JP2012055308A - Rna検出用試薬およびrna検出方法 - Google Patents
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Abstract
RNA検出用試薬、およびRNA検出方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明にかかるRNA検出用試薬は、RNAウイルスを含む試料から前記RNAウイルスのRNAを抽出し、PCR法により前記抽出されたRNAを検出するために用いられるRNA検出用試薬であって、動物糞の抽出液を含むことを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
PCR法によって試料中のウイルスのRNAを検出するには、フェノール・クロロホルム法などによって試料から抽出されたRNAを逆転写して相補的DNA(cDNA)を得、得られたcDNAをPCR法によって増幅させてその増幅産物を測定する事で、試料中にウイルスが含まれていたかどうかを検出するものである。
PCR法の中でも、リアルタイム(Real−time)PCR法では、RNAの増幅を蛍光色素存在下で行い蛍光増幅をリアルタイムで測定しながら増幅率を測定するために高感度の検出が行うことができる。
また、RNAはRNA分解酵素で分解されやすいため、少量の場合には特に検出が困難になる。
さらには、DNAを検出する場合と比べてRNAを逆転写する工程が増えるため試料のロスも生じやすい。
従って、感染の初期における病原性ウイルス等、少量のRNAウイルスのRNA検出についてはさらに高感度の検出方法が望まれている。
あるいは、微量のRNAを確実に沈殿させるために、RNAの抽出工程においてRNAの沈殿を促す共沈剤を添加することで、抽出効率を向上させることが特許文献1乃至7に記載されている。
従って、微量のウイルスが含まれる試料からもRNAを検出することができ、ウイルス検査等において微量のウイルスの有無を判定することができる。
また、本発明に係るRNA検出用試薬は、動物糞の抽出液を含むため、廃棄物である家畜糞等の動物糞を原料とすることができ、製造コストが安価である。
前記動物糞としては、家畜糞(鶏糞、豚糞、牛糞など)、やペット(イヌ、ネコ、ウサギ、ネズミ、カメ)等の糞等の動物糞に抽出用の液体を添加して遠心分離した上澄み液から作製される。
家畜糞としては、養鶏、養豚場などから回収されてくる一般的な家畜飼養場からの廃棄物を利用することができる。
また、それらの有効成分は一般的なたんぱく質が変性する温度(100℃)程度ではその活性を失わないことも明らかである。
ヒトを含む哺乳類、鳥類、爬虫類などの動物の糞であって、エサ由来の多糖類を含む糞であれば、本実施形態のRNA検出用試薬の材料として用いることが可能であると考えられる。
前記緩衝液を抽出液とした場合には液のpHを調整可能であり好ましい。
前記抽出液のpHを調整する場合、pH5〜9、好ましくはpH6〜8に調整することが好ましい。
この範囲であれば生体材料に対する影響が少なく且つ後で行うPCR反応への影響も少ない。
さらには、本実施形態のRNA検出用試薬には、抽出性を高めるために界面活性剤などが添加されていてもよい。
以下に、本実施形態のRNA検出用試薬を用いてPCR法でウイルスRNAの検出を行う手順を説明する。
本実施形態のRNA検出方法は、RNAウイルスを含む試料からRNAウイルスのRNAを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出されたRNAをPCR法によって増幅するPCR反応工程とを実施するRNA検出方法において、前記抽出工程の前に、前記試料に前記RNA検出用試薬を添加してRNAの検出を行うものである。
血液などのRNA検出用の試料を準備する。前記試料は、通常の検出方法で使用する場合と同様に必要に応じて適当な倍率に希釈されたものでもよい。
また、前記試料としては、血液の他、咽頭ぬぐい液や気管吸引液(例:インフルエンザウイルス)、血清(例:C型肝炎ウイルス)、組織、細胞の他に、尿・便(例:ノロウイルス)等の排泄物、環境試料(下水、河川水等)を用いることが可能である。
前記試料からRNAを抽出する工程を実施する。
まず、前記試料に前記のRNA検出用試薬を添加する。
試料に対するRNA検出用試薬の添加量は、試料の濃度や、ウイルスの種類などによって適宜調整可能である。
例えば、家畜糞を用いた前記試薬であれば、家畜糞1gに対して水溶性抽出液5〜20mlに混合し、遠心分離した上澄み液を採取したものを、試料1mlに対して0.1〜160μl程度、好ましくは、1〜80μl、さらに好ましくは、5〜50μl程度、添加することが好ましい。
尚、前記RNA検出用試薬の添加量は、RNA検出用試薬の原料の糞の種類によっても異なる。
例えば、前記家畜糞のうち鶏糞を用いたものの場合には、試料1mlに対して0.1〜40μl、好ましくは1〜20μl程度、さらに好ましくは5〜20μl程度添加することが好ましく、豚糞を用いたものの場合には、試料1mlに対して0.5〜160μl、好ましくは5〜80μl程度、さらに好ましくは10〜50μl程度添加することが好ましい。
さらに他の動物糞を用いたものの場合には、試料1mlに対して0.2〜300μl、好ましくは、2〜100μlさらに20〜100μl程度添加することが好ましい。
RNA抽出には市販のRNA抽出用試薬キット、例えば、TRIZOL試薬(インビトロジェン社製)等を、添付のプロトコールに従って使用することができる。
例えば、下記のような手順でRNA抽出を行なう。
まず、試料をTRIZOL試薬に溶解する。試料が血清など溶液の場合や、血液や培養細胞などの細胞浮遊液の場合には、適宜希釈した液を、また試料が組織などの場合には予めホモジナイズしておいたものを、TRIZOL試薬に混合して溶解する。
TRIZOL試薬に試料を溶解した液を15分間静置して、クロロホルムを添加し、チューブに入れ遠心分離(12000×g、15分間、4℃)する。
遠心分離後、RNAを含む上澄みと、その他の成分(タンパク質、炭水化物など)を含む沈殿とに分離し、前記上澄みを取り出すことでRNA成分を含む水溶液を抽出する。
さらに、前記上澄みを別のチューブにいれて、イソプロパノールを添加し、10分間静置した後、遠心分離(12000×g、15分間、4℃)した上澄みを除去するとRNAの沈殿が生成される。その沈殿にエタノール(75%)を添加しさらに遠心分離(7500×g、5分間、4℃)することでRNAを洗浄する。
沈殿・洗浄したRNAを乾燥後、RNaseフリー水(DEPC処理水)に再溶解させることで、RNAを抽出する。
前記のように試料から抽出されたRNAを用いて、逆転写によって相補的DNA(cDNA)を合成する逆転写工程を実施する。
逆転写は、市販の逆転写酵素用試薬キット、例えば、High Capacity cDNA逆転写キット(アプライドバイオシステムズ社製)等を、添付のプロトコールに従って使用して行なうことができる。
例えば、逆転写酵素、ランダムプライマー、デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)、RNA分解酵素阻害剤(RNase inhibitor)、付属のバッファーおよびRNase−フリー水をプロトコールに従って調製し(1試料あたり全量で10μlとなるように調製)、前記抽出したRNAを前記調製した試薬に同量(10μl)添加してピペッティングで混合する。
混合後、10分間室温で静置し、37℃で2時間逆転写を行い、cDNAを合成する。
逆転写反応後のcDNAは、85℃で10秒保温することで、酵素を不活化させておく。
次に、前記逆転写工程で生成されたcDNAをPCR反応によって増幅させて検出を行うPCR反応工程を実施する。
PCR反応によるcDNAの検出は、公知のPCR法を用いたPCR装置を適宜用いて行うことができる。
PCR装置で検出されるデータはcDNAの量であるため、これを元の試料中に含まれるRNA量に換算することで、試料中に含まれていたRNA量およびRNAウイルスの検出が可能となる。
尚、RNA量とcDNA量とは同量となるが、生データとして得られるcDNA量は、最終的にPCR反応させたcDNA量であるため、元の試料中に含まれるRNA量に換算する場合には、試料の希釈を考慮して換算する。
本発明のRNA検出用試薬が実際にどのような作用でRNA検出の感度を向上させているのか、その詳細な原理は不明だが、おそらく、前記RNA抽出工程における抽出効率を向上させること、または、各工程における残存物質の阻害作用を低下させること等に効果があると思われる。
(RNA検出用試薬)
乳鉢で粉砕した家畜糞(鶏糞、豚糞等)1g(鶏糞の含水率:28%,豚糞の含水率:23%)に対して、抗生物質(製品名:ペニシリン・ストレプトマイシン)0.1mlおよび緩衝液(トリス塩酸緩衝液、pH7.5)9.9mlを添加した液を、遠心分離(13000×g、10分間 4℃ )後、上澄み液をとり、これをRNA検出用試薬とした。
尚、前記含水率は、各家畜糞を試料としておよそ1g採取したものを105℃で1時間保持し、質量の減少から算出した。以下の各試験で用いた糞の含水率については同様に算出した。
各ウイルス液5μl、前記RNA検出用試薬2.5μl、MEM培地、ウシ胎児血清、L−グルタミン、非必須アミノ酸及び炭酸水素ナトリウム(pH調整用)からなる培養液242.5μlを混合した実施例の液と、各ウイルス液5μlと培養液245μlとからなる比較例の液を250μlずつ準備した。
尚、前記培養液の成分のうちウシ胎児血清は、下記実施例1、4および比較例1、4にのみ使用した。
実施例1および比較例1:ネコカリシウイルス(株:FCV−2280)
実施例2および比較例2:B型インフルエンザウイルス(株:B/Lee/40)
実施例3および比較例3:A型インフルエンザウイルス(株:A/PR/8/34)
実施例4および比較例4:デングウイルス(株:New Guinea C)
各実施例および比較例250μlに対し、TRIZOL(商品名、インビトロジェン社製)を750μl添加する。
この溶液をよく混合し、15分間室温で静置した後、200μlのクロロホルムを添加して、遠心分離(12000×g、15分間、4℃)する。
その後、水層を回収する。
回収した水層約700μlあたり500μlのイソプロパノールを添加して、10分間室温で静置し、遠心分離(12000×g、15分間、4℃)して、RNA成分を沈殿させ、上澄みを除去する。
残ったRNA沈殿物に、75%エタノールを 1ml添加し、ボルテックス後、5分間室温で静置し、さらに遠心分離(9000×g、5分間、4℃)することによってRNA沈殿を洗浄する。
一度、上澄みを除去した後、さらに遠心分離(9000×g、2分間、4℃)し、残存している上澄みを除去する。上澄み除去後のRNA沈殿物を、15分間風乾させ、エタノールを除去する。
前記抽出されたRNAを、RNaseフリー水(DEPC処理水)15μlで溶解し、そのうちの10μlのRNAを用いて、20μlのcDNAを合成する(逆転写工程)。
合成したcDNAのうち5μlを使用し、下記のPCR装置を用いてRNA量を測定する(PCR反応工程)。
前記逆転写工程および、PCR反応の手順は、以下の試薬またはキットの方法に準拠した。
実施例1及び2(比較例1及び2)のウイルスのプライマーおよびプローブは、アプライド社の設計ガイドラインに最も近くなり且つ前記Primer Express 3.0で示されるペナルティスコアが最も低くなるものを選定した。
実施例3については、A型インフルエンザウイルス株を141株抽出し、その中で相同性の高い共通プライマー、プローブとなるように選定した。
実施例4(比較例4)のウイルスのプライマーおよびプローブは、デングウイルス2型用の高感度検出用プライマーおよびプローブ(アプライドバイオシステム社製)を用いた。
換算値は、生データを0.167で除した数値である。
0.167で除する理由は、前記抽出したRNA15μlのうち、10μlをcDNA合成に使い、合成したcDNA20μlのうち、5μlをPCR装置にかけてPCR反応させたため、生データ(cDNA数)を0.167で除した値が250μlの検査用試料に含まれるRNA量となるためである。
尚、今回のPCR測定条件において、リアルタイムPCR装置の検出限界値は、いずれのウイルスも10copyであった。
すなわち、実施例1では比較例1に比べ約10〜100倍、実施例2では、比較例2に比べ約100〜1000倍 実施例3では、比較例3に比べ約1000倍、実施例4では、比較例4に比べ約100倍にcopy数が増加した。
また、いずれのウイルスについても、本発明のRNA検出用試薬を添加した各実施例では、検出限界が向上していた。
すなわち、実施例1では比較例1に比べ約10倍(1.0×102→1.0×101)、実施例2では比較例2に比べ1000倍(10×103→10×100)、実施例3では比較例3に比べ1000倍(10×104→10×101)、実施例4では比較例4に比べ100倍(10×103→10×101)に検出限界が向上した。
尚、検出限界値は、リアルタイムPCRの生データ値が10copy以下となった濃度段階の1段階高濃度の濃度段階の初期調製ウイルス量(PFU)とした。
次に、糞の種類を変えてRNA検出試薬を作製し、その効果を確認した。
乳鉢で粉砕した表5に記載の各動物糞を各1g準備し、抗生物質(製品名:ペニシリン・ストレプトマイシン)0.1mlおよび緩衝液(トリス塩酸緩衝液、pH7.5)9.9mlを添加した液を、遠心分離(13000×g、10分間 4℃ )後、上澄み液をとり、これをRNA検出用試薬する。
前記RNA検出用試薬2.5μl〜25μlと前記培養液とを合わせて245μlとなるように混合した液と、前記各種ウイルス液5μlとからなる試験例1〜28を準備する。
比較する標準液としてはウイルス液5μlと培養液245μlとからなる液を250μl準備する。
結果を表5に示す。
すなわち各種動物糞を材料としたRNA検出用試薬を用いることでRNAの検出感度が向上していた。
次に、本実施例のRNA検出用試薬の活性が加熱によって低下するかどうかの耐熱性試験を行った。
前記RNA検出感度試験に用いたRNA検出用試薬をヒートブロック恒温槽で100℃、10分間加熱した。
デングウイルス(No.29〜31)とA型インフルエンザウイルス(No.32〜34)を用いて、デングウイルスは250μl中に1.0×104、A型インフルエンザウイルスは1.0×103PFU含まれるようにそれぞれ調整したウイルス液を作製した。
これらの各ウイルス液に、前記試薬を添加したもの、加熱処理(100℃、10分)した試薬を添加したもの、試薬無添加のものを用いて、前記RNA検出感度試験と同様の方法で試料中のcDNA量を測定し、そのPCR測定結果に基づき換算値を算出した。
結果を表6に示す。
次に、本実施例のRNA検出用試薬が、雑多なRNAが混入している場合でも、目的とするRNAを高感度に検出させることが可能かどうかを試験した。
前記実施例1で使用したネコカリシウイルスを、単層に形成したネコ腎臓由来CRFK細胞(ECACC NO.86093002)に、細胞1個あたり0.1PFUのウイルスが感染するように接種する。
これを、37℃のインキュベーター内で15分毎にロッキングしながら、ウイルスを吸着させ、1時間後に前記実施例1で使用したものと同様の培養液を入れ、37℃で静置した。
翌日に細胞変性(CPE)が見られたため、感染細胞の回収を行った。
スクレーパーで細胞をはがしとり、細胞浮遊液を全量回収し、回収した細胞浮遊液を遠心分離(1500回転、5分)後、上澄みと細胞沈査に分離した。
上澄みを除去した後、細胞沈査に前記培養液を1ml添加し、ピペッティング後の細胞浮遊液を、247.5μl分取し測定液とした。
これを、37℃のインキュベーター内で15分毎にロッキングしながら、ウイルスを吸着させ、1時間後にトリプシンと無血清培養液からなる維持培地を入れ、37℃で静置した。接種後2日目にCPEが確認できたため感染細胞の回収を行った。
上澄みを除去した後、細胞沈査に無血清培養液を1ml添加し、ピペッティング後の細胞浮遊液を、247.5μl分取し測定液とした。
調製した測定液247.5μlにRNA検出用試薬2.5μl添加したものと、RNA検出用試薬の代わりに無血清培地を2.5μl添加したものについてPCR測定を実施した。
表7にネコカリシウイルスを用いた場合を、表8にA型インフルエンザウイルスを用いた試験結果について示す。
次に、各家畜糞中の抽出液をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により分画し、RNA検出感度向上活性を示す分画液の平均重量分子量を測定した。
まず、各サンプルを準備した。豚糞および鶏糞(鶏糞の含水率:28%,豚糞の含水率:23%)をそれぞれ重量の10倍の水で抽出した抽出液を準備した。抽出液作製後翌日に、抽出液をGPCの測定範囲内となるよう鶏糞は1/10、豚糞は1/20に水で希釈し、後述するGPC法を用いて分画を行った。
尚、前記各サンプルの含水率は、豚糞および鶏糞を試料としておよそ1g採取したものを105℃で1時間保持し、質量の減少から算出した。
測定は下記条件で行った。
使用装置;
恒温槽:昭和電工製 Shodex OVEN AO−30
送液ポンプ:昭和電工製 Shodex DS−4
検出器:昭和電工製 Shodex RI−101
デガッサー:昭和電工製 ERC−3115α
解析ソフト:システムインスツルメンツ社製 SIC 480II データステーション
使用カラム;SB−804HQ(高分子量用カラム)昭和電工社製
流量;1ml/分
溶媒;イオン交換水
カラム温度;40 ℃
GPCカラム用標準試料;ショウデックス社製
P800(分子量 708000)、
P100(分子量 107000)、
P50 (分子量 47100)、
P20 (分子量 21100)、
P10(分子量 9600)、
P5 (分子量 5900)、
DEG (分子量 106)
検出器;示差屈折率検出器
(A)分画方法:鶏糞抽出液(冷蔵庫保管品)の20倍希釈溶液、5〜15分までの1分きざみで分画した(各1ml、計10サンプル)。
(B)分画方法:豚糞抽出液(冷蔵庫保管品)の10倍希釈溶液、5〜15分までの1分きざみで分画した(各1ml、計10サンプル)。
前記GPCによる測定で求めた各分画の保持時間あるいは重量平均分子量を横軸にとり、検出限界のウイルス量を縦軸にとったグラフを図1(ア)(イ)(豚糞由来のRNA検出試薬)および図2(ア)(イ)(鶏糞由来のRNA検出試薬)に示す。
Claims (3)
- RNAウイルスを含む試料から前記RNAウイルスのRNAを抽出し、PCR法により前記抽出されたRNAを検出するために用いられるRNA検出用試薬であって、
動物糞の抽出液を含むことを特徴とするRNA検出用試薬。 - pHが5〜9である請求項1に記載のRNA検出用試薬。
- RNAウイルスを含む試料からRNAウイルスのRNAを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出されたRNAをPCR法によって増幅するPCR反応工程とを実施するRNA検出方法において、
前記抽出工程の前に、前記試料に請求項1または請求項2に記載のRNA検出用試薬を添加してRNAの検出を行うことを特徴とするRNA検出方法。
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