型塩基配列の任意の領域とハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドは、上記ピラジナミダーゼ遺伝子の塩基配列のそれぞれ異なる領域とハイブリダイズし、そして該異なる領域によって該ピラジナミダーゼ遺伝子のコード配列またはその相補配列のほぼ全体が網羅される。 In a preferred embodiment, a plurality of oligonucleotides capable of hybridizing with any region of the wild-type base sequence hybridize with different regions of the base sequence of the pyrazinamidase gene, and the pyramidase gene of the pyrazinamidase gene is hybridized by the different regions. Nearly the entire coding sequence or its complementary sequence is covered.
さらなる実施態様では、上記サイレント変異を有する塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドおよび該領域とほぼ同じ領域の野生型塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドは、上記試験片の同じ位置に固定される。 In a further embodiment, the oligonucleotide capable of hybridizing with the region of the base sequence having the silent mutation and the oligonucleotide capable of hybridizing with the region of the wild-type base sequence in the same region as the region are located at the same position on the test strip. Fixed to.
ある実施態様では、上記ピラジナミダーゼ遺伝子の野生型からなる塩基配列は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列である。 In one embodiment, the base sequence consisting of the wild type of the pyrazinamidase gene is the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a complementary sequence thereof.
1つの実施態様では、上記サイレント変異は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の275位の塩基CからTへの変異である。 In one embodiment, the silent mutation is a mutation from base C to T at position 275 of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or its complementary sequence.
特定の実施態様では、上記サイレント変異を有する塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドは、配列表の配列番号22に記載の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a specific embodiment, the oligonucleotide capable of hybridizing with the region of the base sequence having the silent mutation consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 22 in the sequence listing or a complementary sequence thereof.
より特定の実施態様では、上記野生型からなる塩基配列の任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドの少なくとも1つは、配列表の配列番号21に記載の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a more specific embodiment, at least one of the oligonucleotides capable of hybridizing with any region of the wild-type base sequence consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 21 of the sequence listing or a complementary sequence thereof.
さらに特定の実施態様では、上記野生型からなる塩基配列の任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドの他の複数のオリゴヌクレオチドは、それぞれ配列表の配列番号3から18、21、および23から52の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a more specific embodiment, the plurality of other oligonucleotides that can hybridize to any region of the base sequence consisting of the wild type are SEQ ID NOs: 3 to 18, 21, and 23 to 52 in the sequence listing, respectively. The base sequence or a complementary sequence thereof.
他の実施態様では、上記サイレント変異は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の260位の塩基CからTへの変異である。 In another embodiment, the silent mutation is a mutation from base C to T at position 260 of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a complementary sequence thereof.
特定の実施態様では、上記サイレント変異を有する塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドは、配列表の配列番号20に記載の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a specific embodiment, the oligonucleotide capable of hybridizing with the region of the base sequence having a silent mutation consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 20 in the sequence listing or a complementary sequence thereof.
より特定の実施態様では、上記野生型からなる塩基配列の任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドの少なくとも1つは、配列表の配列番号19に記載の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a more specific embodiment, at least one of the oligonucleotides capable of hybridizing with any region of the wild-type base sequence consists of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19 in the sequence listing or a complementary sequence thereof.
さらに特定の実施態様では、上記野生型からなる塩基配列の任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドの他の複数のオリゴヌクレオチドは、それぞれ配列表の配列番号3から17、19、21、および23から52の塩基配列またはその相補配列からなる。 In a more specific embodiment, the other plurality of oligonucleotides that can hybridize to any region of the base sequence consisting of the wild type is SEQ ID NOs: 3 to 17, 19, 21, and 23 in the sequence listing, respectively. To 52 base sequences or a complementary sequence thereof.
本発明はまた、上記いずれかの試験片を含む、結核菌におけるピラジナミド感受性の検出用キットを提供する。 The present invention also provides a kit for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis, comprising any one of the above test pieces.
1つの実施態様では、上記キットは、さらに、発色用試薬およびピラジナミダーゼ遺伝子増幅用プライマー対を含む。 In one embodiment, the kit further includes a coloring reagent and a pyrazinamidase gene amplification primer pair.
本発明はさらに、結核菌におけるピラジナミド感受性を検出する方法を提供し、該方法は、
試料中の結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子を抽出する工程、
該抽出したピラジナミダーゼ遺伝子を上記のいずれかの試験片と接触させて、該試験片に固定されたプローブに結合させる工程、および
該プローブに結合したピラジナミダーゼ遺伝子を発色させる工程
を含む。
The present invention further provides a method for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis, the method comprising:
Extracting a Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene in a sample;
Contacting the extracted pyrazinamidase gene with any of the test strips described above to bind to the probe immobilized on the test strip, and coloring the pyrazinamidase gene bound to the probe.
本発明によれば、新たにサイレント変異が見出された場合には、その変異に対応するプローブを設計し、野生型に対応するプローブとともに試験片に配置すればよい。本発明の結核菌におけるPZA感受性を検出するための試験片は、このようなプローブを有するので、この試験片を用いると、サイレント変異のみを有するPZA感受性菌をPZA耐性であると誤検出することなく、より確実にPZA感受性を検出することができる。その結果、ピラジナミド感受性結核菌を保有する結核患者に対して、適切な治療を提供することができる。 According to the present invention, when a silent mutation is newly found, a probe corresponding to the mutation may be designed and placed on a test piece together with a probe corresponding to the wild type. Since the test piece for detecting PZA sensitivity in Mycobacterium tuberculosis of the present invention has such a probe, when this test piece is used, a PZA sensitive bacterium having only a silent mutation is erroneously detected as being PZA resistant. Therefore, PZA sensitivity can be detected more reliably. As a result, an appropriate treatment can be provided for tuberculosis patients who possess pyrazinamide-sensitive tuberculosis bacteria.
(ピラジナミダーゼをコードするpncA遺伝子)
上記のように、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)のPZA耐性は、ピラジナミダーゼをコードするpncA遺伝子の変異により生じ得る。野生型の結核菌が保有するpncA遺伝子の塩基配列は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補的な配列である。配列番号1に記載の塩基配列81位〜83位の塩基ATGはタンパク質合成の開始コドンに該当し、559位〜561位は終止コドンに該当する。すなわち、この81〜561位はピラジナミダーゼのコード配列であり、ピラジナミダーゼのアミノ酸配列は、配列表の配列番号2に示すとおりである。−80位〜−1位の塩基は、タンパク質合成の上流部分に該当する。
(PncA gene encoding pyrazinamidase)
As mentioned above, PZA resistance in Mycobacterium tuberculosis can be caused by mutations in the pncA gene encoding pyrazinamidase. The base sequence of the pncA gene possessed by wild-type tuberculosis is the base sequence described in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or a complementary sequence thereof. The base ATG at positions 81 to 83 shown in SEQ ID NO: 1 corresponds to the start codon for protein synthesis, and positions 559 to 561 correspond to the stop codon. That is, positions 81 to 561 are a pyrazinamidase coding sequence, and the amino acid sequence of pyrazinamidase is as shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. The bases at positions -80 to -1 correspond to the upstream part of protein synthesis.
(pncA遺伝子の変異)
本発明におけるPZA耐性菌となり得るpncA遺伝子の変異の位置は、配列表の配列番号1に記載の塩基配列のコード配列中(1位から561位まで)に、さらには−20位から561位までに存在し得るpncA遺伝子の変異が挙げられる。PZA耐性を誘導するpncA遺伝子の変異は既知のものが多数存在しており、これらは、例えば、特許文献3および4ならびに非特許文献1〜5に開示されている。これらの変異のうち、いずれか1つの変異があれば、PZA耐性結核菌となり得る。
(Mutation of the pncA gene)
The position of the mutation of the pncA gene that can be a PZA resistant bacterium in the present invention is within the coding sequence of the base sequence described in SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing (from
pncA遺伝子には、上記の変異以外に、サイレント変異も存在することを新たに見出した。サイレント変異とは、上記のように、野生型の塩基が変異(置換)されているが、コードするアミノ酸は変化しないため、酵素活性に影響を及ぼさない変異をいう。具体的には、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の275位の塩基CからTへの変異、ならびに260位の塩基CからTへの変異が挙げられる(図1の白抜き矢印の位置)。これらのサイレント変異の位置は、いずれも上記のPZA耐性に関連する変異(図1の細い矢印および太い矢印の位置)に非常に近い位置に存在する。 The pncA gene was newly found to have a silent mutation in addition to the above mutation. The silent mutation refers to a mutation that does not affect the enzyme activity because the wild-type base is mutated (substituted) as described above, but the encoded amino acid does not change. Specifically, a mutation from base C to T at position 275 and a mutation from base C to T at position 260 of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or its complementary sequence (see FIG. 1). The position of the white arrow). These silent mutations are located very close to the mutations related to the above-mentioned PZA resistance (the positions of the thin and thick arrows in FIG. 1).
上記のサイレント変異は次のようにして見出された。まず、結核患者から喀痰を採取し、雑菌除去し、培養をする。雑菌除去法として、N−アセチル−L−システイン(NALC)・水酸化ナトリウム法が挙げられる。具体的には、NALC−NaOH(4%NaOH(ml):2.9%クエン酸ナトリウム水溶液(mL):NALC(g)=100:100:1)の雑菌処理溶液を喀痰に2倍量加え、5〜20秒間混和した。その後、時々混和しながら15分間室温に放置し、さらにリン酸緩衝生理食塩水(PBS、pH6.8)を加え混和した。遠心分離後、上清を捨て、沈渣をPBSに懸濁させ、得られた結核菌をミドルブルック7H9液体培地(ベクトン・ディッキンソン社)の結核菌分離培地で培養し、分離された結核菌を最終濃度100mg/LのPZAを含むミドルブルック7H12液体培地(ベクトン・ディッキンソン社)でPZA感受性試験を行った。具体的には、結核菌にPZAを加えて数日間培養後、硫酸鉄アンモニウムを加えてピラジナミダーゼ活性の有無を測定した。以上のような検査から、PZA感受性であると判別された結核菌からゲノムDNAを、フェノール抽出法で抽出し、シークエンサーで塩基配列を解析した。 The silent mutation was found as follows. First, sputum is collected from a tuberculosis patient, germs are removed and cultured. Examples of the method for removing germs include the N-acetyl-L-cysteine (NALC) / sodium hydroxide method. Specifically, NALC-NaOH (4% NaOH (ml): 2.9% aqueous sodium citrate solution (mL): NALC (g) = 100: 100: 1) was added to the jar twice as much For 5 to 20 seconds. Thereafter, the mixture was allowed to stand at room temperature for 15 minutes with occasional mixing, and phosphate buffered saline (PBS, pH 6.8) was further added and mixed. After centrifugation, the supernatant is discarded, the sediment is suspended in PBS, and the resulting tuberculosis is cultured in a tuberculosis isolation medium of Middlebrook 7H9 liquid medium (Becton Dickinson). A PZA sensitivity test was performed on a Middlebrook 7H12 liquid medium (Becton Dickinson) containing PZA at a concentration of 100 mg / L. Specifically, PZA was added to Mycobacterium tuberculosis and cultured for several days, and then ammonium sulfate was added to measure the presence or absence of pyrazinamidase activity. From the above tests, genomic DNA was extracted from Mycobacterium tuberculosis determined to be PZA sensitive by the phenol extraction method, and the nucleotide sequence was analyzed with a sequencer.
pncA遺伝子上の上記変異を検出する方法としては、Nollauら, Clin. Chem., 43, 1114-1120 (1997)、「突然変異検出のための研究室プロトコル」(Landegren, U.ら, Oxford University Press (1996))、および「PCR」第2版(Newtonら, BIOS Scientific Publishers Limited (1997))などに記載されている通常用いられる手段が適用できる。具体的には、例えば、PCR断片シークエンシング法、一本鎖高次構造多型法(SSCP法:Orita, M.ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86(8), 2766-2770 (1989))、ヘテロ二本鎖変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(DGGE法:Sheffield, V. C.ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86(1), 232-236 (1989))、インベーダー法(Griffin, T. J.ら, Trend Biotech, 18, 77 (2000))、SniPerTM法(Amersham pharmacia biotech)、タックマンPCR法(Livak, K. J., Genel. Anal., 14, 143 (1999);Morris, T.ら, J. Clin. Microbiol., 34, 2933(1996))、MALDI−TOF/MS法(Griffin, T. J.ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 96(11), 6301-6 (1999))、制限酵素長多型解析法(RFLP:Murray, J. C.ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 80(19), 5951-5955 (1983))、DNAチップハイブリダイゼーション法(Kokoris, K.ら, J. Med. Genet., 36, 730 (1999))、MasscodeTM法(Qiagen Genomics)などに例示される公知の方法から選択され得るが、これらに限定されるものではない。遺伝子変異を検出する方法であれば、あらゆる手段を適用することができる。例えば、PCR−配列特異的オリゴプローブ(SSOP:sequence-specific oligonucleotide probes)法を用いることもできる。PCR−SSOP法とは、変異部位を含む約10〜約30塩基の、一方の対立遺伝子配列に完全相補的なプローブを作製し、変異部位を含むDNAをPCR法によりで増幅した後、ハイブリダイゼーションを行い、ハイブリッド形成の有無により遺伝子多型を判別する方法である。 As a method for detecting the above mutation on the pncA gene, Nollau et al., Clin. Chem., 43, 1114-1120 (1997), “Laboratory protocol for mutation detection” (Landegren, U. et al., Oxford University). Press (1996)), and “PCR” 2nd edition (Newton et al., BIOS Scientific Publishers Limited (1997)) and the like can be applied. Specifically, for example, PCR fragment sequencing method, single-stranded conformation polymorphism method (SSCP method: Orita, M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86 (8), 2766- 2770 (1989)), heteroduplex denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE method: Sheffield, VC et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86 (1), 232-236 (1989)) Invader method (Griffin, TJ et al., Trend Biotech, 18, 77 (2000)), SniPer ™ method (Amersham pharmacia biotech), Tackman PCR method (Livak, KJ, Genel. Anal., 14, 143 (1999); Morris, T. et al., J. Clin. Microbiol., 34, 2933 (1996)), MALDI-TOF / MS method (Griffin, TJ et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 96 (11), 6301-6 (1999)), restriction enzyme length polymorphism analysis method (RFLP: Murray, JC et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 80 (19), 5951-5955 (1983)), DNA chip hybridization method ( Kokoris, K. et al., J. Med. Genet., 36, 730 (1999)), Masscode TM method (Q iagen Genomics) and the like, but can be selected from, but not limited to, known methods. Any means can be applied as long as it is a method for detecting a gene mutation. For example, the PCR-sequence-specific oligonucleotide probes (SSOP) method can also be used. The PCR-SSOP method is a method in which a probe that is completely complementary to one allele sequence of about 10 to about 30 bases including a mutation site is prepared, DNA containing the mutation site is amplified by the PCR method, and then hybridized. This is a method for discriminating gene polymorphism based on the presence or absence of hybridization.
(プローブ)
本発明の結核菌におけるピラジナミド感受性を検出するための試験片に用いられるプローブとしては、pncA遺伝子のサイレント変異を有する領域に結合し得るオリゴヌクレオチドプローブ(以下、「サイレント変異プローブ」という場合がある)、ならびに野生型のpncA遺伝子の任意の領域と結合し得るオリゴヌクレオチドプローブ(以下、「野生型プローブ」という場合がある)が挙げられる。各プローブの長さは、結合(ハイブリダイズ)させる時の温度にもよるが、一般的には10〜30ヌクレオチド長、好ましくは12〜26ヌクレオチド長である。
(probe)
As a probe used for a test piece for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis of the present invention, an oligonucleotide probe capable of binding to a region having a silent mutation of the pncA gene (hereinafter sometimes referred to as “silent mutation probe”) As well as oligonucleotide probes that can bind to any region of the wild-type pncA gene (hereinafter sometimes referred to as “wild-type probes”). The length of each probe is generally 10 to 30 nucleotides, preferably 12 to 26 nucleotides, although it depends on the temperature at which it is bound (hybridized).
本発明において、サイレント変異プローブは、サイレント変異のみを有する領域に結合(ハイブリダイズ)可能であり、このようなサイレント変異のみを有する領域は、サイレント変異以外の塩基の配列が野生型である。この領域が野生型である場合ならびに他の変異を含む場合には、サイレント変異プローブはこの領域に結合できない。サイレント変異としては、例えば、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の275位の塩基CからTへの変異;および配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の260位の塩基CからTへの変異が挙げられる。また、確実にサイレント変異を認識するために、サイレント変異プローブを構成するオリゴヌクレオチドの中程にサイレント変異の位置が存在するように設計することが好ましい。 In the present invention, the silent mutation probe can bind (hybridize) to a region having only the silent mutation, and the region having only the silent mutation has a wild-type base sequence other than the silent mutation. If this region is wild-type, as well as if it contains other mutations, silent mutation probes cannot bind to this region. Examples of the silent mutation include a mutation from base C to T at position 275 of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or its complementary sequence; and the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or its complementary sequence Of the base at position 260 of C to T. Moreover, in order to recognize silent mutation reliably, it is preferable to design so that the position of the silent mutation exists in the middle of the oligonucleotide constituting the silent mutation probe.
本発明において、野生型プローブは、野生型のpncA遺伝子の任意の領域と結合し得る。PZA感受性を検出するためには、少なくともPZA耐性菌に関連する上記の変異をもれなく検出することが重要である。そこで、本発明において、好適には、野生型プローブは、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはこれに相補的な塩基配列のコード配列のほぼ全体を網羅するように、例えば、−20位から560位までの塩基、つまり合計580塩基に結合(ハイブリダイズ)可能なように設計される。 In the present invention, the wild-type probe can bind to any region of the wild-type pncA gene. In order to detect PZA sensitivity, it is important to detect at least all the mutations associated with PZA resistant bacteria. Therefore, in the present invention, preferably, the wild-type probe covers, for example, −20 so as to cover almost the entire coding sequence of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 of the sequence listing or a nucleotide sequence complementary thereto. It is designed to be able to bind (hybridize) to the bases from position 560 to position 560, that is, total 580 bases.
例えば、pncA遺伝子の上流側または下流側から順にプローブを設計し、隣接するプローブと約4〜7塩基重なるように配置すれば、その配置する領域の境界位置に変異が存在したとしても、どちらかのプローブが結合することができるので、好ましい。したがって、例えば、−20位から560位までの合計580塩基を検出するための全プローブ数は、全てのプローブの長さを30に統一し、各プローブが隣接するプローブと4塩基ずつ重なると想定すれば、少なくとも22個以上であり、好ましくは30個以上、より好ましくは35個以上、さらに好ましくは40個以上である。 For example, if a probe is designed in order from the upstream side or the downstream side of the pncA gene and arranged so as to overlap with the adjacent probe by about 4 to 7 bases, even if there is a mutation at the boundary position of the arranged region, Are preferred because they can bind. Therefore, for example, the total number of probes for detecting a total of 580 bases from the -20th position to the 560th position is assumed to be the same length of all the probes, and each probe overlaps the adjacent probe by 4 bases. Thus, it is at least 22 or more, preferably 30 or more, more preferably 35 or more, and further preferably 40 or more.
本発明においては、野生型プローブとして、上記の各サイレント変異プローブの結合可能領域とほぼ同じ領域に結合し得るように設計された野生型プローブ(以下、「サイレント対応野生型プローブ」という場合がある)が必要である。例えば、配列表の配列番号1に記載の塩基配列またはその相補配列の275位または260位の変異を含む領域に結合可能なサイレント変異プローブに対して、ほぼ同じ領域に結合可能な野生型プローブが設計される。ほぼ同じ領域とは、全く同じ領域であっても、1〜2塩基長い/短い範囲の領域であってもよい。そのため、これらの領域においては、サイレント変異が存在する場合ならびに野生型の(変異がない)場合のいずれにおいても、少なくとも一方のプローブが結合し得、そしてサイレント変異以外の変異が存在する場合には両プローブとも結合しない。 In the present invention, a wild-type probe designed to be able to bind to substantially the same region as the binding region of each silent mutation probe described above (hereinafter referred to as “silent-compatible wild-type probe”). )is required. For example, a silent-type mutant probe that can bind to a region containing a mutation at position 275 or 260 of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing or its complementary sequence has a wild-type probe that can bind to almost the same region. Designed. The substantially the same region may be the same region or a region having a range of 1 to 2 bases long / short. Therefore, in these regions, at least one probe can bind both in the presence of a silent mutation and in the case of a wild type (no mutation), and when a mutation other than the silent mutation exists. Neither probe binds.
上記の各プローブは、標準的なプログラムおよびプライマー解析ソフトウェア、例えばPrimer Express(Perkin Elmer社)を用いることにより得ることができ、自動化オリゴヌクレオチドシンセサイザーなどの標準的な方法を用いて合成することができる。 Each of the above probes can be obtained by using a standard program and primer analysis software such as Primer Express (Perkin Elmer), and can be synthesized using a standard method such as an automated oligonucleotide synthesizer. .
さらに、各プローブは、以下で詳述するように、試験片に固定するために5’または3’末端のいずれか一方が修飾されていてもよい。 In addition, each probe may be modified at either the 5 'or 3' end for immobilization to a test strip, as described in detail below.
(試験片)
本発明の、結核菌におけるピラジナミド感受性を検出するための試験片は、少なくとも2つのプローブが固定されている。固定されているプローブのうちの少なくとも1つのプローブは、上記サイレント変異プローブであり、そして他のプローブは、試験片のそれぞれ異なる位置に固定された野生型プローブであり、サイレント対応野生型プローブを含む。
(Test pieces)
In the test piece for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis according to the present invention, at least two probes are fixed. At least one of the immobilized probes is the silent mutant probe, and the other probes are wild-type probes immobilized at different positions on the test strip, including silent-corresponding wild-type probes. .
上記のように、好適には、試験片に固定された野生型プローブは、pncA遺伝子のコード配列またはその相補配列のほぼ全体を網羅するように設計されており、より好適には、プローブは、結合する塩基配列の順に上流側または下流側から一定の間隔で配置されている。さらに、発色を確認するためのコントロールまたはマーカーが固定されていてもよい。 As described above, preferably, the wild-type probe fixed to the test strip is designed to cover almost the entire coding sequence of the pncA gene or its complementary sequence, and more preferably, the probe comprises: They are arranged at regular intervals from the upstream side or the downstream side in the order of the base sequences to be bound. Furthermore, a control or marker for confirming color development may be fixed.
さらに好適には、サイレント変異プローブとサイレント対応野生型プローブとは、試験片の同じ位置に固定される。サイレント変異プローブとサイレント対応野生型プローブとは、それぞれを別々に同じ位置に重ねて固定してもよく(順序は問わない)、あるいはこれらのプローブを混合して固定してもよい。この位置では、これらのプローブが結合する領域に、サイレント変異以外の変異が存在する場合にはpncA遺伝子が結合せず、変異がないまたはサイレント変異のみが存在する場合にはpncA遺伝子が結合する。したがって、PZA耐性の場合は結合せず、PZA感受性の場合は結合する。 More preferably, the silent mutant probe and the silent-corresponding wild type probe are fixed at the same position on the test strip. The silent mutation probe and the silent wild-type probe may be fixed separately by overlapping each other at the same position (in any order), or these probes may be mixed and fixed. At this position, the pncA gene does not bind to the region to which these probes bind, and if there is a mutation other than the silent mutation, the pncA gene binds when there is no mutation or only the silent mutation exists. Therefore, it does not bind in the case of PZA resistance and binds in the case of PZA sensitivity.
本発明の試験片は、上記プローブを担体表面上に物理的または化学的に固定して作成することができる。担体としては、ビニル系ポリマー、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ニトロセルロースなどの有機材料;ガラス、シリカなどの無機材料;金、銀などの金属材料などが挙げられ、特に限定されない。成形加工性が容易である点で、有機材料が好ましく、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル類がより好ましい。これらの担体は、発色法での検知において、その発色を視認しやすくするために白色であることが好ましい。 The test piece of the present invention can be prepared by physically or chemically fixing the probe on the surface of the carrier. Examples of the carrier include organic materials such as vinyl polymer, nylon, polyester, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, and nitrocellulose; inorganic materials such as glass and silica; metal materials such as gold and silver, and the like. Not. An organic material is preferable in terms of easy molding processability, and polyesters such as polyethylene terephthalate are more preferable. These carriers are preferably white in order to make the color development easily visible in the detection by the color development method.
上記プローブは、種類ごとに一定間隔で上記担体に配置される。これらの担体表面にプローブを物理的に固定化する方法としては、公知の種々の方法が用いられる。例えば、担体表面をポリリジンなどのポリカチオン性の高分子で被覆する方法があり、この方法によれば、ポリアニオンであるプローブとの静電相互作用により、固定化の効率を上げることができる。プローブの末端に無関係な塩基配列(ポリチミン鎖など)を付加し、固定されるプローブ自体の分子量を増大させることによって、固定化の効率を上げる方法もある。例えば、ポリチミン付加オリゴヌクレオチドプローブを含む溶液をディスペンサからニトロセルロース膜上に吐出して、紫外線を照射することによって、比較的容易に種々のプローブを固定化することができる。具体的には、各プローブをそれぞれ24ゲージの針を備えたディスペンサに入れ、0.5〜1.0μL/分の量を吐出させながら2.5〜8.5mm/秒の塗布速度で、それぞれ一定の間隔をあけてニトロセルロース膜上に塗布すると、各プローブが、一定の間隔で並んだ約1〜2mmの幅のストライプとして塗布される。このプローブのストライプが塗布された担体に紫外線を照射することによって、プローブが担体上に固定される。さらに、必要に応じて、これらのストライプを横断するように細く切断すると、各プローブが順に配置された多数の試験片を一挙に得ることができる。 The probes are arranged on the carrier at regular intervals for each type. As a method for physically immobilizing the probe on the surface of these carriers, various known methods are used. For example, there is a method of coating the carrier surface with a polycationic polymer such as polylysine. According to this method, the efficiency of immobilization can be increased by electrostatic interaction with a probe that is a polyanion. There is also a method of increasing the efficiency of immobilization by adding an irrelevant base sequence (such as a polythymine chain) to the end of the probe and increasing the molecular weight of the immobilized probe itself. For example, various probes can be immobilized relatively easily by discharging a solution containing a polythymine-added oligonucleotide probe from a dispenser onto a nitrocellulose membrane and irradiating with ultraviolet rays. Specifically, each probe is placed in a dispenser equipped with a 24-gauge needle, and an amount of 0.5 to 1.0 μL / min is discharged at a coating speed of 2.5 to 8.5 mm / sec. When applied on the nitrocellulose membrane at regular intervals, each probe is applied as a stripe having a width of approximately 1 to 2 mm arranged at regular intervals. The probe is fixed on the carrier by irradiating the carrier coated with the stripe of the probe with ultraviolet rays. Furthermore, if necessary, if a thin cut is made so as to cross these stripes, a large number of test pieces in which the probes are arranged in sequence can be obtained at a time.
担体表面が金などの金属材料である場合には、2−アミノエタンチオールなどのアミノ基を有するチオールもしくはジスルフィド化合物などで担体表面を処理することにより、ポリアニオンであるプローブとの静電相互作用を介して固定化の効率がよくなることも知られている。 When the carrier surface is a metal material such as gold, the surface of the carrier is treated with a thiol having an amino group such as 2-aminoethanethiol or a disulfide compound, thereby causing electrostatic interaction with the probe which is a polyanion. It is also known that the efficiency of immobilization is improved.
プローブに官能基を導入して化学的に固定化する方法としては、公知の種々の方法が用いられる。例えば、担体の材料がガラス、シリコンなどの無機材料の場合には、プローブの末端をトリメトキシシラン、トリエトキシシランなどのシランカップリング反応が可能な官能基で修飾する方法があり、修飾プローブを含む溶液に担体を24〜48時間浸漬し、取り出した後、洗浄することにより試験片が得られる。あるいは、ガラス、シリコンなどの無機材料担体をアミノエトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤で処理することにより、担体の表面をアミノ化し、次いで、末端にカルボン酸を導入したプローブとアミノカップリング反応させることにより、プローブを固定化する方法もある。さらに、担体の材料が金、銀などの金属材料の場合には、プローブの末端をチオール基、ジスルフィド基などの金属と結合可能な官能基で修飾し、この修飾プローブを含む溶液に担体を24〜48時間浸漬し、取り出した後、洗浄することにより固定化することができる。 As a method for chemically immobilizing a probe by introducing a functional group, various known methods are used. For example, when the carrier material is an inorganic material such as glass or silicon, there is a method of modifying the end of the probe with a functional group capable of silane coupling reaction such as trimethoxysilane or triethoxysilane. A test piece is obtained by immersing the carrier in the solution to be contained for 24 to 48 hours, taking it out, and washing it. Alternatively, by treating an inorganic material carrier such as glass or silicon with a silane coupling agent having an amino group such as aminoethoxysilane, the surface of the carrier is aminated, and then a probe having an carboxylic acid introduced at the terminal and an aminocup There is also a method of immobilizing the probe by ring reaction. Further, when the carrier material is a metal material such as gold or silver, the end of the probe is modified with a functional group capable of binding to a metal such as a thiol group or a disulfide group, and the carrier is added to a solution containing the modified probe. It can be fixed by immersing for ~ 48 hours, taking out and then washing.
また、合成されたプローブを固定するのでなく、リソグラフィー技術を利用して、所望の配列を有するプローブを担体表面上で直接合成する方法も知られている。 There is also known a method of directly synthesizing a probe having a desired sequence on the surface of a carrier using a lithography technique instead of fixing the synthesized probe.
(試験片を用いたPZA感受性検出方法)
1.検体
本発明において、「検体」は、通常、結核菌検査に必要な検体であればよい。例えば、喀痰、咽頭ぬぐい液、胃液、気管支肺胞洗浄液、気管内吸引物、喉からの拭取物および/または組織生検物などの体液、ならびにこれらから培養して得られた結核菌自体が挙げられる。
(PZA sensitivity detection method using a test piece)
1. Specimen In the present invention, the “specimen” may generally be a specimen necessary for the tubercle bacillus test. For example, body fluids such as sputum, pharyngeal swab, gastric juice, bronchoalveolar lavage fluid, intratracheal aspirate, throat wipes and / or tissue biopsy, and tuberculosis bacteria obtained from these cultures themselves Can be mentioned.
2.検体の前処理(DNAの抽出)
上記検体からのDNAの抽出は、公知の方法で行うことができる。例えば、フェノール抽出法、グアニジンチオシナネート抽出法、バナジルリボヌクレオシド複合抽出法などが挙げられる。検体を前処理したものを本明細書において「試料」という。
2. Sample pretreatment (DNA extraction)
Extraction of DNA from the specimen can be performed by a known method. Examples thereof include a phenol extraction method, a guanidine thiocinate extraction method, and a vanadyl ribonucleoside complex extraction method. A sample that has been pretreated is referred to as a “sample” in this specification.
3.核酸の増幅
PCR法で核酸を増幅する場合、例えば、以下の工程で行われる:(1)2本鎖ゲノムDNAを約92〜95℃、約30秒〜1分間の反応条件で熱処理することにより1本鎖にする変性工程;(2)該1本鎖DNAのそれぞれに約50〜65℃を約20秒〜1分間の反応条件で、少なくとも2種類の増幅プライマーを結合させることによりPCRの反応開始点となる2本鎖部分を作製するアニール工程;(3)約70〜75℃を約20秒〜5分間の反応条件でDNAポリメラーゼを用いて反応させる鎖伸張工程;ならびに(1)〜(3)の工程を通常の方法により20〜40回繰り返す工程。pncA遺伝子をPCRで増幅するために用いられるプライマー対として、全ての変異部位を含むpncA遺伝子を増幅し得るように、全ての変異部位を含む配列部位よりも上流の配列と、多型部位よりも下流の配列と同一または相補的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。好ましいプライマー対の例としては、配列表の配列番号53および54のオリゴヌクレオチドまたはその相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。
3. Amplification of nucleic acid When nucleic acid is amplified by PCR, for example, the following steps are performed: (1) By heat-treating double-stranded genomic DNA under reaction conditions of about 92 to 95 ° C. for about 30 seconds to 1 minute. (2) PCR reaction by binding at least two kinds of amplification primers to each of the single-stranded DNAs under reaction conditions of about 50 to 65 ° C. for about 20 seconds to 1 minute. An annealing step for producing a double-stranded portion serving as a starting point; (3) a strand extension step in which a DNA polymerase is reacted at about 70 to 75 ° C. under reaction conditions for about 20 seconds to 5 minutes; and (1) to ( The process of repeating the process of 3) 20-40 times by a normal method. As a primer pair used to amplify the pncA gene by PCR, a sequence upstream from the sequence site containing all the mutation sites and a sequence from the polymorphic site so that the pncA gene containing all the mutation sites can be amplified. An oligonucleotide having the same or complementary base sequence as the downstream sequence can be mentioned. Examples of preferred primer pairs include oligonucleotides of SEQ ID NOs: 53 and 54 in the sequence listing or oligonucleotides having complementary sequences thereof.
また、測定の感度を向上させるために、例えば、検体から直接DNAを増幅させる場合、上記PCR反応の前にさらにNestedPCR法(特公平6−81600号公報)などで核酸を増幅してもよい。NestedPCR法におけるプライマーは、上記PCR反応において用いたプライマーよりも外側の配列を選択することができる。例えば、配列表の配列番号55および56のオリゴヌクレオチドまたはその相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。 In order to improve the sensitivity of the measurement, for example, when DNA is directly amplified from a specimen, the nucleic acid may be further amplified by the Nested PCR method (Japanese Patent Publication No. 6-81600) before the PCR reaction. As a primer in the Nested PCR method, a sequence outside the primer used in the PCR reaction can be selected. Examples thereof include oligonucleotides having SEQ ID NOs: 55 and 56 in the sequence listing or oligonucleotides having complementary sequences thereof.
上記のプローブおよびプライマーの配列は、標準的なプログラムおよびプライマー解析ソフトウェア、例えばPrimer Express(Perkin Elmer社製)を用いることにより得ることができ、自動化オリゴヌクレオチドシンセサイザーなどの標準的な方法を用いて合成することができる。 The above probe and primer sequences can be obtained using standard programs and primer analysis software such as Primer Express (Perkin Elmer) and synthesized using standard methods such as automated oligonucleotide synthesizers. can do.
4.結核菌のPZA感受性検出方法
本発明において、結核菌のPZA感受性は、PCR−SSOP法によって検出することができる。より簡便には、固定されたプローブの数と、PCR−SSOP法において検出されたスポットの数を比較することにより検出することもできる。例えば、上記のプローブが固定された試験片を使用する場合、PCR−SSOP法におけるハイブリダイズは、非特異吸着反応が起きにくい点で、約60〜65℃の温度で行うことが好ましい。検出されたスポットの数が、固定されたプローブの数と同数であれば、結核菌は変異を有さない、すなわちPZA感受性であり、検出スポット数が固定プローブ数より少なければ結核菌はPZA耐性であると判断することができる。
4). Method for detecting PZA sensitivity of Mycobacterium tuberculosis In the present invention, PZA sensitivity of Mycobacterium tuberculosis can be detected by the PCR-SSOP method. More simply, it can be detected by comparing the number of immobilized probes with the number of spots detected in the PCR-SSOP method. For example, when using a test piece on which the above probe is immobilized, hybridization in the PCR-SSOP method is preferably performed at a temperature of about 60 to 65 ° C. in that nonspecific adsorption reaction is unlikely to occur. If the number of spots detected is the same as the number of immobilized probes, the M. tuberculosis is not mutated, i.e. PZA sensitive, and if the number of detection spots is less than the number of fixed probes, M. tuberculosis is PZA resistant. Can be determined.
PCR−SSOP法において検出されたスポットの数を容易にカウントするためには、放射性同位体、蛍光物質、化学発光物質などの標識物質を修飾したプライマー対を用いて遺伝子を増幅することが好ましい。上記標識物質を用いた検出方法のうち、比較的安価で容易に実施できる点で、ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)/5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルホスファターゼp−トルイジニル塩(BCIP)発色法が好ましい。具体的には、以下のとおりに行われる。まず、上記プライマーの3’または5’末端にビオチンを修飾したプライマー対を用いて、末端にビオチンを有する遺伝子を増幅する。次いで、増幅した遺伝子と試験片に固定されたプローブとのハイブリダイゼーションによってプローブに結合させ、さらにアルカリホスファターゼ標識ストレプトアビジンに接触させて、プローブと結合している遺伝子の末端に存在するビオチンに結合させる。さらに、NBT/BCIPを加えてアルカリホスファターゼと反応させることにより、プローブに結合しているアルカリホスファターゼが存在する位置で発色させる。この発色は視認可能である。 In order to easily count the number of spots detected in the PCR-SSOP method, it is preferable to amplify a gene using a primer pair in which a labeling substance such as a radioisotope, a fluorescent substance, or a chemiluminescent substance is modified. Among the detection methods using the above-mentioned labeling substances, nitroblue tetrazolium (NBT) / 5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphatase p-toluidinyl salt (BCIP) color development is relatively inexpensive and can be easily carried out. The method is preferred. Specifically, it is performed as follows. First, a gene having biotin at the end is amplified using a primer pair in which biotin is modified at the 3 'or 5' end of the primer. Subsequently, the amplified gene and the probe immobilized on the test piece are bound to the probe by hybridization, and further contacted with alkaline phosphatase-labeled streptavidin to bind to biotin present at the end of the gene bound to the probe. . Furthermore, by adding NBT / BCIP and reacting with alkaline phosphatase, color is developed at the position where alkaline phosphatase bound to the probe is present. This color development is visible.
(試験片を含む検出用キット)
本発明の検出用キットは、上記の試験片を含む。好適には、結核菌のピラジナミド感受性を検出するために適切な任意の試薬類を含み得る。例えば、上記のDNAの抽出のための試薬、遺伝子増幅用試薬、プローブへの遺伝子の結合を検出するための試薬などが挙げられる。具体的なキットとして、上記のPCR−SSOP法を実施するためのキットを例示する。
(Detection kit including test piece)
The detection kit of the present invention includes the above-described test piece. Suitably any reagent suitable for detecting Mycobacterium tuberculosis sensitivity to pyrazinamide may be included. For example, a reagent for extracting the above DNA, a reagent for gene amplification, a reagent for detecting the binding of the gene to the probe, and the like can be mentioned. As a specific kit, a kit for carrying out the PCR-SSOP method is exemplified.
本発明のキットに含まれ得るDNAの抽出のための試薬は、上記の任意の手法で用いられる試薬である。 The reagent for DNA extraction that can be included in the kit of the present invention is a reagent used in any of the above-described techniques.
pncA遺伝子をPCRで増幅するためのプライマー対も、本発明のキットに含まれ得る。プライマー対は、全ての変異部位を含むpncA遺伝子を増幅し得るように、全ての変異部位を含む配列部位よりも上流の配列と、多型部位よりも下流の配列と同一または相補的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドである。好ましいプライマー対の例としては、配列表の配列番号53および54のオリゴヌクレオチドまたはその相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。測定の感度を向上させるためのNestedPCR法におけるプライマー対はとしては、例えば、上記の配列表の配列番号55および56のオリゴヌクレオチドまたはその相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。 A primer pair for amplifying the pncA gene by PCR may also be included in the kit of the present invention. The primer pair has a base sequence that is the same as or complementary to a sequence upstream from the sequence site including all the mutation sites and a sequence downstream from the polymorphic site so that the pncA gene including all the mutation sites can be amplified. Is an oligonucleotide. Examples of preferred primer pairs include oligonucleotides of SEQ ID NOs: 53 and 54 in the sequence listing or oligonucleotides having complementary sequences thereof. Examples of the primer pair in the Nested PCR method for improving the sensitivity of the measurement include the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 55 and 56 in the above sequence listing or oligonucleotides having complementary sequences thereof.
さらに、上記プライマー対は、PCR−SSOP法において検出を容易にするために、放射性同位体、蛍光物質、化学発光物質などで修飾されていることが好ましい。 Furthermore, the primer pair is preferably modified with a radioisotope, a fluorescent substance, a chemiluminescent substance, or the like in order to facilitate detection in the PCR-SSOP method.
また、遺伝子の増幅は、PCR法以外にも、LAMP法、ICAN法などの公知の技術が挙げられる。本発明においては、これらのいずれかの手法を用いてもよく、本発明にはこれらの手法で用いられる任意の試薬を含むキットも含まれる。 In addition to the PCR method, gene amplification includes known techniques such as the LAMP method and the ICAN method. In the present invention, any of these methods may be used, and the present invention also includes a kit containing any reagent used in these methods.
さらに、本発明のキットは、検出のための試薬類を含み得る。例えば、NBT/BCIP発色法を採用する場合は、ストレプトアビジン修飾アルカリホスファターゼ、NBT、およびBCIPが挙げられる。 Furthermore, the kit of the present invention may contain reagents for detection. For example, when the NBT / BCIP color development method is employed, streptavidin-modified alkaline phosphatase, NBT, and BCIP are exemplified.
(実施例1:ピラジナミド感受性試験)
1.試験用溶液の調製
ミドルブック液体培地(ベクトン・ディッキンソン社)に、最終濃度100mg/Lのピラジナミドおよび蛍光発色基質であるトリス−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン塩化ルテニウム五水和物を溶解して試験用培地を調製した。
(Example 1: Pyrazinamide sensitivity test)
1. Preparation of test solution To middle book liquid medium (Becton Dickinson), pyrazinamide with a final concentration of 100 mg / L and a fluorescent substrate, Tris-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ruthenium chloride pentahydrate were added. A test medium was prepared by dissolution.
2.ピラジナミド感受性試験
結核患者255名の喀痰から精製培養した結核菌を上記試験用溶液に添加し、37℃で4日間から21日間培養した。PZAが添加されていないチューブで発育が観察され、PZAが添加されたチューブで発育が認められない場合を感受性とした。発育の確認は発育とともに増加する蛍光発色の有無により行った。その結果、227検体がPZAに感受性を有することが明らかとなった。
2. Pyrazinamide susceptibility test Tuberculosis bacteria purified and cultured from 255 sputum of tuberculosis patients were added to the test solution and cultured at 37 ° C. for 4 to 21 days. The growth was observed in the tube to which PZA was not added, and the case where the growth was not observed in the tube to which PZA was added was regarded as sensitivity. Growth was confirmed by the presence or absence of fluorescent coloration that increased with growth. As a result, it became clear that 227 specimens were sensitive to PZA.
(実施例2:ピラジナミド感受性結核菌の遺伝子解析)
1.pncA遺伝子の抽出
実施例1でピラジナミド感受性結核菌と判定された227検体からフェノール抽出法によりゲノムDNAを抽出精製した。
(Example 2: Genetic analysis of pyrazinamide-sensitive tuberculosis bacteria)
1. Extraction of pncA gene Genomic DNA was extracted and purified from the 227 samples determined to be pyrazinamide-sensitive tuberculosis bacteria in Example 1 by the phenol extraction method.
2.pncA遺伝子の増幅
次に、以下に示すプライマーを用いてpncA遺伝子を増幅した。PCRの反応条件は、変性過程を94℃、30秒、アニール過程を55℃、20秒、鎖伸長過程を72℃、20秒とし、この工程を30サイクルにより、増幅を行った。
プライマー1 ggcagtttgc ctaccgacgc (配列番号53)
プライマー2 ccaacagttc atcccggttc g (配列番号54)
2. Amplification of pncA gene Next, the pncA gene was amplified using the primers shown below. PCR reaction conditions were 94 ° C. and 30 seconds for the denaturation process, 55 ° C. and 20 seconds for the annealing process, and 72 ° C. and 20 seconds for the chain extension process, and amplification was performed in 30 cycles of this process.
Primer 2 ccaacagttc atcccggttc g (SEQ ID NO: 54)
3.ピラジナミド感受性結核菌の遺伝子解析
増幅された227例のpncA遺伝子の塩基配列をシークエンサーで調べた。その結果、新たな変異:Ser65Ser[tcC→tcT](図1のプローブ17上の白抜き矢印)が227例中6例において発見された。この変異は、塩基が置換されているにもかかわらずコードされるアミノ酸が変化しないサイレント変異であった。
3. Gene analysis of pyrazinamide-sensitive Mycobacterium tuberculosis The nucleotide sequences of 227 amplified pncA genes were examined with a sequencer. As a result, a new mutation: Ser65Ser [tcC → tcT] (open arrow on the probe 17 in FIG. 1) was found in 6 of 227 cases. This mutation was a silent mutation in which the encoded amino acid did not change despite the base substitution.
(実施例3:試験片の作製)
1.野生型プローブの設計
特許文献3および4に記載の塩基の変異(図1の細い矢印の位置)ならびに新たに見出された変異Pro62Leu[cCg→cTg](図1の太い矢印の位置)のいずれかを検出し得るプローブとして、以下に示すプローブ1〜47(それぞれ、配列番号3〜18、21、および23〜52に対応)を構築した。図1に、これらのプローブの位置関係を示す。
(Example 3: Preparation of test piece)
1. Design of wild-type probe Any of the mutation of the base described in Patent Documents 3 and 4 (position of the thin arrow in FIG. 1) and the newly found mutation Pro62Leu [cCg → cTg] (position of the thick arrow in FIG. 1) Probes 1 to 47 shown below (corresponding to SEQ ID NOs: 3 to 18, 21 and 23 to 52, respectively) were constructed as probes capable of detecting these. FIG. 1 shows the positional relationship between these probes.
プローブ1 cgcatacgtc caccatacgt tcgg(配列番号3)
プローブ2 atgatcaacg cccgcatac(配列番号4)
プローブ3 cacgtcgacg atgatcaacg(配列番号5)
プローブ4 gtcgttctgc acgtcgac(配列番号6)
プローブ5 ccaccctcgc agaagtcgtt(配列番号7)
プローブ6 cgagccaccc tcgcagaag(配列番号8)
プローブ7 gttaccgcca gcgagccacc(配列番号9)
プローブ8 agcgcggcgc caccggttac cg(配列番号10)
プローブ9 gtagtcgctg atggcgcggg ccagcgcg(配列番号11)
プローブ10 gccaggtagt cgctgatggc gc(配列番号12)
プローブ11 tggtagtccg ccgcttcggc caggta(配列番号13)
プローブ12 ggttgccacg acgtgatggt ag(配列番号14)
プローブ13 gatgtggaag tccttggttg c(配列番号15)
プローブ14 cgggtcgatg tggaagtc(配列番号16)
プローブ15 tggtcacccg ggtcgatgt(配列番号17)
プローブ16 cggtgtgccg gagaagtggt ca(配列番号18)
プローブ17 cgacgaggaa tagtccggtg t(配列番号21)
プローブ18 tgcggtggcc acgacga(配列番号23)
プローブ19 cgctgacgca atgcggtg(配列番号24)
プローブ20 cgccgggagt accgctg(配列番号25)
プローブ21 aagtccgcgc cgggagta(配列番号26)
プローブ22 gtccagactg ggatggaagt cc(配列番号27)
プローブ23 cctcgattgc cgacgtgtcc ag(配列番号28)
プローブ24 ccttgtagaa caccgcctcg a(配列番号29)
プローブ25 tccggtgtag gcacccttgt ag(配列番号30)
プローブ26 aagccgctgt acgctccggt(配列番号31)
プローブ27 ctcgtcgact ccttcgaagc cg(配列番号32)
プローブ28 tggcgtgccg ttctcgtcga(配列番号33)
プローブ29 gcagccaatt cagcagtggc gt(配列番号34)
プローブ30 cgccgcgttg ccgcagccaa(配列番号35)
プローブ31 atcgacctca tcgacgccgc(配列番号36)
プローブ32 tggcaatacc gaccacatcg ac(配列番号37)
プローブ33 cacacaatga tcggtggcaa ta(配列番号38)
プローブ34 ggccgtctgg cgcacacaat(配列番号39)
プローブ35 cgtaccgcgt cctcggccgt(配列番号40)
プローブ36 aagccattgc gtaccgcgtc(配列番号41)
プローブ37 ccagcaccct ggtggccaag ccat(配列番号42)
プローブ38 gtcaggtcca ccagcaccct gg(配列番号43)
プローブ39 cacccgctgt caggtccacc ag(配列番号44)
プローブ40 tcggccgaca cacccgct(配列番号45)
プローブ41 ggtggtatcg gccgacac(配列番号46)
プローブ42 cggcgacggt ggtatcgg(配列番号47)
プローブ43 ccagcgcggc gacggt(配列番号48)
プローブ44 cgcatctcct ccagcgcggc(配列番号49)
プローブ45 cggtgcgcat ctcctccag(配列番号50)
プローブ46 actcgacgct ggcggtgc(配列番号51)
プローブ47 gagctgcaaa ccaactcgac(配列番号52)
Probe 2 atgatcaacg cccgcatac (SEQ ID NO: 4)
Probe 3 cacgtcgacg atgatcaacg (SEQ ID NO: 5)
Probe 4 gtcgttctgc acgtcgac (SEQ ID NO: 6)
Probe 6 cgagccaccc tcgcagaag (SEQ ID NO: 8)
Probe 7 gttaccgcca gcgagccacc (SEQ ID NO: 9)
Probe 8 agcgcggcgc caccggttac cg (SEQ ID NO: 10)
Probe 9 gtagtcgctg atggcgcggg ccagcgcg (SEQ ID NO: 11)
Probe 10 gccaggtagt cgctgatggc gc (SEQ ID NO: 12)
Probe 11 tggtagtccg ccgcttcggc caggta (SEQ ID NO: 13)
Probe 12 ggttgccacg acgtgatggt ag (SEQ ID NO: 14)
Probe 14 cgggtcgatg tggaagtc (SEQ ID NO: 16)
Probe 15 tggtcacccg ggtcgatgt (SEQ ID NO: 17)
Probe 16 cggtgtgccg gagaagtggt ca (SEQ ID NO: 18)
Probe 17 cgacgaggaa tagtccggtgt (SEQ ID NO: 21)
Probe 18 tgcggtggcc acgacga (SEQ ID NO: 23)
Probe 19 cgctgacgca atgcggtg (SEQ ID NO: 24)
Probe 20 cgccgggagt accgctg (SEQ ID NO: 25)
Probe 21 aagtccgcgc cgggagta (SEQ ID NO: 26)
Probe 22 gtccagactg ggatggaagt cc (SEQ ID NO: 27)
Probe 23 cctcgattgc cgacgtgtcc ag (SEQ ID NO: 28)
Probe 25 tccggtgtag gcacccttgt ag (SEQ ID NO: 30)
Probe 26 aagccgctgt acgctccggt (SEQ ID NO: 31)
Probe 27 ctcgtcgact ccttcgaagc cg (SEQ ID NO: 32)
Probe 28 tggcgtgccg ttctcgtcga (SEQ ID NO: 33)
Probe 29 gcagccaatt cagcagtggc gt (SEQ ID NO: 34)
Probe 30 cgccgcgttg ccgcagccaa (SEQ ID NO: 35)
Probe 31 atcgacctca tcgacgccgc (SEQ ID NO: 36)
Probe 32 tggcaatacc gaccacatcg ac (SEQ ID NO: 37)
Probe 33 cacacaatga tcggtggcaa ta (SEQ ID NO: 38)
Probe 34 ggccgtctgg cgcacacaat (SEQ ID NO: 39)
Probe 35 cgtaccgcgt cctcggccgt (SEQ ID NO: 40)
Probe 36 aagccattgc gtaccgcgtc (SEQ ID NO: 41)
Probe 37 ccagcaccct ggtggccaag ccat (SEQ ID NO: 42)
Probe 38 gtcaggtcca ccagcaccct gg (SEQ ID NO: 43)
Probe 39 cacccgctgt caggtccacc ag (SEQ ID NO: 44)
Probe 40 tcggccgaca cacccgct (SEQ ID NO: 45)
Probe 42 cggcgacggt ggtatcgg (SEQ ID NO: 47)
Probe 43 ccagcgcggc gacggt (SEQ ID NO: 48)
Probe 44 cgcatctcct ccagcgcggc (SEQ ID NO: 49)
Probe 45 cggtgcgcat ctcctccag (SEQ ID NO: 50)
Probe 46 actcgacgct ggcggtgc (SEQ ID NO: 51)
2.サイレント変異プローブの設計
上記実施例2の解析により見出されたサイレント変異は、上記プローブ17が結合し得る領域に存在する。したがって、以下のサイレント変異プローブ(プローブ17S:配列番号22)を構築した(図1を参照のこと)。
プローブ17S acgacgaaga atagtccggt gt(配列番号22)
2. Design of Silent Mutation Probe Silent mutation found by the analysis in Example 2 is present in a region where the probe 17 can bind. Therefore, the following silent mutation probe (probe 17S: SEQ ID NO: 22) was constructed (see FIG. 1).
Probe 17S acgacgaaga atagtccggt gt (SEQ ID NO: 22)
3.プローブの固定化
上記プローブ1〜47(配列番号3〜18、21、および23〜52に記載の塩基配列)ならびにプローブ17S(配列番号22に記載の塩基配列)のそれぞれの5’末端にターミナルトランスフェラーゼ(Promega社)を用いて、ポリチミンの付加を行った。具体的には、ターミナルトランスフェラーゼ(30unit/μL)を0.4μL、チミジン三リン酸(10pmol/μL)を2μL、オリゴヌクレオチドプローブ(50mM)を2μL、製品添付の反応緩衝液を2μL、および精製水3.6μLを混合して反応溶液を調製し、37℃で4時間反応させた後、10×SSC緩衝液90μLを加えることにより、ポリチミン付加されたオリゴヌクレオチドプローブ1pmol/μLを得た。
3. Immobilization of probe Terminal transferase at the 5 ′ end of each of the above probes 1-47 (base sequences described in SEQ ID NOs: 3-18, 21, and 23-52) and probe 17S (base sequences described in SEQ ID NO: 22) (Promega) was used to add polythymine. Specifically, 0.4 μL of terminal transferase (30 units / μL), 2 μL of thymidine triphosphate (10 pmol / μL), 2 μL of oligonucleotide probe (50 mM), 2 μL of reaction buffer attached to the product, and purified water 3.6 μL was mixed to prepare a reaction solution, reacted at 37 ° C. for 4 hours, and then 90 μL of 10 × SSC buffer solution was added to obtain 1 pmol / μL of a polythymine-added oligonucleotide probe.
次いで、ポリチミン付加された野生型プローブ(プローブ1〜47)をそれぞれ24ゲージの針を備えたディスペンサに入れ、0.7μL/分の量を吐出させながら2.5mm/秒の塗布速度で、2mmの幅のストライプになるようにニトロセルロース膜(縦75mm×横150mm:Whatman社)上に2mm間隔で縦方向に塗布した。さらに、サイレント変異プローブ(プローブ17S)もディスペンサに入れ、プローブ17の塗布位置に重ねて同様に塗布した。その後、これらのニトロセルロース膜に312nmの紫外線を2分間照射して、プローブを固定化した。次いで、ニトロセルロース膜を、全てのストライプを含むように切断して、5mm×150mmの試験片(混合型試験片Aという)を作成した。
Next, each of the wild type probes (
(比較例1:従来型試験片の作製)
サイレント変異プローブ(プローブ17S)を塗布しなかったこと以外は、上記実施例3の3.と同様に操作して、野生型プローブ(プローブ1〜47)のみを固定した試験片(従来型試験片という)を作成した。
(Comparative Example 1: Production of conventional test piece)
Example 3 3. above except that the silent mutation probe (probe 17S) was not applied. In the same manner as described above, a test piece (referred to as a conventional test piece) in which only the wild type probe (probes 1 to 47) was fixed was prepared.
(実施例4:混合型試験片Aを用いたpncA遺伝子のPZA感受性の検出)
1.pncA遺伝子の増幅
本実施例では、結核菌自体を検体とし、pncA遺伝子のPZA感受性の検出を行った。用いた検体の結核菌は、野生型、S65Sサイレント変異型、およびP62L変異型であった。PZA耐性菌を検出するために、検体中に存在し得るPZase関連遺伝子であるpncA遺伝子を増幅する必要がある。そこで、まず、NestedPCR法によって、検体からpncA遺伝子を増幅した。Nestedプライマーとして、以下のものを使用した(図1を参照のこと)。
Nestedプライマー1 cagatatagg gccatgacgc c(配列番号55)
Nestedプライマー2 cttgcggcga gcgctc(配列番号56)
(Example 4: Detection of PZA sensitivity of pncA gene using mixed specimen A)
1. Amplification of the pncA gene In this example, M. tuberculosis itself was used as a sample to detect the PZA sensitivity of the pncA gene. The Mycobacterium tuberculosis of the specimen used was wild type, S65S silent mutant type, and P62L mutant type. In order to detect PZA resistant bacteria, it is necessary to amplify the pncA gene, which is a PZase-related gene that may be present in a specimen. Therefore, first, the pncA gene was amplified from the specimen by the nested PCR method. The following were used as Nested primers (see FIG. 1).
Nested primer 2 cttgcggcga gcgctc (SEQ ID NO: 56)
NestedPCRの反応条件は、変性工程を90℃、60秒、アニール工程を55℃、60秒、鎖伸長工程を27℃、60秒とし、これらの工程を30サイクル行って、pncA遺伝子のより上流部分からより下流部分までのやや広い範囲の遺伝子を増幅した。 Nested PCR reaction conditions were 90 ° C. for 60 seconds, annealing step at 55 ° C. for 60 seconds, chain extension step at 27 ° C. for 60 seconds, and 30 cycles of these steps, and the upstream part of the pncA gene. A gene in a slightly wider range from to the downstream part was amplified.
次いで、上記NestedPCR法で増幅した遺伝子をテンプレートとして、以下のプライマーを用いて(図1を参照のこと)、PCR法でさらにpncA遺伝子を増幅し、DNA溶液を得た。配列表の配列番号53に記載の塩基配列からなるプライマー1、配列番号54に記載の塩基配列からなりかつ5’末端にビオチンを結合させたプライマー2、およびTaq DNAポリメラーゼ(ロシュ・ダイアグノスティクス社)を用いたPCR法により、pncA遺伝子の増幅を行った。各プライマーの塩基配列は以下に示すとおりである。
プライマー1 ggcagtttgc ctaccgacgc(配列番号53)
プライマー2 ccaacagttc atcccggttc g(配列番号54)
Next, using the gene amplified by the Nested PCR method as a template, the pncA gene was further amplified by the PCR method using the following primers (see FIG. 1) to obtain a DNA solution.
Primer 2 ccaacagttc atcccggttc g (SEQ ID NO: 54)
PCRの反応条件は、変性工程を94℃、30秒、アニール工程を55℃、20秒、鎖伸長工程を72℃、20秒とし、これらの工程を30サイクル行って、pncA遺伝子を増幅した。これにより増幅されたDNAには、末端にビオチンが結合している。 The PCR reaction conditions were 94 ° C. for 30 seconds for the denaturation step, 55 ° C. for 20 seconds for the annealing step, 72 ° C. for 20 seconds for the chain extension step, and 30 cycles of these steps were performed to amplify the pncA gene. Biotin is bound to the terminal of the amplified DNA.
2.プローブを用いた検出
増幅したDNA溶液10μLに、水酸化ナトリウム(5M)、エチレンジアミン四酢酸(0.05M)の溶液(10μL)を加えてよく攪拌し、5分間放置して、増幅したDNAを1本鎖に変性した。この試料溶液中に、ドデシル硫酸ナトリウム(0.01w/v%)、塩化ナトリウム(1.8w/v%)、クエン酸ナトリウム(1.0w/v%)の溶液(1mL)、および上記実施例3で作成した混合型試験片Aを加え、反応温度62℃の下で30分間振とうして反応させた。その後、アルカリホスファターゼ標識ストレプトアビジンを加え、試験片上の各プローブと結合している遺伝子の末端に存在するビオチンに結合させた。さらに、ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルホスファターゼp−トルイジニル塩(BCIP)を加えて、試験片上の各プローブに結合したアルカリホスファターゼが存在する位置で発色させた。結果を図2に示す。
2. Detection using probe To 10 μL of amplified DNA solution, a solution (10 μL) of sodium hydroxide (5 M) and ethylenediaminetetraacetic acid (0.05 M) is added and stirred well, and left for 5 minutes. Denatured to a main chain. In this sample solution, a solution of sodium dodecyl sulfate (0.01 w / v%), sodium chloride (1.8 w / v%), sodium citrate (1.0 w / v%) (1 mL), and the above example The mixed specimen A prepared in 3 was added, and the reaction was performed by shaking for 30 minutes at a reaction temperature of 62 ° C. Thereafter, alkaline phosphatase-labeled streptavidin was added and bound to biotin present at the end of the gene bound to each probe on the test piece. Furthermore, nitro blue tetrazolium (NBT) and 5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphatase p-toluidinyl salt (BCIP) are added to cause color development at the position where alkaline phosphatase bound to each probe on the test piece exists. It was. The results are shown in FIG.
混合型試験片Aにおいては、野生型結核菌およびS65Sサイレント変異型結核菌の両方とも、全てのプローブ位置で発色が確認され、PZA感受性であると判定され、そしてP62L変異型結核菌は、プローブ17の位置(図2において黒矢尻で示す位置)での発色が見られず、PZA耐性と判定された。このように、混合型試験片Aを用いることにより、S65Sサイレント変異型結核菌について、PZA感受性であるという正しい判定を行うことができた。 In the mixed specimen A, both wild type S. tuberculosis and S65S silent mutant M. tuberculosis were confirmed to be colored at all probe positions, determined to be PZA sensitive, and the P62L mutant M. tuberculosis was probed. No color development was observed at position 17 (position indicated by the black arrowhead in FIG. 2), and it was determined to be PZA resistant. Thus, by using the mixed type test piece A, it was possible to correctly determine that the S65S silent mutant tuberculosis bacterium is PZA sensitive.
(比較例2:従来型試験片を用いたpncA遺伝子のPZA感受性の検出)
混合型試験片Aの代わりに上記比較例1で作成した従来型試験片を用いたこと以外は、上記実施例4と同様に操作して、各結核菌についてのPZA感受性の検出を行った。結果を図2にまとめて示す。
(Comparative Example 2: Detection of PZA sensitivity of pncA gene using conventional test piece)
PZA sensitivity was detected for each Mycobacterium tuberculosis in the same manner as in Example 4 except that the conventional test piece prepared in Comparative Example 1 was used instead of the mixed test piece A. The results are summarized in FIG.
従来型試験片においては、野生型結核菌のみが全てのプローブ位置で発色が確認され、PZA感受性であると判定された。S65Sサイレント変異型結核菌およびP62L変異型結核菌はともに、プローブ17の位置(図2において黒矢尻で示す位置)での発色が見られず、PZA耐性との判定となった。このように、従来型試験片によれば、PZA感受性であるS65Sサイレント変異型結核菌について、誤った判定となった。 In the conventional test piece, only the wild-type tuberculosis bacteria were confirmed to develop color at all probe positions and judged to be PZA sensitive. Both the S65S silent mutant M. tuberculosis and the P62L mutant M. tuberculosis did not show color development at the position of the probe 17 (position indicated by the black arrowhead in FIG. 2), and were determined to be PZA resistant. As described above, according to the conventional test piece, an erroneous determination was made for the S65S silent mutant tuberculosis bacterium that is sensitive to PZA.
(実施例5:ピラジナミド感受性結核菌の遺伝子解析およびプローブの設計)
上記実施例2と同様に、増幅された227例のpncA遺伝子の塩基配列をシークエンサーでさらに調べた。その結果、さらに新たな変異:Gly60Gly[ggC→ggT](図1のプローブ16上の白抜き矢印の位置)が227例中2例において発見された。この変異も、サイレント変異であった。
(Example 5: Gene analysis and probe design of pyrazinamide-sensitive tuberculosis bacteria)
In the same manner as in Example 2, the base sequences of the 227 amplified pncA genes were further examined with a sequencer. As a result, a further new mutation: Gly60Gly [ggC → ggT] (the position of the white arrow on the probe 16 in FIG. 1) was found in 2 out of 227 cases. This mutation was also a silent mutation.
上記の解析により見出された新たなサイレント変異は、上記プローブ16が結合し得る領域に存在する。したがって、以下のサイレント変異プローブ(プローブ16S:配列番号20)を構築した(図1を参照のこと)。さらに、プローブ17Sと併用することを考慮して、これらの領域における検出をより確実にする目的で、野生型プローブ16よりも2塩基短い野生型プローブ16’(配列番号19)を新たに設計した(図1を参照のこと)。
プローブ16S ggtgtaccgg agaagtggtc a(配列番号20)
プローブ16’ gtgtgccgga gaagtggtca(配列番号19)
The new silent mutation found by the above analysis is present in a region where the probe 16 can bind. Therefore, the following silent mutation probe (probe 16S: SEQ ID NO: 20) was constructed (see FIG. 1). Furthermore, in consideration of the combined use with the probe 17S, a wild-type probe 16 ′ (SEQ ID NO: 19) shorter by 2 bases than the wild-type probe 16 was newly designed for the purpose of more reliably detecting in these regions. (See FIG. 1).
Probe 16S ggtgtaccgg agaagtggtca (SEQ ID NO: 20)
Probe 16 ′ gtgtgccgga gaagtggtca (SEQ ID NO: 19)
野生型プローブ16の代わりにプローブ16’を用いたこと、およびサイレント変異プローブ17Sの代わりにプローブ16Sを用いたこと以外は、上記実施例3と同様にして、混合型試験片Bを作成した。 A mixed test piece B was prepared in the same manner as in Example 3 except that the probe 16 'was used instead of the wild type probe 16, and the probe 16S was used instead of the silent mutation probe 17S.
(実施例6:混合型試験片Bを用いたpncA遺伝子のPZA感受性の検出)
本実施例では、結核菌自体を検体とし、pncA遺伝子のPZA感受性の検出を行った。用いた検体の結核菌は、野生型、G60Gサイレント変異型、およびF58V変異型であった。
(Example 6: Detection of PZA sensitivity of pncA gene using mixed specimen B)
In this example, M. tuberculosis itself was used as a specimen to detect PZA sensitivity of the pncA gene. The Mycobacterium tuberculosis of the specimen used was wild type, G60G silent mutant type, and F58V mutant type.
上記実施例5と同様にして、pncA遺伝子を増幅した後、混合型試験片Bを用いてPZA感受性の検出を行った。結果を図3に示す。 In the same manner as in Example 5, after the pncA gene was amplified, the mixed type test piece B was used to detect PZA sensitivity. The results are shown in FIG.
混合型試験片Bにおいては、野生型結核菌およびG60Gサイレント変異型結核菌の両方とも、全てのプローブ位置で発色が確認され、PZA感受性であると判定され、そしてF58V変異型結核菌は、プローブ16の位置(図3において黒矢尻で示す位置)での発色が見られず、PZA耐性と判定された。このように、混合型試験片Bを用いることにより、G60Gサイレント変異型結核菌について、PZA感受性であるという正しい判定を行うことができた。 In the mixed specimen B, both wild type tuberculosis and G60G silent mutant tuberculosis were confirmed to be colored at all probe positions, determined to be PZA sensitive, and F58V mutant tuberculosis No color development was observed at position 16 (the position indicated by the black arrowhead in FIG. 3), and it was determined to be PZA resistant. Thus, by using the mixed test piece B, it was possible to correctly determine that the G60G silent mutant tuberculosis bacterium is PZA sensitive.
(比較例3:従来型試験片を用いたpncA遺伝子のPZA感受性の検出)
混合型試験片Bの代わりに上記比較例1で作成した従来型試験片を用いたこと、ならびにS65Sサイレント変異型およびP62L変異型の代わりにそれぞれG60Gサイレント変異型およびF58V変異型を用いたこと以外は、上記実施例4と同様に操作して、各結核菌についてのPZA感受性の検出を行った。結果を図3にまとめて示す。
(Comparative Example 3: Detection of PZA sensitivity of pncA gene using conventional test piece)
Other than using the conventional test piece prepared in Comparative Example 1 above in place of the mixed type test piece B, and using the G60G silent mutant and the F58V mutant instead of the S65S silent mutant and the P62L mutant, respectively. Were operated in the same manner as in Example 4 to detect PZA sensitivity for each Mycobacterium tuberculosis. The results are summarized in FIG.
従来型試験片においては、野生型結核菌のみが全てのプローブ位置で発色が確認され、PZA感受性であると判定された。G60Gサイレント変異型結核菌およびF58V変異型結核菌はともに、プローブ16の位置(図3において黒矢尻で示す位置)での発色が見られず、PZA耐性との判定となった。このように、従来型試験片によれば、PZA感受性であるG60Gサイレント変異型結核菌について、誤った判定となった。 In the conventional test piece, only the wild-type tuberculosis bacteria were confirmed to develop color at all probe positions and judged to be PZA sensitive. Both the G60G silent mutant M. tuberculosis and the F58V mutant M. tuberculosis did not show color development at the position of the probe 16 (position indicated by the black arrowhead in FIG. 3), and were determined to be PZA resistant. Thus, according to the conventional test piece, it was erroneously determined for the P60-sensitive G60G silent mutant tuberculosis.
本発明の結核菌におけるピラジナミド感受性を検出するための試験片を用いると、サイレント変異のみを有するPZA感受性菌をPZA耐性であると誤検出することなく、より確実にPZA感受性を検出することができる。特に、サイレント変異のみを有するPZA感受性結核菌を保有する患者は、従来はPZA耐性であると誤診されていたため、直ちにピラジナミドでの治療が選択されなかったが、このような患者に対しても、ピラジナミドで治療可能であることが容易に診断され得る。その結果、このような患者に、適切な治療を提供することができる。したがって、不要な薬剤投与や検査を防ぐことができ、患者の負担が軽減化され、さらに無駄な医療費を削減することができる。 When the test piece for detecting pyrazinamide sensitivity in M. tuberculosis of the present invention is used, PZA sensitivity can be more reliably detected without erroneously detecting PZA-sensitive bacteria having only silent mutations as being resistant to PZA. . In particular, patients with PZA-sensitive Mycobacterium tuberculosis with only silent mutations were previously misdiagnosed as being resistant to PZA, so treatment with pyrazinamide was not immediately selected. It can be readily diagnosed as being treatable with pyrazinamide. As a result, appropriate treatment can be provided to such patients. Therefore, unnecessary drug administration and testing can be prevented, the burden on the patient can be reduced, and unnecessary medical expenses can be reduced.
Claims (15)
少なくとも2つのプローブが固定されており、
該プローブのうちの少なくとも1つのプローブが、結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子のサイレント変異を有する塩基配列の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドからなり、そして該サイレント変異を有する塩基配列の領域において、該サイレント変異以外の塩基の配列が野生型であり、
該プローブのうちの他のプローブが、結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子の野生型塩基配列からなる任意の領域とハイブリダイズし得るオリゴヌクレオチドからなり、そして該他のプローブが、それぞれ該試験片の異なる位置に固定され、そして
該サイレント変異を有する塩基配列の領域が、該野生型塩基配列の任意の領域のうちの1つとほぼ同じ領域である、
試験片。 A test strip for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis,
At least two probes are fixed,
At least one of the probes is composed of an oligonucleotide capable of hybridizing with a region of a base sequence having a silent mutation of the Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene, and the silent mutation in the region of the base sequence having the silent mutation The base sequence other than is wild type,
The other probes of the probes consist of oligonucleotides that can hybridize with any region consisting of the wild-type base sequence of the Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene, and the other probes are respectively located at different positions on the test strip. The region of the base sequence that is fixed and has the silent mutation is substantially the same region as one of the arbitrary regions of the wild-type base sequence;
Test pieces.
試料中の結核菌のピラジナミダーゼ遺伝子を抽出する工程、
該抽出したピラジナミダーゼ遺伝子を請求項1から12のいずれかの項に記載の試験片と接触させて、該試験片に固定されたプローブに結合させる工程、および
該プローブに結合したピラジナミダーゼ遺伝子を発色させる工程
を含む、方法。 A method for detecting pyrazinamide sensitivity in Mycobacterium tuberculosis,
Extracting a Mycobacterium tuberculosis pyrazinamidase gene in a sample;
The extracted pyrazinamidase gene is brought into contact with the test piece according to any one of claims 1 to 12 to bind to a probe fixed to the test piece, and the pyrazinamidase gene bound to the probe is colored. A method comprising the steps.
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