JP2009225793A - Method for determining antigen type based on sugar chain antigen of microorganism - Google Patents

Method for determining antigen type based on sugar chain antigen of microorganism Download PDF

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Michio Ota
美智男 太田
Akira Okamoto
陽 岡本
Yuuka Tomita
ゆうか 冨田
Mitsuo Kawase
三雄 川瀬
Yasuko Yoshida
安子 吉田
Tomokazu Takase
智和 高瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for simply determining an antigen type based on a sugar chain antigen such as a capsular antigen of a microorganism. <P>SOLUTION: A method for determining an antigen type based on a sugar chain antigen such as a capsular antigen of a microorganism includes preparing a probe set containing probes each targeting a plurality of glycosyltransferase genes associated with the antigen type, bringing these probes into contact with a sample nucleic acid obtained from a test specimen and detecting nucleic acid hybridization to the probes. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、病原性微生物などの微生物の莢膜抗原などの糖鎖抗原に基づく血清型などの抗原型を判別するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for discriminating antigen types such as serotypes based on sugar chain antigens such as capsular antigens of microorganisms such as pathogenic microorganisms.

各種感染症等の原因菌としてグラム陰性菌及び陽性菌に属する多数の種が特定されている。例えば、肺炎球菌は、肺炎の原因の60%以上を占めており、小児及び高齢者に肺炎を生じさせ、しばしば死亡の原因となる。肺炎は、現代においてもなお世界レベルで主要な死亡原因であり、肺炎球菌は、呼吸器感染症起炎菌として最も重要な菌の一つである。また、レジオネラ菌は、市中における肺炎の原因となっている。特に公衆浴場や空調設備の冷却塔に存在し、その周囲の高齢者に肺炎を生じさせ、しばしば死亡の原因となる。レジオネラ菌は、呼吸器感染症起炎菌重要な菌である。そのため、多くの都道府県の条例で公衆浴場を備える施設ではレジオネラ属菌の検出が水質基準の検査項目として挙げられている。   Many species belonging to Gram-negative bacteria and positive bacteria have been identified as causative bacteria such as various infectious diseases. For example, Streptococcus pneumoniae accounts for more than 60% of causes of pneumonia, causing pneumonia in children and the elderly and often causing death. Pneumonia is still the world's leading cause of death today, and Streptococcus pneumoniae is one of the most important bacteria causing respiratory infections. Legionella is a cause of pneumonia in the city. It is present especially in public baths and cooling towers of air conditioning equipment, causing pneumonia in the surrounding elderly and often causing death. Legionella is an important fungus that causes respiratory infections. For this reason, detection of Legionella spp. Is listed as an inspection item for water quality standards in facilities equipped with public baths in many prefectures.

肺炎球菌、ブドウ球菌など、病原性微生物の多くはその細胞壁の外側に莢膜(外周との境界が不明瞭な粘液層も含む。)を有している。莢膜の多くは多糖であり、莢膜多糖は耐熱性の糖鎖抗原(莢膜抗原)として知られている。また、レジオネラ菌を含むグラム陰性細菌の殆どが細胞外膜に糖鎖(Lipopolysaccaride, LPS、Lipooligosaccaride, LOS)を保有している。また、LPSはヒトを含む動物に対して強力な抗原活性を有するため、内毒素と呼ばれている。特に血流中に混入した微生物が破壊されることによりLPS等が放出された場合、過剰な免疫反応が誘起され、発熱やショック症状を引き起こす。   Many pathogenic microorganisms such as pneumococci and staphylococci have a capsule (including a mucus layer whose boundary with the outer periphery is unclear) outside the cell wall. Most of the capsule is a polysaccharide, and the capsular polysaccharide is known as a heat-resistant sugar chain antigen (capsule antigen). Most of Gram-negative bacteria including Legionella have sugar chains (Lipopolysaccaride, LPS, Lipooligosaccaride, LOS) in the outer membrane. In addition, LPS is called endotoxin because it has a strong antigenic activity against animals including humans. In particular, when LPS or the like is released by destruction of microorganisms mixed in the bloodstream, an excessive immune reaction is induced, causing fever and shock symptoms.

このように細胞の外側に露出される糖鎖は、細菌の血清学的な型分類(血清型)に用いられている。血清型は、細菌の細胞にある抗原の構造の違いに基づいて、菌種をさらに細分する場合に、その抗血清に対応した細菌の型を意味しており、一般に、細菌がもっているすべての抗原(菌体抗原、莢膜抗原、鞭毛抗原など)の組合せで表される。したがって、莢膜を有していない微生物であっても多糖体を含有し特異性の高い細胞表層を有している微生物であっても、糖鎖抗原(血清型)によって分類することが可能である。   Thus, the sugar chain exposed to the outside of the cell is used for serological typing (serotype) of bacteria. Serotype refers to the type of bacteria corresponding to the antiserum when subdividing the bacterial species based on the difference in the structure of the antigen in the bacterial cell, and generally all the bacteria have. It is represented by a combination of antigens (bacterial antigen, capsule antigen, flagellar antigen, etc.). Therefore, even microorganisms that do not have a capsule and that contain polysaccharides and have a highly specific cell surface layer can be classified by sugar chain antigen (serotype). is there.

血清型は、抗血清やワクチン製造のほか検査・診断に必要な情報である。例えば、肺炎球菌には、その莢膜の多様性に基づき90種類の抗原性の異なる血清型(莢膜抗原型)が知られている。肺炎球菌の莢膜抗原を認識する抗体は感染防御に有効であるため、このような抗体をヒト体内で生産させるワクチンが開発されてきている。現在、頻度の高い23種類の莢膜抗原型に対応する23種の莢膜多糖体の混合物である23価ワクチン、主要な7種類の莢膜抗原型に対応する7種類の莢膜多糖体にタンパク質を結合させた7価ワクチンが提供されている。   The serotype is information necessary for testing and diagnosis as well as antiserum and vaccine production. For example, 90 types of serotypes with different antigenicity (capsular antigen type) are known for Streptococcus pneumoniae based on the diversity of the capsule. Since an antibody that recognizes the capsular antigen of Streptococcus pneumoniae is effective in protecting infection, vaccines that produce such an antibody in the human body have been developed. Currently, a 23-valent vaccine that is a mixture of 23 types of capsular polysaccharides corresponding to 23 types of capsular serotypes, and 7 types of capsular polysaccharides corresponding to the 7 main types of capsular serotypes. A 7-valent vaccine conjugated with a protein is provided.

これらのワクチンの有効性は、そのとき流行している肺炎球菌の莢膜抗原型をカバーする莢膜多糖体を含有することに依存している。しかしながら、流行する肺炎球菌は、国や地域、疾患の種類及び年齢等のほか、時期によっても相違する。したがって、ワクチン等の製造にあたっては、感染する可能性の高い病原性微生物の莢膜抗原型を継続的にサーベイしなければならない。   The effectiveness of these vaccines relies on containing capsular polysaccharides that cover the capsular serotypes of pneumococci that are then prevalent. However, pneumococci that are prevalent vary depending on the country and region, the type and age of the disease, and the time. Therefore, in the production of vaccines and the like, the capsular serotypes of pathogenic microorganisms that are likely to be infected must be continuously surveyed.

従来、このような病原性微生物の莢膜抗原の同定や莢膜抗原を含む血清型の判別のための方法としては、抗体による方法があり、例えば、ラテックス凝集反応や莢膜膨化反応が挙げられる。また、糖鎖抗原型別に特異的とされる遺伝子の特定領域をプライマー部位としてマルチプレックスPCRにより糖鎖抗原型を判別する手法も開示されている(非特許文献1)。さらに、同様のターゲットに対して、PCRにより増幅するとともにDNAマイクロアレイを用いてハイブリダイゼーションを行う手法も開示されている(非特許文献2)。   Conventionally, as a method for identification of capsular antigens of such pathogenic microorganisms and discrimination of serotypes containing capsular antigens, there are methods using antibodies, for example, latex agglutination reaction and capsular swelling reaction. . In addition, a method for discriminating a sugar chain antigen type by multiplex PCR using a specific region of a gene specific for each sugar chain antigen type as a primer site is also disclosed (Non-patent Document 1). Furthermore, a method of amplifying the same target by PCR and performing hybridization using a DNA microarray is also disclosed (Non-patent Document 2).

また、レジオネラ属は46菌種、70の血清型が知られているが、Legionella pneumophilaに分類される血清型6種が特にヒトに対して高い病原性を持っている。レジオネラ菌の検出に関しては、人工培地を用いた培養による検出、また血清型1型のみについては感染者の尿中に排出される糖鎖抗原(尿中抗原)を抗体により検出する方法がある。   The Legionella genus is known to have 46 serotypes and 70 serotypes, but 6 serotypes classified as Legionella pneumophila are particularly highly pathogenic to humans. As for detection of Legionella, there are a method of detecting by culturing using an artificial medium, and a method of detecting a sugar chain antigen (urinary antigen) excreted in the urine of an infected person with an antibody for only serotype 1.

Dias et al., CAら、J. Med. Microbaiol. 2007 Sep;56: 1185-1188Dias et al., CA et al., J. Med. Microbaiol. 2007 Sep; 56: 1185-1188 Quan et., al. J/ Microbiol.. Methods, 68(2007) 128-136Quan et., Al. J / Microbiol .. Methods, 68 (2007) 128-136

しかしながら、抗体を用いる方法は、以下の理由により、実質的に普及していない。すなわち、肺炎球菌の莢膜抗原型を決定するには、血清を90種類準備する必要があって非常に入手コストと労力がかかるという問題がある。また、90種の血清型があるといっても、共通する抗原を有している場合があり、交差反応性のために判定が困難になっている。   However, the method using an antibody is not practically used for the following reasons. That is, in order to determine the capsular serotype of Streptococcus pneumoniae, it is necessary to prepare 90 kinds of sera, and there is a problem that the acquisition cost and labor are very high. Moreover, even if there are 90 types of serotypes, they may have common antigens and are difficult to determine due to cross-reactivity.

また、莢膜抗原型別に16SrDNAなど莢膜抗原に直接関係のない特定の遺伝子の特定領域を検出対象とするとき、プライマー部位に遺伝子変異が生じた場合には、判別不可能になる可能性がある。また、血清型別に特異的な遺伝子の特定領域は各莢膜抗原型について必ずしも常に存在するわけではないし、現状においては限られた莢膜抗原型を判別できるに過ぎない。   In addition, when a specific region of a specific gene that is not directly related to the capsular antigen, such as 16S rDNA, is detected by capsular antigen type, it may become impossible to discriminate if a gene mutation occurs in the primer site. is there. In addition, a specific region of a gene specific for each serotype does not always exist for each capsule antigen type, and at present, only a limited capsule antigen type can be identified.

また、レジオネラ菌については、尿中抗原を用いる方法は血清型1型のみに特化しており、それ以外の型による感染で合った場合は、培養による検出が行われるが、レジオネラ菌は人工培地中での増殖が遅いため、培養法による検出は一般的に困難である。   As for Legionella, the method using urinary antigen is specialized only for serotype 1, and when it is matched by infection by other types, detection by culture is performed. Legionella is an artificial medium. Due to slow growth in the culture, detection by culture methods is generally difficult.

以上のことから、現在までのところ、病原性微生物を含む微生物の莢膜抗原型を簡易に判別するための現実的な方法が確立されているわけでなかった。   From the above, to date, no realistic method has been established for easily distinguishing the capsular antigen type of microorganisms including pathogenic microorganisms.

そこで、本発明は、微生物の莢膜抗原に基づく抗原型を簡易に判別する技術を提供することを一つの目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for easily discriminating an antigen type based on a capsular antigen of a microorganism.

本発明者らは、莢膜やLPSなどの糖鎖抗原に基づく抗原型において見出される多糖の多様性及び糖鎖抗原合成に関与する糖転移酵素の多様性に着目した。そして、この多様性を利用して、糖鎖抗原型を判別できるという知見を得た。本発明者らは、こうした知見に基づき本発明を完成した。本発明によれば、以下の手段が提供される。   The present inventors paid attention to the diversity of polysaccharides found in serotypes based on sugar chain antigens such as capsules and LPS and glycosyltransferases involved in sugar chain antigen synthesis. And the knowledge that a sugar chain antigen type was distinguishable was obtained using this diversity. The present inventors have completed the present invention based on these findings. According to the present invention, the following means are provided.

本発明によれば、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型の判別方法であって、前記抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含むプローブセットを準備する工程と、前記プローブと被験体から取得した試料核酸とを接触させる工程と、
前記プローブに対する核酸ハイブリダイゼーションを検出する工程と、を備える、判別方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for discriminating an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism, comprising preparing a probe set including probes each targeting a plurality of glycosyltransferase genes associated with the antigen type; Contacting the probe with a sample nucleic acid obtained from a subject;
And a step of detecting nucleic acid hybridization to the probe.

本発明の判別方法において、前記複数の糖転移酵素遺伝子は、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれていることが好ましい。また、前記プローブセットは、さらに、前記糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子を標的とするプローブを含んでいることもできる。さらに、前記微生物は、肺炎球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌、大腸菌、赤痢菌、及びビブリオから選択される1種又は2種以上であることが好ましい。さらに、前記微生物は肺炎球菌を含んでいることが好ましく、前記糖転移酵素遺伝子は、莢膜多糖合成遺伝子クラスターに含まれる遺伝子であることが好ましい。前記微生物はレジオネラ菌を含んでいることも好ましい。本発明の判別方法において、前記プローブセットは、前記微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原特異的プローブを含むことが好ましい。   In the discrimination method of the present invention, it is preferable that the plurality of glycosyltransferase genes are contained in a sugar chain antigen synthesis gene cluster. The probe set may further include a probe targeting a gene other than the glycosyltransferase gene contained in the sugar chain antigen synthesis gene cluster. Further, the microorganism is preferably one or more selected from pneumococci, Legionella, Salmonella, Escherichia coli, Shigella, and Vibrio. Furthermore, the microorganism preferably contains Streptococcus pneumoniae, and the glycosyltransferase gene is preferably a gene contained in the capsular polysaccharide synthesis gene cluster. It is also preferable that the microorganism contains Legionella. In the discrimination method of the present invention, the probe set preferably includes an antigen-specific probe that targets a region specific to the antigen type in the glycan antigen synthesis gene of the microorganism.

また、前記微生物は肺炎球菌を含み、前記プローブは、以下の配列(a)及び(b)からなる群から選択されることが好ましい。
(a)配列番号1〜222のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(b)配列番号1〜222の配列又はこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
また、前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、以下の配列(c)及び(d)からなる群から選択されることが好ましい。
(c)配列番号223〜671のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(d)配列番号223〜671の配列又はこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
本発明の判別方法においては、前記プローブセット準備工程は、固相担体上に複数の前記抗原型に対応する複数の前記プローブセットを保持するアレイを準備する工程とすることができる。
The microorganism preferably includes pneumococci, and the probe is preferably selected from the group consisting of the following sequences (a) and (b).
(A) a nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOs: 1 to 222 or a complementary sequence thereof (b) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOs: 1 to 222 or their complementary sequences A sequence comprising a mutated sequence to which an addition has been made and having the function of the probe. The microorganism preferably comprises Legionella, and the probe is preferably selected from the group consisting of the following sequences (c) and (d): .
(C) the nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 223 to 671 or a complementary sequence thereof (d) a nucleotide deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 223 to 671 or their complementary sequences A sequence comprising an added mutant sequence and having the function of the probe In the discrimination method of the present invention, the probe set preparation step comprises a plurality of the probe sets corresponding to a plurality of the antigen types on a solid phase carrier. It may be a step of preparing an array to be held.

本発明によれば、固相担体と、前記固相担体の表面に保持され、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含むプローブセットと、を備える、アレイが提供される。本発明のアレイにおいては、前記複数の糖転移酵素遺伝子は、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれることが好ましく、前記微生物は、肺炎球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌、大腸菌、赤痢菌、及びビブリオから選択される1種又は2種以上であることが好ましく、前記微生物は肺炎球菌を含むことが好ましく、また、レジオネラ菌を含むことも好ましい。さらに、複数の前記抗原型に対応する複数の前記プローブセットを保持することも好ましい。前記プローブセットは、前記微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原型特異的プローブを含むこともできる。さらにまた、前記プローブセットは、さらに、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる前記糖転移酵素遺伝子以外の他の遺伝子を標的とするプローブを含んでいてもよい。
さらに、前記微生物は肺炎球菌を含み、前記プローブは、上記配列(a)及び(b)からなる群から選択されてもよい。また、前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、上記配列(c)及び(d)からなる群から選択されてもよい。
According to the present invention, a probe set comprising a solid phase carrier and a probe each targeting a plurality of glycosyltransferase genes that are held on the surface of the solid phase carrier and associated with an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism, An array is provided. In the array of the present invention, the plurality of glycosyltransferase genes are preferably included in a sugar chain antigen synthesis gene cluster, and the microorganism is selected from pneumococci, Legionella, Salmonella, Escherichia coli, Shigella, and Vibrio. Preferably, the microorganisms include pneumococci, and preferably include Legionella. It is also preferable to hold a plurality of probe sets corresponding to a plurality of the antigen types. The probe set may include an antigen type-specific probe that targets a region specific to the antigen type in the sugar chain antigen synthesis gene of the microorganism. Furthermore, the probe set may further include a probe targeting a gene other than the glycosyltransferase gene contained in the sugar chain antigen synthesis gene cluster.
Further, the microorganism may include pneumococci, and the probe may be selected from the group consisting of the sequences (a) and (b). The microorganism may include Legionella, and the probe may be selected from the group consisting of the sequences (c) and (d).

本発明によれば、固相担体と、前記固相担体の表面に保持され、微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において糖鎖抗原に基づく抗原型に特異的な領域を標的とする抗原型特異的プローブと、を備える、アレイが提供される。さらに、糖鎖抗原合成遺伝子クラスター内の前記等転移酵素遺伝子以外の他の遺伝子を標的とするプローブを備えていてもよい。本発明のアレイにおいては、上記配列(a)及び(b)からなる群から選択される前記抗原型特異的プローブを2種類以上の抗原型を判別可能に備えることもできる。また、本発明のアレイにおいては、上記配列(c)及び(d)からなる群から選択される前記プローブを2種類以上の抗原型を判別可能に備えることもできる。   According to the present invention, a solid phase carrier and an antigen type-specific probe that is held on the surface of the solid phase carrier and targets a region specific to an antigen type based on a sugar chain antigen in a sugar chain antigen synthesis gene of a microorganism. An array is provided. Furthermore, a probe targeting a gene other than the isotransferase gene in the sugar chain antigen synthesis gene cluster may be provided. In the array of the present invention, the antigen type-specific probe selected from the group consisting of the sequences (a) and (b) can be provided so that two or more antigen types can be discriminated. In the array of the present invention, the probe selected from the group consisting of the sequences (c) and (d) can be provided so that two or more antigen types can be discriminated.

本発明によれば、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型を判別するために用いるプローブの作製方法であって、前記微生物の糖鎖抗原の合成に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子について取得した塩基配列情報に基づいて前記複数の糖転移酵素遺伝子のそれぞれを標的とする複数のプローブの塩基配列を決定する工程、を備える、作製方法も提供される。本発明の作製方法においては、さらに、作製した前記複数のプローブを固相担体の表面に固定化する工程を備えていてもよい。   According to the present invention, there is provided a method for preparing a probe used for discriminating an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism, the bases obtained for a plurality of glycosyltransferase genes associated with the synthesis of the sugar chain antigen of the microorganism. There is also provided a production method comprising a step of determining base sequences of a plurality of probes targeting each of the plurality of glycosyltransferase genes based on sequence information. The production method of the present invention may further include a step of immobilizing the produced probes on the surface of the solid phase carrier.

本発明によれば、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型を判別するためのプローブセットであって、前記微生物の糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれ、前記抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含む、プローブセットが提供される。前記微生物は、肺炎球菌を含み、前記プローブは、上記配列(a)及び(b)からなる群から選択される、前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原型特異的プローブを含むことができる。また、前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、上記配列(c)及び(d)からなる群から選択されるプローブを含むことができる。   According to the present invention, there is provided a probe set for discriminating an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism, and a plurality of glycosyltransferase genes included in the sugar chain synthesis gene cluster of the microorganism and associated with the antigen type A probe set is provided that includes probes that each target. The microorganism includes pneumococci, and the probe includes an antigen type-specific probe that targets a region specific to the antigen type selected from the group consisting of the sequences (a) and (b). Can do. The microorganism may include Legionella, and the probe may include a probe selected from the group consisting of the sequences (c) and (d).

本発明の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 本発明の肺炎球菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Streptococcus pneumoniae of this invention. 実施例において血清型1につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected per serotype 1 in the Example. 実施例において血清型12Fにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about the serotype 12F in an Example. 血清型14につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about the serotype 14. FIG. 血清型6Bにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about the serotype 6B. 血清型18Bにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about the serotype 18B. 血清型18Cにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 18C. 血清型11Cにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 11C. 血清型11Fにつき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 11F. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 本発明のレジオネラ菌判別用のプローブを示す図である。It is a figure which shows the probe for Legionella discrimination | determination of this invention. 実施例においてレジオネラ菌血清型1型(ST1)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about Legionella serotype 1 type (ST1) in the Example. The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 血清型2型(ST2)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 2 (ST2). The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 血清型3型(ST3)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 3 (ST3). The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 血清型4型(ST4)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 4 (ST4). The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 血清型5型(ST5)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 5 type (ST5). The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 血清型6型(ST6)につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。上段は、全プローブについての結果であり、下段は、血清型の判別に有効であるとして選択したプローブについての結果である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about serotype 6 (ST6). The upper row shows the results for all probes, and the lower row shows the results for probes selected as effective for serotype discrimination. 大腸菌につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about colon_bacillus | E._coli. 肺炎桿菌につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about the Klebsiella pneumoniae. 緑膿菌につき検出された蛍光強度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the fluorescence intensity detected about Pseudomonas aeruginosa.

本発明は、微生物の莢膜抗原やLPSなどの糖鎖抗原に基づく抗原型(以下、単に莢膜抗原型という。)の判別のためのアレイ及び当該アレイを用いた糖鎖抗原型の判別方法に関している。本発明のこれらの実施形態に共通する概念について図1を参照して説明する。   The present invention relates to an array for distinguishing antigen types (hereinafter simply referred to as capsule antigen types) based on sugar chain antigens such as capsular antigens of microorganisms and LPS, and a method for distinguishing sugar chain antigen types using the arrays It is related. The concept common to these embodiments of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、微生物の細胞表層において提示される糖鎖抗原、すなわち、細胞表層の莢膜多糖やLPSなどの多糖の糖鎖構造の相違は、結果として微生物において発現している莢膜多糖合成遺伝子などの糖鎖抗原合成遺伝子の相違に関連付けることができる。糖鎖抗原は、ある順序で糖が順次結合した糖鎖構造に由来するが、各糖鎖抗原型においてこうした糖鎖構造が極めて多様であることも知られている。このような糖鎖構造の多様性は、糖鎖抗原の合成に関連する各種の遺伝子の構造(遺伝子自体の有無のほか、各遺伝子における各種変異の有無を含む。)や組み合わせに関連付けることができる。なかでも、糖鎖抗原の構成糖を順次結合する各種の糖転移酵素遺伝子の構造や組み合わせに関連付けることができる。   As shown in FIG. 1, the difference in the sugar chain structure of a sugar chain antigen presented on the cell surface of a microorganism, that is, a polysaccharide such as a capsule polysaccharide or LPS on the cell surface, is expressed as a capsule in the microorganism. It can be related to the difference in a sugar chain antigen synthesis gene such as a polysaccharide synthesis gene. The sugar chain antigen is derived from a sugar chain structure in which sugars are sequentially bound in a certain order, and it is also known that such sugar chain structures are extremely diverse in each sugar chain antigen type. Such diversity of sugar chain structures can be related to the structure of various genes related to the synthesis of sugar chain antigens (including the presence or absence of various mutations in each gene). . Especially, it can link | relate with the structure and combination of the various glycosyltransferase genes which couple | bond together the structure sugar of a sugar_chain | carbohydrate antigen sequentially.

例えば、このような糖鎖抗原合成遺伝子群が、肺炎球菌において、莢膜多糖体合成(Capsule Polysaccharide Synthesis)遺伝子クラスター(CPSクラスター)として存在していることが知られている(http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_pneumonie/CPS/)。また、このような糖鎖抗原合成遺伝子群が、レジオネラ菌において、多糖体合成遺伝子クラスターとして存在していることが知られている(Luneberg Eら、Mol. Microbiol. 2001 Mar ;28(5): 1259-1271)   For example, it is known that such a sugar chain antigen synthesis gene group exists as a Capsule Polysaccharide Synthesis gene cluster (CPS cluster) in Streptococcus pneumoniae (http: // www .sanger.ac.uk / Projects / S_pneumonie / CPS /). Moreover, it is known that such a sugar chain antigen synthesis gene group exists as a polysaccharide synthesis gene cluster in Legionella (Luneberg E et al., Mol. Microbiol. 2001 Mar; 28 (5): 1259-1271)

本発明では、微生物の糖鎖抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子を、糖鎖抗原型を判別するのに用いる。すなわち、このような複数の糖転移酵素のセットを、糖鎖抗原型を判別するための要素として用いる。すなわち、複数の糖転移酵素をそれぞれ標的とするプローブのセットを用い、これらのプローブとのハイブリダイゼーションを検出することにより、微生物糖鎖抗原型を、従来に比べてより客観的に、より直接的に、さらにより簡易に判別することができる。また、所定の複数の糖転移酵素遺伝子の有無に基づいて判断するため、特定遺伝子の特定領域の有無に基づいて判断する場合より、高い判別精度を得ることが期待できる。さらに、微生物の糖鎖抗原が、薬剤耐性獲得により変化している場合でも、それを容易に検出できることが期待できる。このため、当該薬剤耐性獲得後の新規な糖鎖抗原型にも容易に対応することができる。   In the present invention, a plurality of glycosyltransferase genes associated with the sugar chain antigen type of a microorganism are used to determine the sugar chain antigen type. That is, such a set of a plurality of glycosyltransferases is used as an element for discriminating a sugar chain antigen type. That is, by using a set of probes each targeting a plurality of glycosyltransferases and detecting hybridization with these probes, the microbial sugar chain antigen type can be more objectively and more directly compared to the conventional method. In addition, it can be more easily determined. In addition, since the determination is made based on the presence or absence of a predetermined plurality of glycosyltransferase genes, it can be expected to obtain higher discrimination accuracy than when the determination is made based on the presence or absence of a specific region of a specific gene. Furthermore, it can be expected that even when the sugar chain antigen of a microorganism changes due to acquisition of drug resistance, it can be easily detected. For this reason, it is possible to easily cope with a novel sugar chain antigen type after acquiring the drug resistance.

また、本発明では、微生物の莢膜多糖合成遺伝子などの糖鎖抗原合成遺伝子の前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原特異的プローブを、糖鎖抗原型を判別するのに用いることもできる。こうしたプローブによれば、糖鎖抗原型特異的であるために、例えば、それ自体(単独)でも糖鎖抗原型判別に用いることができるほか、糖鎖抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブセットとともに用いることで判別精度を一層高めることができる。   Further, in the present invention, an antigen-specific probe that targets a region specific to the antigen type of a sugar chain antigen synthesis gene such as a capsular polysaccharide synthesis gene of a microorganism is used to discriminate the sugar chain antigen type. You can also. According to such a probe, since it is specific to a sugar chain antigen type, for example, it can be used by itself (single) for determining a sugar chain antigen type, as well as a plurality of glycosyltransferase genes associated with the sugar chain antigen type. The discrimination accuracy can be further increased by using the probe set with the target.

さらに、本発明では、微生物の糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに属する糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子を標的とするプローブを、糖鎖抗原型を判別するのに用いることができる。かかる遺伝子及びその組み合わせが、糖鎖抗原型を区別可能な特徴を有する場合があるからである。   Furthermore, in the present invention, a probe targeting a gene other than the glycosyltransferase gene belonging to the microorganism sugar chain antigen synthesis gene cluster can be used to discriminate the sugar chain antigen type. This is because such a gene and a combination thereof may have characteristics capable of distinguishing sugar chain antigen types.

また、本発明によれば、こうした各種のプローブを適宜組み合わせて固相担体上に保持させたアレイとするため、複数個の莢膜抗原型の判別を一挙に実施することができる。さらに、プローブのハイブリダイゼーションを利用して判別のため、当該部位に遺伝子上の変異が生じていても一定の寛容性の範囲内で判別が可能である。   In addition, according to the present invention, since various kinds of probes are appropriately combined to form an array held on a solid support, a plurality of capsule antigen types can be discriminated at once. Furthermore, since discrimination is performed using probe hybridization, discrimination can be performed within a certain tolerance even if a genetic variation occurs in the site.

さらに、本発明によれば、このような簡易かつ網羅的に糖鎖抗原型判別が可能であるため、例えば、肺炎の起炎菌である肺炎球菌の莢膜抗原型判別を日常的に行うことも可能になる。この結果、感染可能性の高い肺炎球菌に対する抗体産生を誘導できる有効性の高い肺炎予防ワクチンを製造することができる。すなわち、本発明のアレイ及び莢膜抗原型判別方法は、肺炎などの感染症予防ワクチンの製造に利用できる。   Furthermore, according to the present invention, since it is possible to easily and comprehensively determine the sugar chain antigen type, for example, the capsular antigen type determination of pneumococcus, which is a pneumoniae, is routinely performed. Is also possible. As a result, a highly effective pneumonia-preventing vaccine capable of inducing antibody production against pneumococci with high possibility of infection can be produced. That is, the array and capsular antigen type discrimination method of the present invention can be used for the production of vaccines for preventing infectious diseases such as pneumonia.

さらに、本発明によれば、このような簡易かつ網羅的に糖鎖抗原型を判別が可能であるため、例えば、肺炎の起炎菌であるレジオネラ菌の莢膜抗原型判別を日常的に行うことも可能になる。この結果、現在より簡便にレジオネラ菌の検出が可能となる。さらに、現在は検出が困難な血清型1型以外のレジオネラ菌の検出が可能となる。すなわち、感染症予防や感染経路特定の観点からも非常に有意義な検出法となる。   Furthermore, according to the present invention, since it is possible to easily and comprehensively discriminate sugar chain antigen types, for example, capsular antigen type discrimination of Legionella bacteria that cause pneumonia is routinely performed. It becomes possible. As a result, Legionella bacteria can be detected more easily than at present. Furthermore, Legionella bacteria other than serotype 1 that are difficult to detect at present can be detected. That is, it is a very significant detection method from the viewpoint of infection prevention and infection route identification.

以下、本発明の各種の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail.

(アレイ)
本発明のアレイは、固相担体と、前記固相担体の表面に保持され、微生物の莢膜抗原に基づく抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含むプローブセットと、を備えることができる。
(array)
The array of the present invention comprises a solid phase carrier, and a probe set comprising probes each targeting a plurality of glycosyltransferase genes that are held on the surface of the solid phase carrier and associated with an antigen type based on a capsular antigen of a microorganism. Can be provided.

本発明のアレイは、微生物の糖鎖抗原型を判別するのに用いるものである。本発明のアレイは、ヒトのほか家畜やペットなどの動物を対象とすることができる。また、被験体としては、これらの動物に由来する生体試料が挙げられる。例えば、血液、髄液、喀痰、胃液、膣分泌物、口腔内粘液等の体液、尿及び糞便のような排出物等、微生物が存在する可能性のあるものが挙げられる。また、感染や汚染の対象となる、食品、飲料のほか、各種器具、室内物品など、微生物が付着したりする可能性のある全ての媒体が水及び温泉水のような環境中の水等、など、細菌による汚染が引き起こされる可能性のある媒体が挙げられる。   The array of the present invention is used for discriminating the sugar chain antigen type of microorganisms. The array of the present invention can target animals such as domestic animals and pets in addition to humans. In addition, examples of the subject include biological samples derived from these animals. For example, blood, spinal fluid, sputum, gastric fluid, vaginal secretions, bodily fluids such as mucus in the mouth, excrements such as urine and stool, and the like, which may contain microorganisms. In addition to food and beverages that are subject to infection and contamination, all media that can be attached to microorganisms, such as various appliances and indoor items, water in the environment such as water and hot spring water, etc. And other media that can cause bacterial contamination.

なお、本明細書において「糖鎖抗原」とは、糖鎖抗原を有する微生物の細胞表面に存在する糖鎖(多糖)に基づく抗原である。なお、糖鎖抗原には莢膜、および内毒素(リポ多糖(LPS)、リポオリゴ糖(lipo-oligo saccharide, LOS))も含まれる。莢膜には、粘液状のエンベロープも包含するものとする。莢膜を有する微生物としては肺炎球菌(グラム陽性)(肺炎、中耳炎等)、ブドウ球菌(グラム陽性)(肺炎、敗血症、髄膜炎、食中毒、皮膚疾患)、溶血レンサ球菌(グラム陽性)(咽頭炎、敗血症、劇症型感染症、皮膚疾患)、口腔レンサ球菌(グラム陽性)(う蝕、心内膜炎)、淋菌(グラム陰性)(淋病、咽頭炎)、髄膜炎菌(グラム陰性)(髄膜炎)、肺炎桿菌(典型的にはフリードレンデル桿菌、グラム陽性)(肺炎)、バチルス属菌(典型的には炭疽菌およびセレウス菌、グラム陽性)(肺炎、敗血症、食中毒)、ウェルシュ菌(グラム陽性)(ガス壊疽)、結核菌(グラム陽性)(結核)、カンピロバクター属菌(グラム陰性)(腸炎)、ヘリコバクター属菌(典型的にはピロリ菌、グラム陰性)(胃潰瘍)、インフルエンザ菌(グラム陰性)(肺炎、髄膜炎)、百日咳菌(グラム陰性)(百日咳、咽頭炎)、シュードモナス属菌(典型的には緑膿菌、グラム陰性)(敗血症)、大腸菌(典型的には腸管出血性大腸菌O157、グラム陰性)(腸管感染症、異所性感染、敗血症、肺炎、敗血症)、サルモネラ菌(グラム陰性)(敗血症、腸管感染症)、ビブリオ属菌(グラム陰性)(食中毒、敗血症)などが挙げられる。これらは、それぞれ明示した感染症の起炎菌である病原性微生物でもある。なお、莢膜はグラム陽性菌にもグラム陰性菌にも観察される。莢膜抗原を特定するのが有効な感染症の予防及び診断に有効な病原性微生物としては、肺炎球菌、インフルエンザ菌、ビブリオ属菌が挙げられる。例えば、肺炎球菌においては、莢膜抗原により90種の抗原型(血清型)に分類されている。また、LPSやLOSは基本的に全てのグラム陰性菌が有する。LPSやLOSを特定することが有効な病原微生物としてはレジオネラ菌、大腸菌、サルモネラ菌、が挙げられる。レジオネラ菌には70種の抗原型(血清型)が知られている。   In the present specification, the “sugar chain antigen” is an antigen based on a sugar chain (polysaccharide) present on the cell surface of a microorganism having a sugar chain antigen. The sugar chain antigen includes capsular membrane and endotoxin (lipopolysaccharide (LPS), lipo-oligosaccharide (LOS)). The capsule also includes a mucous envelope. Pneumococcus (gram positive) (pneumonia, otitis media, etc.), staphylococci (gram positive) (pneumonia, sepsis, meningitis, food poisoning, skin disease), hemolytic streptococci (gram positive) (pharynx) Inflammation, sepsis, fulminant infection, skin disease), oral streptococci (gram positive) (caries, endocarditis), gonorrhea (gram negative) (gonorrhea, pharyngitis), meningococcus (gram negative) ) (Meningitis), Klebsiella pneumoniae (typically Friedrendel bacilli, gram positive) (pneumonia), Bacillus spp (typically anthrax and cereus, gram positive) (pneumonia, sepsis, food poisoning), Clostridium perfringens (gram positive) (gas gangrene), Mycobacterium tuberculosis (gram positive) (tuberculosis), Campylobacter (gram negative) (enteritis), Helicobacter (typically H. pylori, gram negative) (gastric ulcer), influenza (Gram negative) (pneumonia, meningitis), Bordetella pertussis (gram negative) (pertussis, sore throat), Pseudomonas (typically Pseudomonas aeruginosa, Gram negative) (sepsis), E. coli (typically Enterohemorrhagic Escherichia coli O157, gram negative) (intestinal infection, ectopic infection, sepsis, pneumonia, sepsis), Salmonella (gram negative) (sepsis, intestinal infection), Vibrio spp. (Gram negative) (food poisoning, sepsis ) And the like. These are also pathogenic microorganisms, each of which is an infectious disease-causing fungus. The capsule is observed in both gram positive and gram negative bacteria. Examples of pathogenic microorganisms effective for the prevention and diagnosis of infectious diseases for which it is effective to specify capsular antigens include pneumococci, Haemophilus influenzae and Vibrio spp. For example, Streptococcus pneumoniae is classified into 90 antigen types (serotypes) according to the capsule antigen. LPS and LOS are basically possessed by all Gram-negative bacteria. Examples of pathogenic microorganisms that are effective for identifying LPS and LOS include Legionella, Escherichia coli, and Salmonella. There are 70 known antigenic types (serotypes) of Legionella.

本発明のアレイは、このような病原性微生物の糖鎖抗原型を判別用として好ましいほか、これらの病原性微生物を起炎菌とする感染症の診断用として好ましい。   The array of the present invention is not only preferable for discriminating the sugar chain antigen type of such pathogenic microorganisms but also preferable for diagnosis of infectious diseases using these pathogenic microorganisms as causative bacteria.

(固相担体)
プローブを保持させるための固相担体としては、特に限定されない。意図するハイブリダイゼーションを生じさせうるものであればよい。固相担体の材料や形態も特に限定されない。こうした固相担体としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板等の平板状体、ビーズ等の球状体、表面に不規則あるいは規則的な凹凸を有する三次元構造体、棒状、中空管状等の線状体が挙げられる。固相担体の表面はプローブの固定化に適した処理が施されていてもよい。例えば、プローブの吸着や共有結合のための官能基が導入されていてもよい。固相担体の表面処理については後述する。
(Solid phase carrier)
The solid phase carrier for holding the probe is not particularly limited. Any material capable of causing the intended hybridization may be used. The material and form of the solid support are not particularly limited. Examples of such a solid support include a flat plate such as a glass substrate, a plastic substrate, and a silicon substrate, a spherical body such as a bead, a three-dimensional structure having irregular or regular irregularities on the surface, a rod shape, a hollow tube, and the like. The linear body is mentioned. The surface of the solid phase carrier may be subjected to a treatment suitable for immobilizing the probe. For example, a functional group for probe adsorption or covalent bond may be introduced. The surface treatment of the solid phase carrier will be described later.

(プローブセット)
本発明において用いるプローブセットは、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型(糖鎖抗原型)に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的としている複数のプローブを含んでいる。プローブは、ポリヌクレオチドであるが、通常、DNAである。DNAは、天然のヌクレオチドほか、固相担体への結合のための官能基、標識、あるいは検出のための官能基、安定性を高めるための官能基を備えるなどの各種の誘導体を含んでいてもよい。また、プローブとして機能しないリンカーとしてのヌクレオチド鎖を備える場合もある。このようなリンカー配列は、プローブの配列とは区別される。
(Probe set)
The probe set used in the present invention includes a plurality of probes each targeting a plurality of glycosyltransferase genes associated with an antigen type (sugar chain antigen type) based on a sugar chain antigen of a microorganism. The probe is a polynucleotide, but is usually DNA. DNA may contain various derivatives such as natural nucleotides, functional groups for binding to solid phase carriers, labels, functional groups for detection, and functional groups for enhancing stability. Good. In some cases, a nucleotide chain as a linker that does not function as a probe is provided. Such linker sequences are distinct from the probe sequences.

(糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブ)
糖鎖抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子とは、糖鎖抗原型を判別可能に関連付けられている複数の糖転移酵素遺伝子であることが好ましい。すなわち、これらの複数の糖転移酵素遺伝子の組み合わせ自体が、判別しようとする他の糖鎖抗原型と相違していることが好ましい。このような組み合わせによれば、このプローブセットのみで糖鎖抗原型を判別することができる。糖鎖抗原の多様性、すなわち、糖転移酵素遺伝子の多様性を考慮すると、糖鎖抗原型に関連付けできる複数の糖転移酵素遺伝子の組み合わせ自体で多くの糖鎖抗原型を判別できる。
(Probe targeting glycosyltransferase gene)
The plurality of glycosyltransferase genes associated with the sugar chain antigen type is preferably a plurality of glycosyltransferase genes associated with the sugar chain antigen type so as to be distinguishable. That is, it is preferable that the combination of these multiple glycosyltransferase genes is different from the other sugar chain antigen types to be distinguished. According to such a combination, the sugar chain antigen type can be discriminated only by this probe set. Considering the diversity of sugar chain antigens, that is, the diversity of glycosyltransferase genes, many sugar chain antigen types can be distinguished by a combination of a plurality of glycosyltransferase genes that can be associated with a sugar chain antigen type.

糖転移酵素とは、グリコシド結合を形成して糖を結合させる酵素である。糖転移酵素としては、莢膜抗原型に利用できるものであれば特に限定されない。糖転移酵素としては、グルコース転移酵素、Nアセチルフコサミン転移酵素、ラムノース転移酵素、シアル酸転移酵素、フコース転移酵素、ガラクトース転移酵素、N-アセチルグルコサミン転移酵素、N-アセチルガラクトサミン転移酵素、グルクロン酸転移酵素、ガラクロン酸転移酵素、が挙げられる。なお、糖転移酵素(タンパク質)として未だ分離されておらず、機能が未知であっても、塩基配列上あるいはアミノ酸配列上の相同性等に基づいて糖転移酵素としての活性が期待でき、他の莢膜抗原型との判別に用いることができるときには、本発明において糖転移酵素として取り扱うものとする。   A glycosyltransferase is an enzyme that forms a glycosidic bond and binds sugar. The glycosyltransferase is not particularly limited as long as it can be used for the capsule antigen type. Glycosyltransferases include glucose transferase, N-acetylfucosamine transferase, rhamnose transferase, sialyltransferase, fucose transferase, galactose transferase, N-acetylglucosamine transferase, N-acetylgalactosamine transferase, glucuronic acid Examples thereof include transferase and galacuronic transferase. In addition, even if the function is not yet known as a glycosyltransferase (protein), activity as a glycosyltransferase can be expected based on homology on the base sequence or amino acid sequence. When it can be used for discrimination from the capsule antigen type, it is handled as a glycosyltransferase in the present invention.

糖転移酵素については、同じグリコシド結合を形成するものにも複数存在することが知られており、ファミリーを形成している場合もある。このような糖転移酵素の多様性が糖鎖抗原の多様性、特異性及び変化に関連していると考えられる。   Regarding glycosyltransferases, it is known that there are a plurality of glycosyltransferases that form the same glycosidic bond, and they may form a family. Such diversity of glycosyltransferases is thought to be related to the diversity, specificity and change of sugar chain antigens.

複数の糖転移酵素遺伝子は、cpsクラスターを含む糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれることが好ましい。この糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれていることで、糖鎖抗原型を特徴付ける糖鎖抗原の合成に関連する糖転移酵素遺伝子であると特定できるからである。糖鎖合成遺伝子クラスターは、糖鎖抗原の合成に関連する糖転移酵素遺伝子を含み、さらに他の遺伝子を含む場合もあるが、既知の糖転移酵素の塩基配列や特異的なアミノ酸のドメインやモチーフの配列に基づき、各種の相同性検索プログラム(blastプログラム、NCBI、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi)を利用することにより、糖転移酵素遺伝子を推定することができる。なお、既に、糖鎖合成遺伝子クラスターにおいてタンパク質として分離同定されている糖転移酵素の遺伝子はそれ自体推定することなく本発明の糖転移酵素遺伝子として取り扱うことができる。肺炎球菌のCPSクラスターに関しては、既に述べたように英国サンガー研究所のサイト(http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_pneumonie/CPS/)に開示されているほか、レジオネラ、大腸菌、サルモネラ菌等については、それぞれ米国コロンビア大学のサイト(http://genome3.cpmc.columbia.edu/~legion/g_info.html)、米国ウィスコンシン大学のサイト(http://www.genome.wisc.edu/index.html)、米国ベンター研究所(http://msc.tigr.org/salmonella/index.shtml)で既に塩基配列が公開されているゲノム配列の中に確認することができる。   The plurality of glycosyltransferase genes are preferably included in a sugar chain synthesis gene cluster including a cps cluster. This is because it can be identified as a glycosyltransferase gene related to the synthesis of a sugar chain antigen characterizing the sugar chain antigen type by being contained in this sugar chain synthesis gene cluster. Glycosynthetic gene clusters contain glycosyltransferase genes related to the synthesis of sugar chain antigens, and may contain other genes, but the base sequences of known glycosyltransferases, specific amino acid domains and motifs Glucosyltransferase gene is estimated by using various homology search programs (blast program, NCBI, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi) be able to. A glycosyltransferase gene that has already been separated and identified as a protein in the glycosynthetic gene cluster can be handled as the glycosyltransferase gene of the present invention without estimating itself. The CPS cluster of Streptococcus pneumoniae is disclosed on the website of the Sanger Institute in the UK (http://www.sanger.ac.uk/Projects/S_pneumonie/CPS/) as already mentioned, Legionella, Escherichia coli, For Salmonella, etc., the website of Columbia University (http://genome3.cpmc.columbia.edu/~legion/g_info.html) and the University of Wisconsin website (http://www.genome.wisc.edu/ index.html), and can be confirmed in the genome sequence whose base sequence has already been published by the US Ventor Institute (http://msc.tigr.org/salmonella/index.shtml).

プローブは、一つの糖転移酵素遺伝子につき、少なくとも1種あればよいが、好ましくは、2種類、より好ましくは3種類以上を準備する。一つの糖転移酵素遺伝子につき、複数のプローブを割り当てることで、当該糖転移酵素遺伝子をより精度よく検出でき、結果として糖鎖抗原型の判別精度を向上させることができる。   There may be at least one type of probe per glycosyltransferase gene, but preferably two types, more preferably three types or more are prepared. By assigning a plurality of probes to one glycosyltransferase gene, the glycosyltransferase gene can be detected with higher accuracy, and as a result, the discrimination accuracy of the sugar chain antigen type can be improved.

CPSクラスター等から見出した複数の糖転移酵素遺伝子が、糖鎖抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子として用いることができるかどうかは、判別しようとする他の糖鎖抗原型において見出した複数の糖転移酵素遺伝子と比較することにより判定することができる。複数の糖転移酵素遺伝子のセットが、糖鎖抗原型を判別可能に関連付けられた複数の糖転移酵素遺伝子であるとき、これらの糖転移酵素遺伝子の各コード領域に特異的なプローブを設計れば、これらの複数のプローブからなるプローブセットは、それ自体糖鎖抗原型の判別のために用いることができる。例えば、肺炎球菌のCPSクラスターにおいて見出される糖転移酵素遺伝子は、多様性に富んでいるため、複数の糖転移酵素遺伝子の組み合わせにのみ基づいて、莢膜抗原型を判別することができる。   Whether multiple glycosyltransferase genes found from CPS clusters etc. can be used as multiple glycosyltransferase genes associated with the glycosylation antigen type It can be determined by comparing with the glycosyltransferase gene of. When a set of multiple glycosyltransferase genes is a plurality of glycosyltransferase genes associated with each other so that the glycan antigen type can be discriminated, a probe specific to each coding region of these glycosyltransferase genes can be designed. A probe set comprising a plurality of these probes can itself be used for discrimination of the sugar chain antigen type. For example, since the glycosyltransferase genes found in the CPS cluster of Streptococcus pneumoniae are rich in diversity, the capsular antigen type can be determined based only on the combination of a plurality of glycosyltransferase genes.

(他のプローブ)
プローブセットには、さらに他のプローブを含めることができる。例えば、糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれている糖転移酵素遺伝子以外の他の遺伝子が糖鎖抗原型を判別するのに有用であるときには、その遺伝子を標的とするプローブを含めることで、糖鎖抗原型判別精度を高めることができる。また、このようなプローブを含めることで、糖転移酵素遺伝子プローブセットでは、糖鎖抗原型判別が困難である場合であっても、判別可能なセットを提供できるようになる。CPSクラスターに含まれることのある、このような糖転移酵素遺伝子以外のタンパク質としては、肺炎球菌のCPSクラスターの糖合成酵素(wzy3、manB)やレジオネラ菌の糖鎖合成遺伝子クラスターにおける糖修飾酵素(gip、neuC)が挙げられる。なお、当該他の遺伝子には、糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子として同定されて遺伝子のほか、プローブを選択する時点において糖転移酵素遺伝子として同定されていない機能未知の遺伝子を含んでいる。
(Other probes)
The probe set can further include other probes. For example, when a gene other than a glycosyltransferase gene contained in a glycosynthetic gene cluster is useful for discriminating a sugar chain antigen type, by including a probe targeting the gene, Antigen type discrimination accuracy can be increased. In addition, by including such probes, it is possible to provide a set capable of discriminating the glycosyltransferase gene probe set even when it is difficult to discriminate the sugar chain antigen type. Proteins other than such glycosyltransferase genes that may be included in the CPS cluster include glycosynthetic enzymes (wzy3, manB) of Streptococcus pneumoniae and sugar-modifying enzymes in the glycosynthetic gene cluster of Legionella ( gip, neuC). In addition to the genes identified as genes other than glycosyltransferase genes, the other genes include genes of unknown function that have not been identified as glycosyltransferase genes at the time of selecting a probe.

かかる他の遺伝子を標的とするプローブは、特に、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターの糖転移酵素遺伝子が同定されていない場合に有効である。例えば、レジオネラ菌においては、血清型1型に分類される菌の糖鎖合成遺伝子クラスターにあるいくつかの糖転移酵素遺伝子が知られているに過ぎず、他の血清型の糖鎖合成遺伝子クラスターにおいては、現在までのところ糖転移酵素遺伝子が同定されていない。   Such probes targeting other genes are particularly effective when the glycosyltransferase gene of the sugar chain antigen synthesis gene cluster has not been identified. For example, in Legionella, only some glycosyltransferase genes in the glycosynthetic gene cluster of bacteria classified as serotype 1 are known, and other serotype glycosynthetic gene clusters are known. So far, no glycosyltransferase genes have been identified.

こうした現状において、本発明者らが、レジオネラ菌の血清型1型の糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれる遺伝子(既同定の糖転移酵素遺伝子と他の未同定の遺伝子を含む)に対して網羅的に複数のプローブを形成し、これらのプローブと血清型1型及び他の血清型(血清型2型〜6型)に由来する糖鎖合成遺伝子クラスターから調製した試料核酸とを、ハイブリダイゼーションさせた。これらのプローブには、他の血清型の試料核酸と反応するものがあるとともに、全く反応しないものもあった。また、血清型1型の糖鎖合成遺伝子クラスターに対する複数のプローブに対するハイブリダイゼーション反応性(ハイブリダイゼーションする/しない、その程度)は、各血清型(2型〜6型)で異なっており、ハイブリダイゼーションに基づくシグナル強度の分布パターン又はシグナル強度をグラフ化してスペクトルとすることで容易に各血清型を特徴付けが可能であることがわかった。また、各血清型を判別するのに有効なプローブを見出すことができることがわかった。   Under these circumstances, the present inventors have comprehensively applied to genes (including previously identified glycosyltransferase genes and other unidentified genes) included in the serotype 1 glycosylation gene cluster of Legionella bacteria. A plurality of probes were formed, and these probes were hybridized with sample nucleic acids prepared from glycan synthesis gene clusters derived from serotype 1 and other serotypes (serotypes 2 to 6). . Some of these probes react with sample nucleic acids of other serotypes and others do not react at all. In addition, hybridization reactivity (hybridization / non-hybridization) to a plurality of probes with respect to a serotype 1 glycosylation gene cluster is different in each serotype (type 2 to type 6). It was found that each serotype can be easily characterized by graphing the signal intensity distribution pattern or signal intensity based on the spectrum to form a spectrum. It was also found that a probe effective for discriminating each serotype can be found.

以上のことから、糖鎖抗原に特異的でないプローブを用いた場合でも、複数のプローブとのハイブリダイゼーション反応性の相違によって、糖鎖抗原型の判別が可能であることがわかった。また、このような特定の糖鎖抗原型の糖鎖合成遺伝子クラスターに対して作製した網羅的なプローブ群を利用することで、糖転移酵素遺伝子が同定されていなくても、糖鎖抗原型を判別するのに有効なプローブ又はそのセットを見出すことができることがわかった。   From the above, it was found that even when a probe that is not specific for a sugar chain antigen was used, the sugar chain antigen type could be discriminated by the difference in hybridization reactivity with a plurality of probes. In addition, by using a comprehensive group of probes created for the glycan synthesis gene cluster of a specific glycan antigen type, the glycan antigen type can be changed even if the glycosyltransferase gene has not been identified. It has been found that it is possible to find probes or sets that are effective in discriminating.

(プローブの設計)
複数の糖転移酵素遺伝子のコード領域とそれぞれ特異的にハイブリダイズするプローブの塩基配列は、糖転移酵素遺伝子の塩基配列に基づき、OLIGO(タカラバイオ株式会社製、OLIGOは商標である。)等のプログラムにより決定することができる。
(Probe design)
The base sequences of probes that specifically hybridize with the coding regions of a plurality of glycosyltransferase genes are based on the base sequence of the glycosyltransferase gene, such as OLIGO (manufactured by Takara Bio Inc., OLIGO is a trademark). It can be determined programmatically.

糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブは、そのコード領域内において判別しようとする一定範囲の糖鎖抗原型間(例えば、血清型間、サブクラス間、血清型とサブクラス間など)で保存されているコード領域を標的とするように設計してもよい。これらのプローブは、当該一定範囲の糖転移酵素遺伝子と特異的に反応するが、他の糖転移酵素遺伝子とは反応しない。こうした一定範囲の特異性を利用することで、特定の抗原型と他の抗原型を区別できる。また、保存領域を標的とするプローブであれば、プローブの作製コストを低減することができる。このため、このようなプローブを含むプローブセットを備える本発明のアレイは、プローブコストが低減できるため、検査コストの低減に寄与することができる。   Probes that target the glycosyltransferase gene are conserved between a certain range of sugar chain antigen types (for example, between serotypes, between subclasses, between serotypes and subclasses) to be distinguished within the coding region. It may be designed to target the coding region. These probes react specifically with the range of glycosyltransferase genes but do not react with other glycosyltransferase genes. By utilizing such a certain range of specificity, it is possible to distinguish a specific antigen type from other antigen types. In addition, a probe that targets a storage region can reduce the production cost of the probe. For this reason, since the array of this invention provided with the probe set containing such a probe can reduce probe cost, it can contribute to reduction of inspection cost.

糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブは、それ自体が糖鎖抗原型特異的なプローブを含んでいてもよい。すなわち、ある糖転移酵素遺伝子のコード領域に、他の糖鎖抗原型から当該糖鎖抗原型を判別可能な程度に特異的な塩基配列を有する場合、当該塩基配列に特異的なプローブは、それ自体、当該糖鎖抗原型を判別できるプローブである。プローブセットが、このような糖鎖抗原型特異的プローブを含むときには、プローブセットによる糖鎖抗原型判別精度を一層高めることができる。また、プローブセットだけでは、すなわち、複数の糖転移酵素遺伝子の組み合わせだけでは、他の糖鎖抗原型と区別できない場合に極めて有用である。   The probe that targets the glycosyltransferase gene may itself contain a sugar chain antigen type-specific probe. That is, when the coding region of a certain glycosyltransferase gene has a base sequence specific enough to distinguish the sugar chain antigen type from other sugar chain antigen types, the probe specific to the base sequence is As such, it is a probe that can discriminate the sugar chain antigen type. When the probe set includes such a sugar chain antigen type-specific probe, the sugar chain antigen type discrimination accuracy by the probe set can be further increased. Moreover, it is extremely useful when the probe set alone, that is, only a combination of a plurality of glycosyltransferase genes cannot be distinguished from other sugar chain antigen types.

このような糖鎖抗原型特異的プローブは、プローブセットにおいて1種のみ含まれていてもよいが、2種類以上含まれていることが好ましい。また、糖鎖抗原型特異的プローブは、1種類の糖転移酵素遺伝子のコード領域を標的としていてもよいし、2種類以上の糖転移酵素遺伝子のコード領域をそれぞれ標的とする2種類以上であってもよい。   Such a sugar chain antigen type-specific probe may be contained only in one type in the probe set, but is preferably contained in two or more types. In addition, the sugar chain antigen type-specific probe may target one type of glycosyltransferase gene coding region, or two or more types each targeting two or more types of glycosyltransferase gene coding regions. May be.

また、糖鎖抗原型特異的プローブは、各糖転移酵素遺伝子につき、少なくとも1種あればよいが、好ましくは、2種類、より好ましくは3種類以上を準備する。一つの糖転移酵素遺伝子につき、複数のプローブを割り当てられることで、糖鎖抗原型特異性の高まるとともに、当該糖転移酵素遺伝子をより精度よく検出でき、結果として糖鎖抗原型の判別精度を向上させることができる。   Further, the sugar chain antigen type specific probe may be at least one for each glycosyltransferase gene, but preferably two types, more preferably three types or more are prepared. By assigning multiple probes to one glycosyltransferase gene, the specificity of the glycosyl antigen type can be increased and the glycosyltransferase gene can be detected more accurately, resulting in improved accuracy of glycosyl antigen type discrimination. Can be made.

糖鎖抗原型特異的プローブは、糖鎖抗原型を特異的に判別することができるように設計されている。すなわち、核酸ハイブリダイゼーションにより他の糖鎖抗原型と区別できる程度の特異性の塩基配列を有していることをいう。判別精度を考慮すると、プローブは、単一の糖鎖抗原型を判別できるものであることが好ましいが、2種類以上の糖鎖抗原型を特異的に判別できるものであってもよい。こうしたプローブであっても、型判別に有用であるからである。   The sugar chain antigen type-specific probe is designed so that the sugar chain antigen type can be specifically identified. That is, it has a specific base sequence that can be distinguished from other sugar chain antigen types by nucleic acid hybridization. Considering the discrimination accuracy, the probe is preferably one that can discriminate a single sugar chain antigen type, but may be one that can specifically discriminate two or more types of sugar chain antigen types. This is because even such a probe is useful for type discrimination.

糖鎖抗原型特異的プローブは、糖鎖抗原合成遺伝子上の糖鎖抗原型特異的なDNA領域を標的としているが、他の糖鎖抗原型との間で30%以下の同一性、より好ましくは、10%以下の同一性の領域を標的とすることができる。あるいは、42個以上、より好ましくは54個以上の塩基の不一致箇所がある領域を標的とすることができる。   The glycan antigen type-specific probe targets a glycan antigen type-specific DNA region on the glycan antigen synthesis gene, but is preferably 30% or less identical to other glycan antigen types, more preferably Can target regions of less than 10% identity. Alternatively, a region having 42 or more, more preferably 54 or more base mismatches can be targeted.

糖鎖抗原型特異的プローブは、糖鎖抗原型内に含まれる菌株につき決定することで、糖鎖抗原型に属する多くの菌株に対しても有効である。すなわち、糖鎖抗原型は、菌種より下の分類であり、糖鎖抗原による分類であるから、ある菌株で糖鎖抗原型特異的なプローブであれば、同糖鎖抗原型の他の菌株においても糖鎖抗原型特異的であるといえる。   The sugar chain antigen type-specific probe is effective for many strains belonging to the sugar chain antigen type by determining the strain contained in the sugar chain antigen type. That is, the sugar chain antigen type is classified below the bacterial species, and is classified according to the sugar chain antigen, so if it is a sugar chain antigen type-specific probe in a certain strain, other strains of the same sugar chain antigen type It can also be said that it is sugar chain antigen type specific.

糖鎖抗原型特異的プローブは、糖転移酵素遺伝子以外の糖鎖抗原合成遺伝子のコード領域に特異的なプローブであってもよい。既述したように、糖鎖合成遺伝子クラスターには、微生物によっては、糖転移酵素遺伝子以外のタンパク質の遺伝子も含まれており、このような遺伝子のコード領域に糖鎖抗原型特異的な領域があればそれを利用することができる。   The sugar chain antigen type-specific probe may be a probe specific to the coding region of a sugar chain antigen synthesis gene other than the glycosyltransferase gene. As described above, the glycosynthetic gene cluster includes a gene of a protein other than a glycosyltransferase gene depending on the microorganism, and a sugar chain antigen type-specific region is included in the coding region of such a gene. If you can, you can use it.

さらに、既に説明したように、プローブは特定の糖鎖抗原型の糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに対して網羅的に作製したプローブとのハイブリダイゼーション反応性に基づいて当該特定の糖鎖抗原型や他の糖鎖抗原型の判別に有効なプローブを選択することもできる。このようにして選択されるプローブは、糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブ、それ以外の遺伝子を標的とするプローブ、及び/又は機能未知の遺伝子を標的とするプローブが含まれている。   Furthermore, as already described, the probe is based on the hybridization reactivity with the probe prepared comprehensively for the sugar chain antigen synthesis gene cluster of a specific sugar chain antigen type, and the specific sugar chain antigen type and others. It is also possible to select a probe effective for discriminating the sugar chain antigen type. Probes selected in this way include probes that target glycosyltransferase genes, probes that target other genes, and / or probes that target genes of unknown function.

以上説明したプローブセットを構成することができるプローブは、糖鎖抗原型判別の特異性及びハイブリダイゼーションの観点からプローブの長さは、20塩基以上400塩基以下であることが好ましい。より好ましくは45塩基以上75塩基以下程度である。   The length of the probe that can constitute the probe set described above is preferably 20 bases or more and 400 bases or less from the viewpoint of the specificity of glycosylation antigen type discrimination and hybridization. More preferably, it is about 45 to 75 bases.

図2〜図9に、肺炎球菌の90種類の血清型について開示されているCPSクラスターの塩基配列に基づいて選択した23種の血清型(23価ワクチンに対応する莢膜抗原型(糖鎖抗原型)である。)の判別に好適な莢膜抗原型(糖鎖抗原型9特異的プローブの塩基配列(配列番号1〜222)を示す。本発明のプローブセットには、これらに示す塩基配列からなるプローブのほか、この相補配列からなるプローブを用いることができる。また、配列番号1〜222のいずれかに示す塩基配列又はこの相補配列に、プローブとしての機能を保持できる範囲内で、1から複数個の塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなるプローブも本発明のプローブに含まれる。   FIGS. 2 to 9 show 23 serotypes (capsular antigen types corresponding to 23-valent vaccines (sugar chain antigens) selected based on the nucleotide sequences of CPS clusters disclosed for 90 serotypes of Streptococcus pneumoniae. The capsular antigen type (sugar chain antigen type 9-specific probe base sequence (SEQ ID NO: 1-222)) suitable for discrimination of the type) is shown in the probe set of the present invention. In addition to a probe consisting of the above, a probe consisting of this complementary sequence can be used, and the base sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-222 or this complementary sequence can be used within the range that can retain the function as a probe. Probes comprising a mutated sequence from which a plurality of bases have been deleted, substituted or added are also included in the probe of the present invention.

また、図18〜図32に、レジオネラ菌の血清型1型について開示されているLPS合成遺伝子クラスター(糖鎖抗原合成遺伝子クラスター)の塩基配列に基づいて選択した血清型の判別に好適な糖鎖抗原遺伝子クラスターを標的とするプローブの塩基配列(配列番号223〜671)を示す。本発明のプローブセットには、これらに示す塩基配列からなるプローブのほか、この相補配列からなるプローブから選択されるプローブを用いることができる。また、配列番号223〜671のいずれかに示す塩基配列又はこの相補配列に、プローブとしての機能を保持できる範囲内で、1から複数個の塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなるプローブも本発明のプローブに含まれる。   18 to 32, sugar chains suitable for discrimination of serotypes selected based on the base sequences of LPS synthetic gene clusters (glycan antigen synthetic gene clusters) disclosed for serotype 1 of Legionella bacteria. The base sequence (sequence number 223-671) of the probe which targets an antigen gene cluster is shown. In the probe set of the present invention, a probe selected from probes consisting of these complementary sequences in addition to the probes consisting of the base sequences shown in these can be used. In addition, from the nucleotide sequence shown in any one of SEQ ID NOS: 223 to 671 or a complementary sequence thereof, a mutant sequence in which one to a plurality of bases have been deleted, substituted or added within a range that can retain the function as a probe. These probes are also included in the probe of the present invention.

なお、プローブの機能が損なわれない範囲とは、プローブの莢膜抗原型などの糖鎖抗原型の判別の特異性が確保される範囲である。例えば、実施例などに記載するストリンジェントなハイブリダイゼーション条件で標的核酸にハイブリダイズできる範囲である。   The range in which the function of the probe is not impaired is a range in which specificity for discriminating a sugar chain antigen type such as a capsule antigen type of the probe is ensured. For example, it can be hybridized to the target nucleic acid under stringent hybridization conditions described in the examples.

本発明によれば、図2〜図9に開示する各種の莢膜抗原型特異的プローブ及びこれらの2種以上を含むプローブセットが提供される。例えば、7価ワクチンに含まれる7種の血清型判別のためのプローブセットも提供される。これらの莢膜抗原型特異的プローブは、上記した糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブセットの一部としても用いることができるが、それ自体で莢膜抗原型判別が可能であることから、単独又はセットとして莢膜抗原型判別用に利用できる。なお、本発明によれば、1種又は2種以上の莢膜抗原型を含む糖鎖抗原型を判別可能にこれらの上記した抗原特異的プローブの1種又は2種以上を固相担体の表面上に備えるアレイも提供される。さらに多数の、例えば、上記したような7価ワクチンの7種の血清型を判別可能な莢膜抗原型特異的プローブを備えることもできるし、23価ワクチンの23種の血清型を判別可能な莢膜抗原型特異的プローブを備えることもできる。このような莢膜抗原型特異的プローブのみを備えていても、莢膜抗原型を極めて効率的に判別できる。特に、一つの血清型に特異的な複数個の莢膜抗原型特異的プローブを含んで多数の血清型に特異的な莢膜抗原型特異的プローブをアレイ上に保持させることで、各種のプローブにおけるハイブリダイゼーションによって得られるシグナルの分布に基づいて血清型を判別することもできる。   According to the present invention, various capsular antigen type-specific probes disclosed in FIGS. 2 to 9 and probe sets including two or more of these are provided. For example, a probe set for discriminating seven types of serotypes included in a 7-valent vaccine is also provided. These capsular antigen type-specific probes can also be used as a part of the probe set targeting the glycosyltransferase gene described above, but since capsular antigen type discrimination is possible by itself, Alternatively, it can be used as a set for capsular antigen type discrimination. According to the present invention, one or more of these antigen-specific probes described above can be used as a surface of a solid phase carrier so that a sugar chain antigen type including one or more capsule antigen types can be discriminated. An array comprising the above is also provided. Further, for example, a capsular antigen type-specific probe capable of discriminating seven serotypes of the 7-valent vaccine as described above can be provided, or 23 serotypes of the 23-valent vaccine can be discriminated. A capsular antigen type specific probe can also be provided. Even with only such a capsule antigen type-specific probe, the capsule antigen type can be distinguished very efficiently. In particular, various serotype-specific probes including a plurality of capsular antigen type-specific probes specific to one serotype are retained on the array, and various probes can be obtained. The serotype can also be discriminated based on the distribution of signals obtained by hybridization.

図2〜図9に開示するプローブによる糖鎖抗原型の判別の一例を表1に示す。表1に示すように、肺炎球菌の血清型11のサブクラスである血清型11F、11A、11B、11C、11Dは共通抗原性を持ち、cpsクラスター中の塩基配列にも共通性が見られる。例えばwchKの前半部分は11A、11B、11C、11Dの間で高度に保存されており、この部分を標的とするプローブ(11A-9-1)を設計することにより特異的に検出することができる。一方、同じwchK遺伝子の内部であっても後半部分には血清型間で変異が見られ、血清型11Aあるいは11Dのみを検出するためにこの部分を標的とするプローブ(11A-9-2)を設計することが可能である。また、糖転移酵素のバリエーションとして、wcyKおよびwcrLは11F、11A、11Dにのみ保存されているので、それぞれの遺伝子を標的とするプローブ(wcyKについて11A-10-1、11A-10-2、11A-10-3、およびwcrLについて11A-12-1、11A-12-2、11A-12-3、)によりその他の血清型(11B、11Cを含む)と判別が可能である。つまり、wchKの前半部(11A-9-1)のみ反応すれば11Bあるいは11Cであり、wchKの前半部(11A-9-1、11A-9-2)と反応せずにその後半部(11A-9-3)とwcyK、wcrLが反応すれば11F、またwchK、wcyK、wcrLの全てと反応すれば11Aあるいは11Dとして判定することが可能である。
Table 1 shows an example of the determination of the sugar chain antigen type using the probes disclosed in FIGS. As shown in Table 1, serotypes 11F, 11A, 11B, 11C, and 11D, which are subclasses of serotype 11 of pneumococci, have common antigenicity, and the base sequences in the cps cluster are also common. For example, the first half of wchK is highly conserved among 11A, 11B, 11C, and 11D, and can be specifically detected by designing a probe (11A-9-1) that targets this part. . On the other hand, even within the same wchK gene, mutations were observed between serotypes in the latter half, and a probe (11A-9-2) targeting this serotype 11A or 11D was detected to detect only serotype 11A or 11D. It is possible to design. As glycosyltransferase variations, since wcyK and wcrL are conserved only in 11F, 11A, and 11D, probes that target the respective genes (11A-10-1, 11A-10-2, 11A for wcyK) -10-3 and wcrL can be distinguished from other serotypes (including 11B and 11C) by 11A-12-1, 11A-12-2, and 11A-12-3). That is, if only the first half (11A-9-1) of wchK reacts, it is 11B or 11C, and it does not react with the first half (11A-9-1, 11A-9-2) of wchK and the latter half (11A -9-3) can be determined as 11F if it reacts with wcyK and wcrL, and 11A or 11D when it reacts with all of wchK, wcyK and wcrL.

本発明によれば、図18〜図32に開示するプローブ及びこれらの2種以上を含むプローブセットが提供される。このプローブセットは、レジオネラ菌の血清型1型のLPS合成遺伝子クラスターの糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブ(lpg775、lpg778、lpg779が付されたプローブ)を含むほか、当該クラスターの糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子や機能未知の遺伝子を標的とするプローブ(lpg775、lpg778、lpg779以外が付されたプローブ)を含んでいる。図18〜図32に示すプローブ又はこれらから選択されるプローブからなるセットによれば、複数のプローブを組み合わせたときのハイブリダイゼーション反応性の相違に基づいてレジオネラ菌の糖鎖抗原型(血清型1型〜6型)の判別が可能である。   According to the present invention, the probe disclosed in FIGS. 18 to 32 and a probe set including two or more of these are provided. This probe set includes probes targeting the glycosyltransferase genes of LPS synthesis gene cluster of serotype 1 of Legionella bacterium (probes with lpg775, lpg778, and lpg779), as well as the glycosyltransferase genes of the cluster Probes targeting other genes or genes with unknown functions (probes to which genes other than lpg775, lpg778, and lpg779 are attached) are included. According to the set of probes shown in FIGS. 18 to 32 or a probe selected from them, the sugar chain antigen type (serotype 1) of Legionella is based on the difference in hybridization reactivity when a plurality of probes are combined. Type-6) can be discriminated.

より具体的には、このプローブセットから選択されるプローブによれば、レジオネラ菌の血清型1型を、血清型2型〜6型から区別することができる。また、このプローブセットから選択されるプローブによれば、レジオネラ菌を血清型2型〜6型をそれぞれ区別することができる。   More specifically, according to the probes selected from this probe set, Legionella serotype 1 can be distinguished from serotypes 2-6. Moreover, according to the probe selected from this probe set, Legionella can be distinguished from each of serotypes 2 to 6.

また、本発明によれば、レジオネラ菌の血清型1型〜6型から選択される1種又は2種以上の血清型を判別可能に上記プローブセットを固相担体の表面上に備えるアレイも提供される。好ましくは、3種類以上の血清型が判別可能であり、より好ましくは5種類以上であり、さらに好ましくは6種類である。また、本発明のアレイが判別対象とするレジオネラ菌の糖鎖抗原型は、血清型1型を除く血清型2型〜6型から選択される1種又は2種以上であることが好ましく、1型をさらに含んでいてもよい。   In addition, according to the present invention, there is also provided an array comprising the probe set on the surface of a solid phase carrier so that one or more serotypes selected from Legionella serotypes 1 to 6 can be discriminated. Is done. Preferably, three or more serotypes can be discriminated, more preferably five or more, and even more preferably six. Moreover, it is preferable that the sugar chain antigen type | mold of Legionella bacteria which the array of this invention makes a discrimination | determination object is 1 type or 2 types or more selected from the serotypes 2-6 except a serotype 1. A mold may further be included.

以下に示すプローブは、いずれも、図18〜図32に記載の血清型1型のLPS合成遺伝子クラスター(糖鎖抗原合成遺伝子クラスター)を標的とするプローブ群から選択されるものであるが、血清型1型〜6型のそれぞれの判別に好ましいプローブである。判別しようとする血清型に対応するプローブに組み合わせて、各プローブに対するハイブリダイゼーション反応性の相違をみることで、その血清型を判別することができる。なお、血清型1型の判別に有用なプローブには、レジオネラ菌の血清型1型のLPS合成遺伝子クラスターの糖転移酵素遺伝子を標的とするプローブ(lpg775、lpg778、lpg779が付されたプローブ)が挙げられ、他の血清型の判別に有用なプローブには、同定された糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子に対応するプローブが多く挙げられる。
The probes shown below are all selected from a group of probes that target the serotype 1 LPS synthetic gene cluster (sugar chain antigen synthetic gene cluster) shown in FIGS. It is a preferable probe for distinguishing each of type 1 to type 6. In combination with the probe corresponding to the serotype to be discriminated, the serotype can be discriminated by looking at the difference in hybridization reactivity with each probe. Probes useful for discrimination of serotype 1 include probes targeting the glycosyltransferase genes of the LPS synthetic gene cluster of Legionella serotype 1 (probes with lpg775, lpg778, and lpg779). Examples of probes useful for discrimination of other serotypes include probes corresponding to genes other than the identified glycosyltransferase genes.

本発明のアレイにおいては、以上説明したプローブが固相担体に保持されている。プローブを固相担体の表面に保持させる手法は特に限定されない。プローブの固定化には種々の方法が利用できる。例えば、固相担体のマレイミド基とチオール(−SH)基(プローブ側)との組合せを用いる方法、固相担体上のエポキシ基とアミノ基(プローブ側)の組み合わせを用いる方法等が挙げられる。また、固相担体表面への各種官能基に導入には、こうした官能基を含有する樹脂のコーティングのほか、各種シランカップリング剤による表面処理等を用いることができる。によって、予めプローブに導入した官能基と反応可能な官能基が導入されていてもよい。なお、プローブへのチオール基の導入は、例えば、5'-Thiol-Modifier C6(Glen Research社製)を用いることにより行うことができる。なお、プローブを固相担体表面に供給する方法も特に限定されない。スタンピング方式であってもよいし、インクジェット方式であってもよい。また、プローブは固相担体上において合成されるものであってもよい。   In the array of the present invention, the probe described above is held on a solid phase carrier. The technique for holding the probe on the surface of the solid support is not particularly limited. Various methods can be used to immobilize the probe. For example, a method using a combination of a maleimide group and a thiol (-SH) group (probe side) of a solid phase carrier, a method using a combination of an epoxy group and an amino group (probe side) on the solid phase carrier, and the like can be mentioned. In addition, for the introduction of various functional groups on the surface of the solid phase carrier, a surface treatment with various silane coupling agents can be used in addition to coating of a resin containing such functional groups. The functional group capable of reacting with the functional group previously introduced into the probe may be introduced. The introduction of the thiol group into the probe can be performed by using, for example, 5′-Thiol-Modifier C6 (Glen Research). The method for supplying the probe to the surface of the solid phase carrier is not particularly limited. A stamping method or an ink jet method may be used. The probe may be synthesized on a solid support.

本発明のアレイの固相担体上には、少なくとも5個以上の糖鎖抗原型を判別するためのプローブを備えていることが好ましく、より好ましくは20以上の糖鎖抗原型を判別するためのプローブを備えている。また、本発明のアレイが判別対象とする肺炎球菌における糖鎖抗原型は、23価ワクチンが対象とする23種の糖鎖抗原型(血清型)の一部又は全部であることが好ましい。また、7価ワクチンが対象とする7種の糖鎖抗原型(血清型)の一部又は全部であることが好ましい。   It is preferable that a probe for discriminating at least 5 sugar chain antigen types is provided on the solid phase carrier of the array of the present invention, more preferably 20 or more sugar chain antigen types are discriminated. A probe is provided. Moreover, it is preferable that the sugar chain serotypes in Streptococcus pneumoniae to be discriminated by the array of the present invention are part or all of the 23 sugar chain antigen types (serotypes) targeted by the 23-valent vaccine. Moreover, it is preferable that it is a part or all of seven types of sugar chain antigen types (serotypes) targeted by the 7-valent vaccine.

(微生物の抗原型の判別方法)
本発明の微生物の糖鎖抗原型の判別方法は、本発明のプローブセットを準備する工程と、アレイ上のプローブと試料核酸とを接触させる工程と、プローブに対する核酸ハイブリダイゼーションを検出する工程と、を備えることができる。アレイの準備工程は、上記した本発明のアレイを作製するか、本発明のアレイが供給可能な状態にあれば、予め作製されたものを入手することによって実施できる。
(Method for distinguishing microbial antigen types)
The method for discriminating the sugar chain antigen type of the microorganism of the present invention comprises the steps of preparing the probe set of the present invention, contacting the probe on the array with a sample nucleic acid, detecting nucleic acid hybridization to the probe, Can be provided. The array preparation step can be carried out by preparing the above-described array of the present invention, or obtaining a previously prepared array if the array of the present invention can be supplied.

(接触工程)
接触工程は、プローブと、被験体から取得した試料核酸とを接触させる工程である。接触工程では、プローブと試料核酸とが接触されることで、試料核酸中にプローブとハイブリダイズ可能なポリヌクレオチド断片があればハイブリダイゼーションが生じることになる。プローブと試料核酸とを接触させる条件は、プローブの長さ等を考慮して、適当な温度、塩濃度及びpHを設定すればよい。
(Contact process)
The contact step is a step of bringing the probe into contact with the sample nucleic acid obtained from the subject. In the contacting step, when the probe and the sample nucleic acid are brought into contact with each other, if there is a polynucleotide fragment that can hybridize with the probe in the sample nucleic acid, hybridization occurs. The conditions for bringing the probe into contact with the sample nucleic acid may be set to an appropriate temperature, salt concentration, and pH in consideration of the length of the probe and the like.

各種の被験体をそのまま試料核酸として使用できる場合のほか、被験体から試料核酸を取得することができる。試料核酸を取得する方法は特に限定されないで、公知の方法を採用できる。試料核酸の調製にあたっては、単にDNAを抽出するものであってもよいが、好ましくは、PCR等の核酸増幅方法により被験体中のDNAを増幅させる。例えば、判別対象微生物のDNAの全体を均一に増幅するプライマーを用いたPCR産物を試料核酸としてもよいし、糖鎖抗原合成遺伝子相当部分のみを適切なプライマーを利用して増幅してもよい。例えば、cpsクラスターを増幅することが好ましい。このようなプライマーは、cpsクラスターやその近傍の塩基配列を取得することにより適切な塩基配列を決定することができる。なお、試料核酸は、蛍光色素等により標識されていることが好ましい。   In addition to the case where various subjects can be used as sample nucleic acids as they are, sample nucleic acids can be obtained from the subjects. The method for obtaining the sample nucleic acid is not particularly limited, and a known method can be adopted. In preparing the sample nucleic acid, DNA may be simply extracted, but preferably the DNA in the subject is amplified by a nucleic acid amplification method such as PCR. For example, a PCR product using a primer that uniformly amplifies the entire DNA of a microorganism to be discriminated may be used as a sample nucleic acid, or only a portion corresponding to a sugar chain antigen synthesis gene may be amplified using an appropriate primer. For example, it is preferable to amplify the cps cluster. For such a primer, an appropriate base sequence can be determined by obtaining a cps cluster or a base sequence in the vicinity thereof. The sample nucleic acid is preferably labeled with a fluorescent dye or the like.

(検出工程)
検出工程は、試料核酸のプローブに対する核酸ハイブリダイゼーションを検出する工程である。プローブと試料核酸中のDNA断片等のハイブリダイゼーションは、各種標識を用いるほか、公知の各種の方法により可能である。標識は、既に記載したように、プローブや試料核酸に付与されていてもよいし、ハイブリダイゼーション後のDNA断片に付与するものでもあってもよい。検出にあたっては、使用した標識等、ハイブリダイズ産物の検出方法に応じた手法を採用することができる。試料核酸調製時に、Cy3やCy5などの蛍光色素を付加したPCR産物を試料核酸とする場合には、ハイブリダイズ産物をこれらの色素の励起波長に相当する波長でスキャナーを用いることができる。
(Detection process)
The detection step is a step of detecting nucleic acid hybridization to the probe of the sample nucleic acid. Hybridization of a probe and a DNA fragment in a sample nucleic acid can be performed by various known methods in addition to using various labels. As already described, the label may be attached to the probe or sample nucleic acid, or may be attached to the DNA fragment after hybridization. In the detection, a technique according to the detection method of the hybridized product such as the label used can be employed. When preparing a sample nucleic acid, a PCR product to which a fluorescent dye such as Cy3 or Cy5 is added as a sample nucleic acid, a scanner can be used at a wavelength corresponding to the excitation wavelength of these dyes.

検出工程では、ハイブリダイズ産物のハイブリダイゼーションに基づき標識等によって発現されるシグナルを検出し、シグナルの有無やその強度に基づくことにより、ハイブリダイゼーションを検出し、それに基づき莢膜抗原型を判別することができる。   In the detection step, a signal expressed by a label or the like is detected based on the hybridization of the hybridized product, the hybridization is detected based on the presence or absence of the signal and its intensity, and the capsule antigen type is discriminated based on the detected signal. Can do.

例えば、ある糖鎖抗原型に関連付けられるプローブセットの全てのプローブにつきハイブリダイゼーションシグナルを検出できたとき、被験体には当該プローブセットに関連付けられた糖鎖抗原型の微生物が存在しているとの肯定的判定ができる。これらのプローブセットを構成うるプローブの一部にハイブリダイゼーションシグナルを検出できないときには、否定的判定となる。また、あるプローブがある一つの糖鎖抗原型を特異的に判別可能であるとき、このプローブにつきハイブリダイゼーションを検出できれば、被験体には前記一つの糖鎖抗原型の微生物が存在しているとの肯定的判定ができる。また、これらのプローブにつきハイブリダイゼーションを検出できなければ、被験体には、前記一つの糖鎖抗原型の微生物が含まれていないという否定的判定ができる。   For example, when a hybridization signal can be detected for all probes in a probe set associated with a certain glycan antigen type, the subject has a glycan antigen-type microorganism associated with the probe set. A positive determination can be made. If a hybridization signal cannot be detected in some of the probes that can constitute these probe sets, a negative determination is made. In addition, when a certain probe can specifically identify one sugar chain antigen type, if the hybridization can be detected for this probe, the subject has said one sugar chain antigen type microorganism present. Can be positively determined. If hybridization cannot be detected for these probes, a negative determination can be made that the subject does not contain the one sugar chain antigen type microorganism.

(キット)
本発明のキットは、以上説明した本発明のプローブ(配列番号1〜222の塩基配及びその相補配列並びにこれらと機能的な同等な塩基配列からなる)、これらのプローブのいずれかを含むプローブセット又はこれらのプローブが固相担体表面に保持されたアレイと、被験体の試料核酸とプローブとの反応を検出するための試薬とを含むことができる。このキットは、典型的には、肺炎球菌の莢膜抗原型判別用とすることができる。また、このキットには、試料核酸の調製のためのPCRプライマーを含めることができる。肺炎球菌を判別対象とするとき、プライマーは、肺炎球菌の全DNA領域を増幅するものであってもよいし、cpsクラスターを選択的に増幅できるものであってもよい。また、本発明のキットは、本発明のプローブ(配列番号223〜671の塩基配及びその相補配列並びにこれらと機能的な同等な塩基配列からなる)、これらのプローブから選択されるプローブを含むプローブセット又はこれらのプローブが固相担体表面に保持されたアレイと、被験体の試料核酸とプローブとの反応を検出するための試薬とを含むことができる。このキットは、典型的には、レジオネラ菌の糖鎖抗原型判別用とすることができる。また、このキットには、肺炎球菌用のキットと同様、レジオネラ菌の全DNA領域若しくはその一部、あるいは糖鎖抗原合成遺伝子クラスターの全体若しくはその一部を選択的に増幅可能なPCRプライマーを含めることができる。
(kit)
The kit of the present invention comprises the probe of the present invention described above (consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 1-222 and its complementary sequence, and a functionally equivalent base sequence), and a probe set comprising any of these probes Alternatively, an array in which these probes are held on the surface of a solid phase carrier and a reagent for detecting a reaction between the sample nucleic acid of the subject and the probe can be included. This kit can typically be used for capsular antigen type discrimination of pneumococci. This kit can also contain PCR primers for the preparation of the sample nucleic acid. When pneumococci are targeted for discrimination, the primer may be one that amplifies the entire DNA region of pneumococci or can selectively amplify the cps cluster. The kit of the present invention also comprises a probe of the present invention (comprising the base sequence of SEQ ID NOS: 223 to 671 and its complementary sequence and a functionally equivalent base sequence thereof) and a probe selected from these probes. A set or an array in which these probes are held on the surface of a solid phase carrier, and a reagent for detecting a reaction between a sample nucleic acid of a subject and the probe can be included. Typically, this kit can be used for distinguishing the sugar chain antigen type of Legionella. This kit also contains PCR primers that can selectively amplify the entire DNA region of Legionella or part thereof, or the whole or part of the glycan antigen synthesis gene cluster, as in the pneumococcal kit. be able to.

本発明の莢膜抗原に基づく抗原型を判別するために用いるプローブの作製方法は、糖鎖抗原を備える微生物の糖鎖抗原の合成に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子について取得した塩基配列情報に基づいて前記複数の糖転移酵素遺伝子のそれぞれを標的とする複数のプローブの塩基配列を決定する工程、を備えることができる。本発明の作製方法で作製しようとするプローブは、既に説明した、微生物の糖鎖抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子を標的とする複数のプローブである。この作製方法によれば、糖鎖抗原型を簡易に判別するためのプローブを容易に得ることができる。糖転移酵素遺伝子の組み合わせ、すなわち、プローブセットの組み合わせに特異性があるため、プローブの塩基配列に特異性を求められず、糖転移酵素遺伝子の保存領域を標的とすることもできる。したがって、プローブを低コストで提供できる。また、こうしたプローブを固相担体上に固定化して、アレイとしてもよい。   The method for producing a probe used for discriminating an antigen type based on the capsular antigen of the present invention is based on the base sequence information obtained for a plurality of glycosyltransferase genes associated with the synthesis of a sugar chain antigen of a microorganism having a sugar chain antigen. And determining a base sequence of a plurality of probes targeting each of the plurality of glycosyltransferase genes based on the base sequence. The probes to be produced by the production method of the present invention are a plurality of probes targeting a plurality of glycosyltransferase genes associated with the sugar chain antigen type of microorganisms already described. According to this production method, a probe for easily discriminating a sugar chain antigen type can be easily obtained. Since the combination of glycosyltransferase genes, that is, the combination of probe sets has specificity, the specificity of the probe base sequence is not required, and the conserved region of the glycosyltransferase gene can also be targeted. Therefore, the probe can be provided at a low cost. Moreover, such a probe may be immobilized on a solid support to form an array.

本作製方法においてプローブ及びその作製には、上記した本発明のアレイに用いる複数のプロープについての各種実施態様をそのまま適用できる。また、アレイの作製には、上記した本発明のアレイにおける固相担体や固定化方法等についての各種態様をそのまま適用できる。   Various embodiments of the plurality of probes used in the above-described array of the present invention can be directly applied to the probe and the production thereof in this production method. Various aspects of the solid-phase carrier and the immobilization method in the above-described array of the present invention can be directly applied to the production of the array.

以下、本発明を、実施例を挙げて具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

本実施例では、以下の表3に示す55種の血清型の肺炎球菌菌株からゲノムDNAを抽出し、標識して核酸試料を調製し、別途作製したアレイに供してハイブリダイゼーションを行わせ、それを検出した。
In this example, genomic DNA was extracted from 55 serotypes of pneumococcal strains shown in Table 3 below, labeled to prepare a nucleic acid sample, and subjected to hybridization in a separately prepared array. Was detected.

(ゲノムDNAの抽出)
肺炎球菌菌株をbrain-heart infusion broth (0.3 % yeast extract添加) 5 mLで37 ℃、5 % CO2で24時間培養した。この培養液2 mLを12,000 ×g、25 ℃、2 min 遠心し、上精を捨て菌体を回収した。50 mM EDTA 450 μLとLysozyme (100 mg/mL) 12 μlを加え、37 ℃、1 時間インキュベートした。その後、Wizard genomic DNA purification kit (Promega)を用いて、添付されたプロトコルに従ってDNA精製を行った。
(Genomic DNA extraction)
The pneumococcal strain was cultured in 5 mL of brain-heart infusion broth (0.3% yeast extract added) at 37 ° C. and 5% CO 2 for 24 hours. 2 mL of this culture solution was centrifuged at 12,000 × g, 25 ° C. for 2 min, and the supernatant was discarded and the cells were collected. 450 μL of 50 mM EDTA and 12 μl of Lysozyme (100 mg / mL) were added and incubated at 37 ° C. for 1 hour. Thereafter, DNA purification was performed using Wizard genomic DNA purification kit (Promega) according to the attached protocol.

(サンプル標識)
精製したゲノムDNAを21 μl (500 ng)に調整し、これに2.5×Random Primere Mix (Invitrogen) 20μμlを加えた。95 ℃、5 min インキュベートした後、氷上で急冷した。10×dCTP mix を5μl、Cy3-dCTP またはCy5-dCTP (Invitrogen)を3μl加え、Exo-Klenow Fragment (Invitrogen) を1μl加え、37 ℃、2 時間インキュベートした。標識したサンプルはDNA purification kit (QIAGEN)を用いて精製、40μμlに濃縮した。その後Cy3あるいはCy5で標識したサンプル25μlに3 M 酢酸ナトリウム 5μl、グリコーゲン 1μlを加え混濁し、さらにエタノール125μlを加えて-80 ℃、30 min暗所で静置した後、12,000 ×g、4 ℃、30min遠心して上精を捨て、ペレットを回収した。暗所で5min 風乾した後、Hybridization buffer (25 % ホルムアミド、0.1 % SDS、6×SSPE buffer) 140 μlを加えペレットを懸濁した。暗所に30 min静置した後75 ℃ 8 minインキュベートし、その後42 ℃で30 minインキュベートした。
(Sample label)
The purified genomic DNA was adjusted to 21 μl (500 ng), and 20 μl of 2.5 × Random Primere Mix (Invitrogen) was added thereto. After incubating at 95 ° C. for 5 min, it was rapidly cooled on ice. 5 μl of 10 × dCTP mix, 3 μl of Cy3-dCTP or Cy5-dCTP (Invitrogen) were added, 1 μl of Exo-Klenow Fragment (Invitrogen) was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours. The labeled sample was purified using a DNA purification kit (QIAGEN) and concentrated to 40 μl. Then, add 25 μl of 3 M sodium acetate and 1 μl of glycogen to 25 μl of the sample labeled with Cy3 or Cy5, and then add turbidity.Add 125 μl of ethanol and leave at -80 ° C for 30 min in the dark, then 12,000 × g, 4 ° C, Centrifugation was performed for 30 minutes, and the supernatant was discarded, and the pellet was collected. After air drying in the dark for 5 minutes, 140 μl of Hybridization buffer (25% formamide, 0.1% SDS, 6 × SSPE buffer) was added to suspend the pellet. The mixture was allowed to stand in the dark for 30 min, incubated at 75 ° C. for 8 min, and then incubated at 42 ° C. for 30 min.

(アレイの作製)
配列番号1〜222の各塩基配列からなるプローブのほか、ポジティブコントロールプローブ(各種ハウスキーピング遺伝子を標的とするプローブ計26種)及びネガティブコントロールプローブ(他の微生物の遺伝子を標的とするプローブ計26種)の合計274種を用いてアレイを作製した。本実施例では、インクジェット方式(圧電駆動方式)のマイクロアレイ製造装置を用いた。具体的な、作製条件は以下の通りであった。
(1)プローブ合成:鎖長60mer又は59mer,修飾なし,カートリッジ精製
(2)スポット数:274
(3)パターン:13行×11列を2ブロック(11列目のみ7行),ピッチ300μm
(4)固相担体:76.2mm×25.4mm×1mm(活性エステル基板)
(5)固相担体へのプローブの供給:
インクジェット方式のマイクロアレイ製造装置に所定のプローブ溶液をセットし、固相担体上に(2)〜(4)の条件でスポットした。
(6)固定化
以下の操作でプローブを固相担体上に固定化した。
a)80℃で1時間加熱処理をする
b)(2×SSC,0.2%SDS)溶液に15分間浸漬する(室温)
c)(2×SSC,0.2%SDS)溶液に5分間浸漬する(95℃)
d)滅菌水中で10回程度振とうするe)遠心乾燥する
(Production of array)
In addition to probes consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1-222, positive control probes (26 types of probes targeting various housekeeping genes) and negative control probes (26 types of probes targeting genes of other microorganisms) ) Was used to produce an array. In this example, an inkjet type (piezoelectric drive type) microarray manufacturing apparatus was used. Specific production conditions were as follows.
(1) Probe synthesis: chain length 60mer or 59mer, no modification, cartridge purification (2) number of spots: 274
(3) Pattern: 2 rows of 13 rows x 11 columns (7 rows only for the 11th column), pitch 300 μm
(4) Solid phase carrier: 76.2 mm × 25.4 mm × 1 mm (active ester substrate)
(5) Supply of probe to solid phase carrier:
A predetermined probe solution was set in an inkjet microarray manufacturing apparatus and spotted on a solid phase carrier under the conditions (2) to (4).
(6) Immobilization The probe was immobilized on a solid support by the following operation.
a) Heat treatment at 80 ° C. for 1 hour
b) Soak for 15 minutes in (2 x SSC, 0.2% SDS) solution (room temperature)
c) Immerse in (2 x SSC, 0.2% SDS) solution for 5 minutes (95 ° C)
d) Shake about 10 times in sterile water e) Centrifuge dry

(ハイブリダイゼーション)
作製した標識した試料核酸を作製したDNAアレイに注入し、42℃、72時間インキュベートしハイブリダイゼーションを行った。また、血清型6Bの試料核酸と血清型14の試料核酸とを単一でハイブリダイゼーションするときのそれぞれ半量づつを用いた試料核酸を別に調製して、ハイブリダイゼーション行った。なお、ハイブリダイゼーション溶液の組成は(25 % ホルムアミド、0.1 % SDS、6×SSPE buffer) の組成であった。
(Hybridization)
The prepared labeled sample nucleic acid was injected into the prepared DNA array and incubated at 42 ° C. for 72 hours for hybridization. In addition, a sample nucleic acid was separately prepared using half of each of the serotype 6B sample nucleic acid and the serotype 14 sample nucleic acid when hybridized in a single manner, and hybridization was performed. The composition of the hybridization solution was (25% formamide, 0.1% SDS, 6 × SSPE buffer).

(蛍光測定)
ハイブリダイゼーション後、アレイをBuffer A(1×SSC/0.1 %SDS)、Buffer B(0.05×SSC)、Buffer C(95 % エタノール)で洗浄した。アレイの測定はDNA Microarray Scanner G2565BA (Agilent)で行った。結果の一例(血清型1及び12F)を図10及び図11に示す。各図においては、バックグラウンドデータも併せて示している。
(Fluorescence measurement)
After hybridization, the array was washed with Buffer A (1 × SSC / 0.1% SDS), Buffer B (0.05 × SSC), and Buffer C (95% ethanol). Array measurement was performed with a DNA Microarray Scanner G2565BA (Agilent). An example of the results (serotypes 1 and 12F) is shown in FIGS. In each figure, background data is also shown.

図10及び図11に示すように、それぞれの血清型の肺炎球菌株に由来した試料核酸を用いたとき、試料核酸は、対応する血清型特異的プローブとハイブリダイゼーションし、使用した蛍光色素に由来する蛍光として検出することができた。また、他の血清型全てについても、同様に血清型特異的プローブとの特徴的なハイブリダイゼーションを検出できた。以上の結果からこれらのプローブが血清型(莢膜抗原型)の判別に極めて有効であることがわかった。また、図10及び図11から明らかなように、各血清型から取得した試料核酸が血清型特異的プローブについての特徴的な蛍光強度分布(スペクトル)を呈することにより、各血清型を明瞭かつ簡易に判別できることがわかった。   As shown in FIGS. 10 and 11, when sample nucleic acids derived from each serotype of pneumococcal strain were used, the sample nucleic acids were hybridized with the corresponding serotype-specific probes and derived from the fluorescent dye used. Could be detected as fluorescence. Similarly, characteristic hybridization with serotype-specific probes could be detected for all other serotypes as well. From the above results, it was found that these probes are extremely effective for discrimination of serotype (capsular antigen type). Further, as is clear from FIGS. 10 and 11, the sample nucleic acid obtained from each serotype exhibits a characteristic fluorescence intensity distribution (spectrum) for the serotype-specific probe, thereby making each serotype clear and simple. It was found that can be distinguished.

さらに、図12及び図13に示すように、血清型6Bの試料核酸と血清型14の試料核酸の混合試料核酸を用いたとき、それぞれの試料核酸は、それぞれの血清型特異的プローブとハイブリダイゼーションした。以上のことから、これらのプローブは、cpsクラスターの比較的近接した領域を標的とするが、交差してハイブリダイゼーションすることなく高い特異性でハイブリダイゼーションできることが確認された。   Further, as shown in FIGS. 12 and 13, when a mixed sample nucleic acid of serotype 6B sample nucleic acid and serotype 14 sample nucleic acid is used, each sample nucleic acid is hybridized with each serotype-specific probe. did. From the above, it was confirmed that these probes target a relatively close region of the cps cluster, but can hybridize with high specificity without crossing hybridization.

従来法である非特許文献1および2の方法では血清型18A、18B、18C、および18Fの判別が不可能である。本アレイの実施例には血清型18Bあるいは18Cであることが判別できるプローブが搭載されている。具体的には、以下の14プローブは血清型18Bおよび18Cに特異的に反応するよう設計されている;17F+18C+23F-8-1、17F+18C+23F-8-2、17F+18C+23F-8-3、18C-9-1、18C-9-2、18C-10-1、18C-10-2、18C-10-3、18C-11-1、18C-11-2、18C-11-3、18C-12-1、18C-13-2、18C-13-3。莢膜膨化試験によりすでに血清型18B、および18Cであることが判明している株を本方法に供したところ、図14及び図15に示すように、各株はそれぞれの血清型特異的プローブとハイブリダイゼーションし、血清型18Bあるいは18Cであることが判定可能であった。   The conventional methods of Non-Patent Documents 1 and 2 cannot distinguish serotypes 18A, 18B, 18C, and 18F. An example of this array is equipped with a probe that can identify serotype 18B or 18C. Specifically, the following 14 probes are designed to react specifically to serotypes 18B and 18C; 17F + 18C + 23F-8-1, 17F + 18C + 23F-8-2, 17F + 18C + 23F-8-3, 18C-9-1, 18C-9-2, 18C-10-1, 18C-10-2, 18C-10-3, 18C-11-1, 18C-11-2, 18C -11-3, 18C-12-1, 18C-13-2, 18C-13-3. When strains already known to be serotypes 18B and 18C by the swelling test were subjected to this method, as shown in FIGS. 14 and 15, each strain had its own serotype-specific probe. Hybridization was possible and it was possible to determine that it was serotype 18B or 18C.

従来法である非特許文献1および2の方法では血清型10C、10F、11A、11D、11Fの判別が不可能である。本アレイの実施例に搭載されたプローブはこれらを区別することができるよう設計されている。具体的には血清型11Cであれば11A-9-1のみ、血清型11Fであれば11A-9-3、11A-10-1、11A-10-2、11A-10-3、11A-12-1、11A-12-2、11A-12-3の7プローブがそれぞれ特異的に反応するよう設計されている。同様に11Aあるいは11D、10C、10Fも反応したプローブにより判別する事が可能である。莢膜膨化試験によりすでに11C、あるいは11Fであることが判明している株を本方法に供したところ、図16及び図17に示すように、各株はそれぞれの血清型特異的プローブとハイブリダイゼーションし、それぞれ11Cあるいは11Fとして判定可能であった。   The conventional methods of Non-Patent Documents 1 and 2 cannot distinguish between serotypes 10C, 10F, 11A, 11D, and 11F. The probes mounted in the embodiments of this array are designed to distinguish them. Specifically, 11A-9-1 only for serotype 11C, 11A-9-3, 11A-10-1, 11A-10-2, 11A-10-3, 11A-12 for serotype 11F -7, 11A-12-2 and 11A-12-3 are designed to react specifically. Similarly, 11A, 11D, 10C, and 10F can be discriminated by the reacted probe. When strains already found to be 11C or 11F by the capsular swelling test were subjected to this method, as shown in FIGS. 16 and 17, each strain was hybridized with its serotype-specific probe. However, it could be determined as 11C or 11F, respectively.

本実施例では、以下の表4に示す6種の血清型のレジオネラ菌の菌株からゲノムDNAを抽出し、標識して核酸試料を調製し、別途作製したアレイに供してハイブリダイゼーションを行わせ、それを検出した。また、否定的判断材料として大腸菌(Escherichia coli)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumophila)、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)のゲノムDNAも同様の処理を行った。
In this example, genomic DNA was extracted from six serotypes of Legionella strains shown in Table 4 below, labeled to prepare a nucleic acid sample, and subjected to hybridization in a separately prepared array. I detected it. In addition, as a negative judgment material, genomic DNA of Escherichia coli, Klebsiella pneumophila, and Pseudomonas aeruginosa was subjected to the same treatment.

(ゲノムDNAの抽出)
レジオネラ菌菌株を人工培地(酵母エキス1%、ACES 1%、αケトグルタル酸 1.5%、L-システイン塩酸塩 0.04%、ピロリン酸第二鉄 0.025%)5 mLで37 ℃、72時間培養した。この培養液2 mlを12,000 ×g、25 ℃、2分 遠心し、上精を捨て菌体を回収した。50 mM EDTA 450 μlとLysozyme (100 mg/mL) 12 μlを加え、37 ℃、1 時間インキュベートした。その後、Wizard genomic DNA purification kit (Promega)を用いて、添付されたプロトコルに従ってDNA精製を行った。
(Genomic DNA extraction)
Legionella strains were cultured in an artificial medium (yeast extract 1%, ACES 1%, α-ketoglutarate 1.5%, L-cysteine hydrochloride 0.04%, ferric pyrophosphate 0.025%) at 37 ° C for 72 hours. 2 ml of this culture solution was centrifuged at 12,000 × g, 25 ° C. for 2 minutes, and the supernatant was discarded and the cells were collected. 450 μl of 50 mM EDTA and 12 μl of Lysozyme (100 mg / mL) were added and incubated at 37 ° C. for 1 hour. Thereafter, DNA purification was performed using Wizard genomic DNA purification kit (Promega) according to the attached protocol.

(サンプル標識)
精製したゲノムDNAを21 μl (500 ng)に調整し、これに2.5×Random Primere Mix (Invitrogen) 20μlを加えた。95 ℃、5 分 インキュベートした後、氷上で急冷した。10×dCTP mix を5μl、Cy3-dCTP またはCy5-dCTP (Invitrogen)を3μl加え、Exo-Klenow Fragment (Invitrogen) を1μl加え、37 ℃、2 時間インキュベートした。標識したサンプルはDNA purification kit (QIAGEN)を用いて精製、40μlに濃縮した。その後Cy3あるいはCy5で標識したサンプル25μlに3 M 酢酸ナトリウム 5μl、グリコーゲン 1μlを加え混濁し、さらにエタノール125μlを加えて-80 ℃、30分暗所で静置した後、12,000 ×g、4 ℃、30分遠心して上精を捨て、ペレットを回収した。暗所で5分風乾した後、Hybridization buffer (25 % ホルムアミド、0.1 % SDS、6×SSPE buffer) 140 μlを加えペレットを懸濁した。暗所に30 分静置した後75 ℃ 8分インキュベートし、その後42 ℃で30 分インキュベートした。
(Sample label)
The purified genomic DNA was adjusted to 21 μl (500 ng), and 20 μl of 2.5 × Random Primere Mix (Invitrogen) was added thereto. After incubating at 95 ° C. for 5 minutes, it was rapidly cooled on ice. 5 μl of 10 × dCTP mix, 3 μl of Cy3-dCTP or Cy5-dCTP (Invitrogen) were added, 1 μl of Exo-Klenow Fragment (Invitrogen) was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours. The labeled sample was purified using a DNA purification kit (QIAGEN) and concentrated to 40 μl. Then, add 25 μl of 3 M sodium acetate and 1 μl of glycogen to 25 μl of the sample labeled with Cy3 or Cy5, add turbidity, add 125 μl of ethanol, and leave at -80 ° C. for 30 minutes in the dark, then 12,000 × g, 4 ° C., Centrifugation was performed for 30 minutes, and the supernatant was discarded, and the pellet was collected. After air drying in the dark for 5 minutes, 140 μl of Hybridization buffer (25% formamide, 0.1% SDS, 6 × SSPE buffer) was added to suspend the pellet. The mixture was allowed to stand in the dark for 30 minutes and then incubated at 75 ° C. for 8 minutes, and then incubated at 42 ° C. for 30 minutes.

(アレイの作製)
図18〜図32(配列番号223〜671)の各塩基配列からなるプローブのほか、ポジティブコントロールプローブ(各種ハウスキーピング遺伝子を標的とするプローブ計27種)及びネガティブコントロールプローブ(他の微生物の遺伝子を標的とするプローブ計21種)の合計497種を用いてアレイを作製した。本実施例では、インクジェット方式(圧電駆動方式)のマイクロアレイ製造装置を用いた。具体的な、作製条件は以下の通りであった。配列番号223〜671で表される各塩基配列からなるプローブは、上記血清型1型のレジオネラ菌の糖転移酵素遺伝子を含む糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる遺伝子を標的として作製した。
(1)プローブ合成:鎖長60mer又は59mer,修飾なし,カートリッジ精製
(2)スポット数:497
(3)パターン:13行×11列を4ブロック,ピッチ300μm
(4)固相担体:76.2mm×25.4mm×1mm(活性エステル基板)
(5)固相担体へのプローブの供給:
インクジェット方式のマイクロアレイ製造装置に所定のプローブ溶液をセットし、固相担体上に(2)〜(4)の条件でスポットした。
(6)固定化
以下の操作でプローブを固相担体上に固定化した。
a)80℃で1時間加熱処理をする
b)(2×SSC,0.2%SDS)溶液に15分間浸漬する(室温)
c)(2×SSC,0.2%SDS)溶液に5分間浸漬する(95℃)
d)滅菌水中で10回程度振とうするe)遠心乾燥する
(Production of array)
In addition to the probes consisting of the base sequences of FIGS. 18 to 32 (SEQ ID NOS: 223 to 671), positive control probes (27 types of probes targeting various housekeeping genes) and negative control probes (genes of other microorganisms) An array was prepared using a total of 497 species (21 types of target probe total). In this example, an inkjet type (piezoelectric drive type) microarray manufacturing apparatus was used. Specific production conditions were as follows. Probes comprising the respective base sequences represented by SEQ ID NOs: 223 to 671 were prepared by targeting genes contained in the sugar chain antigen synthesis gene cluster containing the glycosyltransferase gene of serotype 1 Legionella.
(1) Probe synthesis: chain length 60mer or 59mer, no modification, cartridge purification (2) number of spots: 497
(3) Pattern: 4 rows of 13 rows x 11 columns, pitch 300 μm
(4) Solid phase carrier: 76.2 mm × 25.4 mm × 1 mm (active ester substrate)
(5) Supply of probe to solid phase carrier:
A predetermined probe solution was set in an inkjet microarray manufacturing apparatus and spotted on a solid phase carrier under the conditions (2) to (4).
(6) Immobilization The probe was immobilized on a solid support by the following operation.
a) Heat treatment at 80 ° C. for 1 hour
b) Soak for 15 minutes in (2 x SSC, 0.2% SDS) solution (room temperature)
c) Immerse in (2 x SSC, 0.2% SDS) solution for 5 minutes (95 ° C)
d) Shake about 10 times in sterile water e) Centrifuge dry

(ハイブリダイゼーション)
作製した標識した試料核酸を作製したDNAアレイに注入し、42℃、72時間インキュベートしハイブリダイゼーションを行った。また、血清型6Bの試料核酸と血清型14の試料核酸とを単一でハイブリダイゼーションするときのそれぞれ半量づつを用いた試料核酸を別に調製して、ハイブリダイゼーション行った。なお、ハイブリダイゼーション溶液の組成は(25 % ホルムアミド、0.1 % SDS、6×SSPE buffer) の組成であった。
(Hybridization)
The prepared labeled sample nucleic acid was injected into the prepared DNA array and incubated at 42 ° C. for 72 hours for hybridization. In addition, a sample nucleic acid was separately prepared using half of each of the serotype 6B sample nucleic acid and the serotype 14 sample nucleic acid when hybridized in a single manner, and hybridization was performed. The composition of the hybridization solution was (25% formamide, 0.1% SDS, 6 × SSPE buffer).

(蛍光測定)
ハイブリダイゼーション後、アレイをBuffer A(1×SSC/0.1 %SDS)、Buffer B(0.05×SSC)、Buffer C(95 % エタノール)で洗浄した。アレイの測定はDNA Microarray Scanner G2565BA (Agilent)で行った。 血清型1型〜6型についての蛍光シグナル強度の分布を図33〜図38に示す。各図の上段においては、配列番号223〜671に記載のプローブを、遺伝子番号のより小さいプローブが左側になるように(配列番号がより大きい方が左側になるように)配列してグラフ化されている。また、バックグラウンドデータも併せて示している。これら各図の下段には、血清型1型〜6型を判別するように有効なプローブを選択して配列したグラフが示されている。また、図39〜図41に、否定的判断材料となる菌についての結果を示す。
(Fluorescence measurement)
After hybridization, the array was washed with Buffer A (1 × SSC / 0.1% SDS), Buffer B (0.05 × SSC), and Buffer C (95% ethanol). Array measurement was performed with a DNA Microarray Scanner G2565BA (Agilent). Fluorescence signal intensity distributions for serotypes 1 to 6 are shown in FIGS. In the upper part of each figure, the probes described in SEQ ID NOS: 223 to 671 are graphed by arranging the probes with smaller gene numbers on the left side (so that the larger sequence number is on the left side). ing. In addition, background data is also shown. The lower part of each figure shows a graph in which effective probes are selected and arranged so as to discriminate between serotypes 1 to 6. Moreover, the result about the microbe used as negative judgment material in FIGS. 39-41 is shown.

図33〜図38の各図に示すように、各血清型のレジオネラ菌株に由来した試料核酸は、アレイ上のプローブ群と血清型に特異的なハイブリダイゼーション反応が生じて、それぞれの血清型に特有の蛍光強度分布(スペクトル)が得られた(各図の上段のグラフ参照)。また、これらの各図の下段に示す、各血清型の判別に有効であると選択したプローブについてグラフ化すると、さらに各血清型に特有の蛍光強度のスペクトルが得られた。血清型1型菌株に由来する試料核酸は、多くのプローブとハイブリダイゼーション反応が生じ、多くのプローブについて蛍光シグナルが得られた。また、血清型1型の糖鎖抗原合成遺伝子クラスター内の糖転移酵素遺伝子(lpg0775、lpg0778、lpg0779)をそれぞれ標的とするlpg0775_01、lpg0775_02、lpg0775_03、lpg0775_04、lpg0775_05、lpg0775_06、lpg0775_07、lpg0775_08、lpg0775_09、lpg0775_10、lpg0778_01、lpg0778_02、lpg0778_03、lpg0778_04、lpg0778_05、lpg0778_06、lpg0778_07、lpg0778_08、lpg0778_09、lpg0778_10、lpg0778_11、lpg0779_01、lpg0779_02、lpg0779_03、lpg0779_04、lpg0779_05、lpg0779_06、lpg0779_07、lpg0779_08、lpg0779_09、lpg0779_10、lpg0779_11、lpg0779_12及びlpg0779_13のプローブ(図33〜図38の下段においてGTasegenesのフレーム内に左側から順に記載されている。)は、血清型1型由来の試料核酸と特異的にハイブリダイゼーションし、他の血清型2型〜6型と区別可能であった。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上、好ましくは、2以上の糖転移酵素遺伝子を標的とする2種以上のプローブを用いることで血清型2型〜6型と明確に区別できることがわかった。   As shown in FIGS. 33 to 38, sample nucleic acids derived from Legionella strains of each serotype have undergone a hybridization reaction specific to the probe group on the array and the serotype, and each serotype A unique fluorescence intensity distribution (spectrum) was obtained (see the upper graph of each figure). In addition, when the probe selected as effective for discrimination of each serotype shown in the lower part of each figure was graphed, a spectrum of fluorescence intensity peculiar to each serotype was obtained. Sample nucleic acids derived from serotype 1 strains had hybridization reactions with many probes, and fluorescent signals were obtained for many probes. Moreover, lpg0775_01, lpg0775_02, lpg0775_03, lpg0775_04, lpg0775_05, lpg0775_06, lpg0775_09, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_08, lpg0775_09, , lpg0778_01, lpg0778_02, lpg0778_03, lpg0778_04, lpg0778_05, lpg0778_06, lpg0778_07, lpg0778_08, lpg0778_09, lpg0778_10, lpg0778_11, lpg0779_01, lpg0779_02, lpg0779_03, lpg0779_04, lpg0779_05, lpg0779_06, lpg0779_07, lpg0779_08, lpg0779_09, lpg0779_10, lpg0779_11, probes lpg0779_12 and lpg0779_13 (It is described in order from the left side in the frame of GTasegenes in the lower part of FIG. 33 to FIG. 38.) specifically hybridizes with the sample nucleic acid derived from serotype 1 and other serotypes 2 to 6 And was distinguishable. That is, it is clearly distinguished from serotypes 2 to 6 by using one or more of these probes, preferably two or more probes targeting at least two glycosyltransferase genes. I knew it was possible.

また、血清型2型菌株に由来する試料核酸は、図34の上段に示すように、他の血清型とは異なる蛍光強度のスペクトルを示した。また、図34の下段に示すように、lpg0753_13、lpg0752_10、lpg0758_01、lpg0755_01、lpg0746_06、lpg0759_18、lpg0750_03、lpg0757_10、lpg0750_06(図33〜図38の下段においてST2のフレーム内に左側から順に記載されている)及びlpg0779_09(GTgeneのフレーム内にある。)について、血清型1型及び3型〜6型と区別可能な特異的なシグナルを示した。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上は、血清型2型を判別するのに有効なプローブであることがわかった。
血清型3型菌株に由来する試料核酸は、図35の上段に示すように、他の血清型とは異なる蛍光強度のスペクトルを示した。また、図35の下段に示すように、lpg0746_14、lpg0750_07、lpg0758_08、lpg0746_08、lpg0753_03、lpg0748_17、lpg0751_04、lpg0759_05、lpg0756_07及びlpg0761_01(図33〜図38の下段においてST3のフレーム内に左側から順に記載されている)について、血清型1型、2型及び4型〜6型と区別可能な特異的なシグナルを示した。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上は、血清型3型を判別するのに有効なプローブであることがわかった。
血清型4型菌株に由来する試料核酸は、図36の上段に示すように、他の血清型とは異なる蛍光強度のスペクトルを示した。また、図36の下段に示すように、lpg0758_11、lpg0759_16、lpg0753_11、lpg0760_02、lpg0758_06、lpg0752_01、lpg0760_03、lpg0759_09、lpg0760_07、lpg0759_03(図33〜図38の下段においてST4のフレーム内に左側から順に記載されている)について、血清型1型〜3型及び5型、6型と区別可能な特異的なシグナルを示した。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上は、血清型4型を判別するのに有効なプローブであることがわかった。
血清型5型菌株に由来する試料核酸は、図37の上段に示すように、他の血清型とは異なる蛍光強度のスペクトルを示した。また、図37の下段に示すように、lpg0780_09、lpg0755_09、lpg0759_17、lpg0760_11、lpg0757_07、lpg0747_01、lpg0752_06、lpg0746_17、lpg0780_08、lpg0759_02(図33〜図38の下段においてST5のフレーム内に左側から順に記載されている)について、血清型1型〜4型及び6型と区別可能な特異的なシグナルを示した。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上は、血清型5型を判別するのに有効なプローブであることがわかった。
血清型6型菌株に由来する試料核酸は、図38の上段に示すように、他の血清型とは異なる蛍光強度のスペクトルを示した。また、図38の下段に示すように、lpg0749_03、lpg0757_08、lpg0746_16、lpg0751_01、lpg0750_02、lpg0748_12、lpg0746_10、lpg0748_13、lpg0782_10、lpg0760_07(図33〜図38の下段においてST6のフレーム内に左側から順に記載されている)について、血清型1型〜4型及び6型と区別可能な特異的なシグナルを示した。すなわち、これらのプローブから選択される1種又は2種以上は、血清型6型を判別するのに有効なプローブであることがわかった。
In addition, the sample nucleic acid derived from the serotype 2 strain showed a spectrum of fluorescence intensity different from that of other serotypes, as shown in the upper part of FIG. Also, as shown in the lower part of FIG. 34, lpg0753_13, lpg0752_10, lpg0758_01, lpg0755_01, lpg0746_06, lpg0759_18, lpg0750_03, lpg0757_10, and lpg0757_06 (in the lower part of FIG. 33 to FIG. And lpg0779_09 (in the frame of GTgene) showed specific signals that were distinguishable from serotypes 1 and 3-6. That is, it was found that one or more selected from these probes is an effective probe for discriminating serotype 2.
As shown in the upper part of FIG. 35, the sample nucleic acid derived from the serotype 3 strain showed a spectrum of fluorescence intensity different from that of other serotypes. Also, as shown in the lower part of FIG. 35, lpg0746_14, lpg0750_07, lpg0758_08, lpg0746_08, lpg0753_03, lpg0748_17, lpg0751_04, lpg0759_05, lpg0756_07 and lpg0761_01 (in FIG. 33 to FIG. ) Showed a specific signal distinguishable from serotypes 1, 2, and 4-6. That is, it was found that one or more selected from these probes is an effective probe for discriminating serotype 3.
The sample nucleic acid derived from the serotype 4 strain showed a spectrum of fluorescence intensity different from that of other serotypes as shown in the upper part of FIG. 36, lpg0758_11, lpg0759_16, lpg0753_11, lpg0760_02, lpg0758_06, lpg0752_01, lpg0760_03, lpg0759_09, lpg0760_07, lpg0759_03 (in the bottom of FIG. 33 to FIG. ) Showed specific signals distinguishable from serotypes 1 to 3, 5 and 6. That is, it was found that one or more selected from these probes is an effective probe for discriminating serotype 4.
As shown in the upper part of FIG. 37, the sample nucleic acid derived from the serotype 5 strain showed a spectrum of fluorescence intensity different from that of other serotypes. As shown in the lower part of FIG. 37, lpg0780_09, lpg0755_09, lpg0759_17, lpg0760_11, lpg0757_07, lpg0747_01, lpg0752_06, lpg0746_17, lpg0780_08, lpg0759_02 (in the lower part of FIG. A specific signal distinguishable from serotypes 1 to 4 and 6. That is, it was found that one or more selected from these probes are effective probes for distinguishing serotype 5.
As shown in the upper part of FIG. 38, the sample nucleic acid derived from the serotype 6 strain showed a spectrum of fluorescence intensity different from that of other serotypes. 38, lpg0749_03, lpg0757_08, lpg0746_16, lpg0751_01, lpg0750_02, lpg0748_12, lpg0746_10, lpg0748_13, lpg0782_10, lpg0760_07 (in the bottom of FIG. A specific signal distinguishable from serotypes 1 to 4 and 6. That is, it was found that one or more selected from these probes is an effective probe for discriminating serotype 6.

以上のことから、アレイに固定したプローブセットは、血清型1型〜6型をそれぞれ特異的に検出できるプローブセットであることがわかった。また、これらのプローブセットによって各血清型を明瞭かつ簡易に判別できることがわかった。さらに、これらのプローブセットから選択される、各血清型とそれぞれ特徴的なハイブリダイゼーション反応を呈するプローブのセット(上記参照)によっても、各血清型を明瞭かつ簡易に判別できることがわかった。以上のように、特定の血清型の糖鎖抗原合成遺伝子クラスターを網羅するプローブを用いて、他の血清型の糖鎖抗原合成遺伝子クラスターの試料核酸とのハイブリダイゼーション反応性を評価することで、他の血清型の判別に有効なプローブを選択できることがわかった。かかるプローブは、未だ同定されていない糖転移酵素遺伝子や糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子を標的としているものと考えられる。   From the above, it was found that the probe set fixed to the array was a probe set capable of specifically detecting serotypes 1 to 6 respectively. It was also found that these serotypes can be clearly and easily distinguished by these probe sets. Furthermore, it was found that each serotype can be clearly and easily discriminated by a set of probes (see above) each having a characteristic hybridization reaction with each serotype selected from these probe sets. As described above, by using a probe that covers a specific serotype of a glycan antigen synthesis gene cluster, by evaluating the hybridization reactivity with a sample nucleic acid of another serotype glycan antigen synthesis gene cluster, It was found that a probe effective for discrimination of other serotypes can be selected. Such a probe is considered to target a gene other than a glycosyltransferase gene or a glycosyltransferase gene that has not yet been identified.

さらに、図39〜図41に示すように、大腸菌(Escherichia coli)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumophila)、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)のゲノムDNAを用いた場合、本アレイのネガティブコントロールとして搭載しているプローブとハイブリダイゼーションし、レジオネラ菌に特異的なプローブとはハイブリダイゼーションしなかった。以上のことから、異なる菌種のゲノムDNAが含まれていても、レジオネラ菌と明瞭に区別できることがわかった。   Furthermore, as shown in FIGS. 39 to 41, when genomic DNA of Escherichia coli, Klebsiella pneumophila, and Pseudomonas aeruginosa is used, it is mounted as a negative control of this array. It hybridized with the probe and did not hybridize with the probe specific for Legionella. From the above, it was found that even if genomic DNA of different bacterial species is included, it can be clearly distinguished from Legionella.

配列番号1〜671:プローブ   Sequence number 1-671: Probe

Claims (29)

微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型の判別方法であって、
前記抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含むプローブセットを準備する工程と、
前記プローブと被験体から取得した試料核酸とを接触させる工程と、
前記プローブに対する核酸ハイブリダイゼーションを検出する工程と、
を備える、判別方法。
A method for identifying an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism,
Providing a probe set including probes each targeting a plurality of glycosyltransferase genes associated with the antigen type;
Contacting the probe with a sample nucleic acid obtained from a subject;
Detecting nucleic acid hybridization to the probe;
A discrimination method comprising:
前記複数の糖転移酵素遺伝子は、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる、請求項1に記載の判別方法。   The method according to claim 1, wherein the plurality of glycosyltransferase genes are included in a sugar chain antigen synthesis gene cluster. 前記プローブセットは、さらに、前記糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる糖転移酵素遺伝子以外の遺伝子を標的とするプローブを含む、請求項1又は2に記載の判別方法。   The discrimination method according to claim 1 or 2, wherein the probe set further includes a probe targeting a gene other than a glycosyltransferase gene contained in the sugar chain antigen synthesis gene cluster. 前記微生物は、肺炎球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌、大腸菌、赤痢菌、及びビブリオから選択される1種又は2種以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の判別方法。   The discrimination method according to any one of claims 1 to 3, wherein the microorganism is one or more selected from pneumococci, Legionella, Salmonella, Escherichia coli, Shigella, and Vibrio. 前記微生物は肺炎球菌を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の判別方法。   The method according to claim 1, wherein the microorganism includes pneumococci. 前記微生物はレジオネラ菌を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の判別方法。   The determination method according to claim 1, wherein the microorganism includes Legionella bacteria. 前記プローブセットは、前記微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原特異的プローブを含む、
請求項1〜5のいずれかに記載の判別方法。
The probe set includes an antigen-specific probe that targets a region specific to the antigen type in the glycan antigen synthesis gene of the microorganism,
The determination method according to claim 1.
前記微生物は肺炎球菌を含み、前記プローブは、以下の配列(a)及び(b)からなる群から選択される、請求項1〜7に記載の判別方法。
(a)配列番号1〜222のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(b)配列番号1〜222の配列又はこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The method according to claim 1, wherein the microorganism includes pneumococci, and the probe is selected from the group consisting of the following sequences (a) and (b).
(A) a nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOs: 1 to 222 or a complementary sequence thereof (b) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOs: 1 to 222 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、以下の配列(c)及び(d)からなる群から選択される、請求項1〜8に記載の判別方法。
(c)配列番号223〜671のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(d)配列番号223〜671の配列又はこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The method according to claim 1, wherein the microorganism includes Legionella, and the probe is selected from the group consisting of the following sequences (c) and (d).
(C) the nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 223 to 671 or a complementary sequence thereof (d) a nucleotide deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 223 to 671 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
前記プローブセット準備工程は、固相担体上に複数の前記抗原型に対応する複数の前記プローブセットを保持するアレイを準備する工程である、請求項1〜9のいずれかに記載の判別方法。   The discrimination method according to claim 1, wherein the probe set preparation step is a step of preparing an array holding a plurality of the probe sets corresponding to a plurality of the antigen types on a solid phase carrier. 固相担体と、
前記固相担体の表面に保持され、微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含むプローブセットと、
を備える、アレイ。
A solid support;
A probe set that includes probes that each target a plurality of glycosyltransferase genes that are held on the surface of the solid phase carrier and associated with an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism;
An array.
前記複数の糖転移酵素遺伝子は、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる、請求項11に記載のアレイ。   The array according to claim 11, wherein the plurality of glycosyltransferase genes are included in a sugar chain antigen synthesis gene cluster. 前記微生物は、肺炎球菌、レジオネラ菌、サルモネラ菌、大腸菌、赤痢菌、及びビブリオから選択される1種又は2種以上である、請求項11又は12に記載のアレイ。   The array according to claim 11 or 12, wherein the microorganism is one or more selected from pneumococci, Legionella, Salmonella, Escherichia coli, Shigella, and Vibrio. 前記微生物は肺炎球菌を含む、請求項11〜13のいずれかに記載のアレイ。   The array according to any one of claims 11 to 13, wherein the microorganism comprises pneumococci. 前記微生物はレジオネラ菌を含む、請求項11〜14のいずれかに記載のアレイ。   The array according to any one of claims 11 to 14, wherein the microorganism comprises Legionella. 複数の前記抗原型に対応する複数の前記プローブセットを保持する、請求項11〜15のいずれかにアレイ。   The array according to any one of claims 11 to 15, which holds a plurality of the probe sets corresponding to a plurality of the antigen types. 前記プローブセットは、前記微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において前記抗原型に特異的な領域を標的とする抗原型特異的プローブを含む、
請求項11〜16のいずれかに記載のアレイ。
The probe set includes an antigen type-specific probe that targets a region specific to the antigen type in the glycan antigen synthesis gene of the microorganism,
The array according to any of claims 11 to 16.
前記プローブセットは、さらに、糖鎖抗原合成遺伝子クラスターに含まれる前記糖転移酵素遺伝子以外の他の遺伝子を標的とするプローブを含む、請求項11〜17のいずれかに記載のアレイ。   The array according to any one of claims 11 to 17, wherein the probe set further comprises a probe targeting a gene other than the glycosyltransferase gene contained in the sugar chain antigen synthesis gene cluster. 前記微生物は肺炎球菌を含み、前記プローブは、以下の配列(a)及び(b)からなる群から選択される、請求項11〜18のいずれかに記載のアレイ。
(a)配列番号1〜222のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(b)配列番号1〜222の配列またはこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The array according to any one of claims 11 to 18, wherein the microorganism comprises pneumococci, and the probe is selected from the group consisting of the following sequences (a) and (b).
(A) a nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 1-222 or a complementary sequence thereof (b) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 1-222 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、以下の配列(c)及び(d)からなる群から選択される、請求項11〜19いずれかに記載のアレイ。
(c)配列番号223〜671のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(d)配列番号223〜671の配列またはこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The array according to any one of claims 11 to 19, wherein the microorganism comprises Legionella, and the probe is selected from the group consisting of the following sequences (c) and (d).
(C) the nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 223 to 671 or a complementary sequence thereof (d) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 223 to 671 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
固相担体と、
前記固相担体の表面に保持され、微生物の糖鎖抗原合成遺伝子において糖鎖抗原に基づく抗原型に特異的な領域を標的とする抗原型特異的プローブと、
を備える、アレイ。
A solid support;
An antigen type-specific probe that is held on the surface of the solid phase carrier and targets a region specific to an antigen type based on a sugar chain antigen in a sugar chain antigen synthesis gene of a microorganism;
An array.
さらに、糖鎖抗原合成遺伝子クラスター内の前記糖転移酵素遺伝子以外の他の遺伝子を標的とするプローブを備える、請求項21に記載のアレイ。   The array according to claim 21, further comprising a probe targeting a gene other than the glycosyltransferase gene in the sugar chain antigen synthesis gene cluster. 前記微生物は肺炎球菌を含み、
前記抗原特異的プローブは、2種類以上の抗原型を判別可能に、以下の配列(a)及び(b)からなる群から選択される、請求項21又は22に記載のアレイ。
(a)配列番号1〜222のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(b)配列番号1〜222の配列またはこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The microorganism includes pneumococci,
The array according to claim 21 or 22, wherein the antigen-specific probe is selected from the group consisting of the following sequences (a) and (b) so that two or more types of antigens can be distinguished.
(A) a nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 1-222 or a complementary sequence thereof (b) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 1-222 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型を判別するために用いるプローブの作製方法であって、
前記微生物の糖鎖抗原の合成に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子について取得した塩基配列情報に基づいて前記複数の糖転移酵素遺伝子のそれぞれを標的とする複数のプローブの塩基配列を決定する工程、
を備える、作製方法。
A method for producing a probe used to discriminate an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism,
Determining the base sequences of a plurality of probes targeting each of the plurality of glycosyltransferase genes based on the base sequence information obtained for a plurality of glycosyltransferase genes associated with the synthesis of the sugar chain antigen of the microorganism,
A manufacturing method comprising:
さらに、前記塩基配列に基づいて前記複数のプローブを作製する工程、
を備える、請求項24に記載の作製方法。
A step of producing the plurality of probes based on the base sequence;
The manufacturing method of Claim 24 provided with these.
さらに、作製した前記複数のプローブを固相担体の表面に固定化する工程、
を備える、請求項25に記載の作製方法。
A step of immobilizing the prepared probes on the surface of a solid phase carrier;
The manufacturing method of Claim 25 provided with these.
微生物の糖鎖抗原に基づく抗原型を判別するためのプローブセットであって、
前記微生物の糖鎖合成遺伝子クラスターに含まれ、前記抗原型に関連付けられる複数の糖転移酵素遺伝子をそれぞれ標的とするプローブを含む、
プローブセット。
A probe set for distinguishing an antigen type based on a sugar chain antigen of a microorganism,
A probe that is included in the glycan synthesis gene cluster of the microorganism and that targets each of a plurality of glycosyltransferase genes associated with the antigen type,
Probe set.
前記微生物は前記肺炎球菌を含み、前記プローブは、以下の配列(a)及び(b)からなる群から選択される抗原型特異的プローブを含む、請求項27に記載のプローブセット。
(a)配列番号1〜222のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(b)配列番号1〜222の配列またはこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
28. The probe set according to claim 27, wherein the microorganism includes the pneumococci, and the probe includes an antigen type-specific probe selected from the group consisting of the following sequences (a) and (b).
(A) a nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 1-222 or a complementary sequence thereof (b) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 1-222 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
前記微生物はレジオネラ菌を含み、前記プローブは、以下の配列(c)及び(d)からなる群から選択される、請求項27又は28に記載のプローブセット。
(c)配列番号223〜671のいずれかに記載の塩基配列又はその相補配列
(d)配列番号223〜671の配列またはこれらの相補配列のいずれか1つに対して塩基の欠失、置換もしくは付加がなされた変異配列からなり、前記プローブの機能を有する配列
The probe set according to claim 27 or 28, wherein the microorganism comprises Legionella, and the probe is selected from the group consisting of the following sequences (c) and (d).
(C) the nucleotide sequence according to any one of SEQ ID NOS: 223 to 671 or a complementary sequence thereof (d) a base deletion, substitution or substitution with respect to any one of the sequences of SEQ ID NOS: 223 to 671 or their complementary sequences A sequence comprising a mutant sequence to which addition has been made and having the function of the probe
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