JP2016042802A - Method for examining presence or absence of food poisoning pathogenic bacteria - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、核酸増幅の分野に関する。さらに詳しくは、食中毒原因菌であるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の保菌の有無を検査する方法に関する。 The present invention relates to the field of nucleic acid amplification. More specifically, the present invention relates to a method for examining the presence or absence of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella that are food poisoning causative bacteria.
食中毒を予防する上で、食中毒原因菌の保菌者を早期に発見することは重要である。そのため、食品調理従事者に対しては、食中毒原因菌であるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検査が行われている。 In preventing food poisoning, it is important to find a carrier of a food poisoning germ at an early stage. For this reason, food cooks are inspected for Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella that are food poisoning causative bacteria.
従来、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検査は、塗沫培養法により行われてきた。具体的には、検体を所定条件下において培養してある程度まで増殖させた後、検出したい細菌類のみが増殖し得るような選択培地中で培養を行い、増殖によってできたコロニーを観察することによって検出するという方法である。 Conventionally, Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella have been tested by a smear culture method. Specifically, after culturing the specimen under a predetermined condition and growing to a certain extent, culturing in a selective medium that allows only the bacteria to be detected to grow, and observing the colonies formed by the growth It is a method of detecting.
しかしながら、このような従来の方法では、(1)培養工程を経るため、結果が得られるまでに時間がかかる点、(2)検出感度が低い点、及び(3)コロニーの観察結果に基づいて客観的な判定を下すのは難しいため、検出結果の客観性を担保するのが難しい点等の問題点があった。 However, in such a conventional method, based on (1) the culturing step, it takes time until results are obtained, (2) low detection sensitivity, and (3) colony observation results. Since it is difficult to make an objective determination, there are problems such as difficulty in ensuring the objectivity of the detection result.
そこで、これら検出方法の問題点を解決するためにPCR法を用いた検出方法が開発されてきた(非特許文献1)。PCR法では、(1)培養工程を経ないため迅速に検出できる、(2)検出感度が高い、(3)検出対象の細菌類の有無を、目的のDNAが増幅したか否かで判定するので、客観性をもって細菌類を検出できる等の利点がある。 Accordingly, detection methods using the PCR method have been developed in order to solve the problems of these detection methods (Non-Patent Document 1). In the PCR method, (1) it can be detected quickly because it does not go through the culturing step, (2) it has high detection sensitivity, and (3) it is determined whether the target DNA is amplified by whether the target DNA has been amplified. Therefore, there is an advantage that bacteria can be detected objectively.
PCR法によるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検査は、その後、塗沫培養法により確定検査がされるのが一般的である(非特許文献2)。これは、PCR法では、偽陽性が発生する可能性が高いためであり、実際、PCR陽性においても塗沫培養法で陰性となる現象が認められる。その原因は、非特異増幅の発生等、様々な要因が挙げられる。 As for the inspection of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella by PCR method, a definitive inspection is generally performed by a smear culture method (Non-patent Document 2). This is because there is a high possibility of false positives in the PCR method. In fact, even in the case of PCR positive, a phenomenon that becomes negative in the smear culture method is recognized. The cause is various factors such as occurrence of non-specific amplification.
PCR法は塗沫培養法よりも陽性率が高いが、一次スクリーニングとして利用されている。これは、PCR法によるスクリーニングを実施した上でPCR陽性検体を塗沫培養する方が、簡便であり、効率的であることが要因である。しかしながら、PCR法の陽性率に関する明確な指標は存在せず、PCR法を用いたサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検出に関してより効率的なスクリーニング方法について、改善の余地が残されている。 Although the PCR method has a higher positive rate than the smear culture method, it is used as a primary screening. This is due to the fact that it is easier and more efficient to smear and culture PCR positive specimens after screening by the PCR method. However, there is no clear indicator for the positive rate of the PCR method, leaving room for improvement in more efficient screening methods for detection of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella using the PCR method. ing.
PCR法を用いたサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のスクリーニングは、落とし漏れが発生しないために塗沫培養法よりも陽性率が高い必要性があるが、効率の観点からは、塗沫培養法との相関が高いことが求められる。そこで、本発明が解決しようとする課題は、PCR法を用いたサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌をより効率的にスクリーニング方法を提供することである。 Screening for Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella using the PCR method needs to have a higher positive rate than the smear culture method because no omission occurs, but from the viewpoint of efficiency, A high correlation with the smear culture method is required. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a screening method for Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella using PCR method more efficiently.
本発明者は、上記事情を鑑み、鋭意研究の結果、健常人のサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の陽性率を低くすることで効率的なスクリーニングを実施できることを見出し、本発明の完成に至った。さらに、スクリーニングの効率化を図る上で、プール糞便からのスクリーニング方法と融解曲線解析を用いた検出方法が有効であることを見出した。 In view of the above circumstances, the present inventor has found that, as a result of earnest research, efficient screening can be carried out by reducing the positive rate of healthy human Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella. It was completed. Furthermore, the present inventors have found that a screening method from pooled stool and a detection method using melting curve analysis are effective in improving the efficiency of screening.
すなわち、本発明は以下の構成からなる。
[1]マルチプレックスPCR法を用いて、健常人の、サルモネラ、腸管出血性大腸菌および赤痢菌の3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検査する方法であって、次の(1)および(2)の工程を含み、かつ、陽性率が0.5%以下である検査方法。
(1)前記3菌種をターゲットとするマルチプレックスPCRを行う工程
(2)得られた増幅産物を分析して前記3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検出する工程
[2]陽性率が0.2%以下である、[1]に記載の検査方法。
[3]検査対象が、便検体である、[1]または[2]に記載の検査方法。
[4]検査対象が、X種(Xは2以上の整数を示す。)の便から採取した便検体のプール検体である、[1]−[3]のいずれかに記載の検査方法。
[5]前記Xが20以上である、[4]に記載の検査方法。
[6]工程(2)の検出方法が、蛍光インターカレーターを用いた融解曲線解析である、[1]−[5]のいずれかに記載の検査方法。
[7]工程(2)において、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種を増幅産物のTm値の違いによって分離検出する、[1]−[6]のいずれかに記載の検査方法。
[8]工程(2)において、前記3菌種のいずれの増幅産物とも異なるTm値を与えるインターナルコントロール(内部標準)を含む、[1]に記載の検出方法。
[9]工程(1)において、前記3菌種の増幅産物のTm値が互いに1℃以上離れるように設計された3組のプライマーペアをプライマーセットとしてマルチプレックスPCRを行う、[7]に記載の検出方法。
[10]プライマーセットが、以下の(I)から(III)の3群の中からそれぞれ1つずつ選択される3つのプライマーペアの組合せである、[9]に記載の検出方法。
(I)以下の(a)または(b)で示されるサルモネラ増幅用プライマーペア
(a)「配列番号1のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号2のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種、および、「配列番号3のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」からなるオリゴヌクレオチドペア
(b)(a)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア
(II)以下の(c)または(d)で示される腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用プライマーペア
(c)「配列番号4のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号5のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種、および、「配列番号6のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号7のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種からなるオリゴヌクレオチドペア
(d)(c)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア
(III)以下の(e)または(f)で示される赤痢菌増幅用プライマーペア
(e)「配列番号8のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」、および、「配列番号9のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」からなるオリゴヌクレオチドペア
(f)(e)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア
[11]下記の(A)〜(D)を含む、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)および赤痢菌の3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検査するための試薬。
(A)耐熱性DNAポリメラーゼ
(B)[9]または[10]のいずれかに記載のプライマーセット
(C)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))、および、
(D)マグネシウムイオン、アンモニウムイオンおよびカリウムイオンからなる群のうち1種以上を含む緩衝液
[12]さらに下記の(E)を含む、[11]に記載の試薬。
(E)蛍光インターカレーター
That is, the present invention has the following configuration.
[1] A method for examining the presence or absence of one or more of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli, and Shigella by using a multiplex PCR method. A test method comprising the steps of 1) and (2) and having a positive rate of 0.5% or less.
(1) A step of performing multiplex PCR targeting the three bacterial species (2) A step of analyzing the obtained amplification product and detecting the presence or absence of any one or more of the three bacterial species [2 ] The test | inspection method as described in [1] whose positive rate is 0.2% or less.
[3] The examination method according to [1] or [2], wherein the examination object is a stool specimen.
[4] The test method according to any one of [1] to [3], wherein the test target is a pooled sample of stool samples collected from stool of X types (X represents an integer of 2 or more).
[5] The inspection method according to [4], wherein X is 20 or more.
[6] The inspection method according to any one of [1] to [5], wherein the detection method in step (2) is a melting curve analysis using a fluorescent intercalator.
[7] In the step (2), Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and Shigella are separated and detected based on differences in Tm values of amplification products. Inspection method.
[8] The detection method according to [1], including an internal control (internal standard) that gives a Tm value different from any of the amplification products of the three bacterial species in step (2).
[9] In the step (1), multiplex PCR is performed using as a primer set three primer pairs designed so that Tm values of the amplification products of the three bacterial species are separated from each other by 1 ° C. or more. Detection method.
[10] The detection method according to [9], wherein the primer set is a combination of three primer pairs selected one by one from the following three groups (I) to (III).
(I) Salmonella amplification primer pair (a) represented by the following (a) or (b) (a) “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 1” and “oligo consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 2” Complementary bases to each base sequence of the primer pair of oligonucleotide pair (b) (a) consisting of at least one of the group consisting of “nucleotide” and “oligonucleotide consisting of 15 bases or more of SEQ ID NO: 3” Oligonucleotide pair having sequence (II) Primer pair for intestinal hemorrhagic Escherichia coli (EHEC) amplification represented by (c) or (d) below
(C) at least one of the group consisting of “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 4” and “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 5”; Each nucleotide sequence of the primer pair of oligonucleotide pair (d) (c) consisting of at least one of the group consisting of “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more” and “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more of SEQ ID NO: 7” Oligonucleotide pair (III) having a complementary base sequence to the primer pair for amplification of Shigella shown by (e) or (f) below
(E) each of the primer pair of the oligonucleotide pair (f) (e) consisting of “oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 8” and “oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 9” Oligonucleotide pair having a complementary base sequence to the base sequence [11] One or more of Salmonella, Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and Shigella, including the following (A) to (D) Reagent for inspecting the presence or absence of bacteria.
(A) thermostable DNA polymerase (B) primer set according to any of [9] or [10] (C) DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)), and
(D) The reagent according to [11], further comprising a buffer solution [12] containing at least one member selected from the group consisting of magnesium ions, ammonium ions, and potassium ions, and [E].
(E) Fluorescent intercalator
本発明により、PCR法によるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のスクリーニングの効率を高めることを可能とした。これにより、数時間で検査確定が可能な陰性検体数を増やすことが可能であるため、迅速で効率的な検査報告が期待できる。さらに本発明では、迅速に効率良く検出が可能になったことから、特に多サンプルの処理が必要な産業用途での利用が多いに期待できる。 The present invention makes it possible to increase the efficiency of screening for Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella by PCR. Thereby, since it is possible to increase the number of negative samples that can be confirmed in several hours, a rapid and efficient test report can be expected. Furthermore, in the present invention, since detection can be performed quickly and efficiently, it can be expected to be used in industrial applications that require processing of a large number of samples.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、陽性率が低いマルチプレックスPCR法を用いることで、スクリーニングの効率が著しく改善されたことに特徴がある。この陽性率に着目し、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検査を実施した例は存在せず、この陽性率の低さが検出効率を高める大きな要因となった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is characterized in that screening efficiency is remarkably improved by using a multiplex PCR method with a low positive rate. Focusing on this positive rate, there are no examples of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and Shigella testing, and this low positive rate was a major factor in increasing detection efficiency.
本発明の実施形態のひとつは、マルチプレックスPCR法を用いて、健常人の、サルモネラ、腸管出血性大腸菌および赤痢菌の3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検査する方法であって、次の(1)および(2)の工程を含み、かつ、陽性率が0.5%以下である検査方法である。
(1)前記3菌種をターゲットとするマルチプレックスPCRを行う工程
(2)得られた増幅産物を分析して前記3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検出する工程
One embodiment of the present invention is a method for testing the presence or absence of any one or more of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli, and Shigella by using a multiplex PCR method. The test method includes the following steps (1) and (2) and has a positive rate of 0.5% or less.
(1) A step of performing multiplex PCR targeting the three bacterial species (2) A step of analyzing the obtained amplification product and detecting the presence or absence of any one or more of the three bacterial species
マルチプレックスPCR法とは、同時に複数のターゲットを増幅することが可能な方法であり、複数のターゲットに対するプライマーセットをすべて混合し、PCRを行うことで実施される。すなわち本発明におけるマルチプレックスPCRとは、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のそれぞれを増幅するためのプライマーをすべて混合し、ひとつの液でPCRを行うことである。 The multiplex PCR method is a method capable of amplifying a plurality of targets at the same time, and is performed by mixing all the primer sets for the plurality of targets and performing PCR. That is, the multiplex PCR in the present invention is to perform PCR with one solution by mixing all the primers for amplifying Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella.
本発明の検査方法における陽性率とは、健常人を検査対象とした場合の全検体数に対する陽性検体の割合を意味する。すなわち、後述するプール糞便を使用した場合でも、陽性率の算出には、個別の検体ごとに分割し計算することとなる。例えば、5000検体分を50検体ずつプールし、100プールを検査したとする。このとき、陽性プールが5つ存在した場合は、陽性率は、5÷5000と計算され、0.1%となる。 The positive rate in the test method of the present invention means the ratio of positive samples to the total number of samples when healthy subjects are tested. That is, even when pool stool described later is used, the positive rate is calculated by dividing the individual samples. For example, suppose that 5000 samples are pooled 50 by sample and 100 pools are examined. At this time, when there are five positive pools, the positive rate is calculated as 5 ÷ 5000, which is 0.1%.
本発明の検査方法におけるマルチプレックスPCRの陽性率が低いとは、効率の観点から、0.5%以下であることが好ましい。さらに、より好ましくは、0.2%以下である。効率性については、時間的効率性と、採算性の2点を考慮した上で全検体数に対して、PCR陽性により塗沫培養が必要となる枚数の許容範囲を算出される。 The low multiplex PCR positive rate in the test method of the present invention is preferably 0.5% or less from the viewpoint of efficiency. More preferably, it is 0.2% or less. With regard to efficiency, the allowable range of the number of cells requiring smear culture due to PCR positive is calculated for the total number of specimens, taking into account two points of time efficiency and profitability.
本発明の検査方法は、食中毒原因菌であるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種のいずれか1種以上の保菌の有無を検査することが目的であるため、検査対象は特に限定されないが、便検体を使用することが好ましい。たとえば、検便検体を使用することができる。検便検体とは、便から採取された便検体をいう。便検体の採取方法等は、特に限定されないが、例えば便の一部を掻き取ることによって得ることができる。検便検体は、検便のために採取されたものを用いることができる。 The inspection method of the present invention is intended to inspect for the presence or absence of any one or more of the three bacterial strains of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella that are food poisoning causative bacteria. Is not particularly limited, but it is preferable to use a stool specimen. For example, a stool specimen can be used. A stool specimen refers to a stool specimen collected from a stool. The method for collecting a stool specimen is not particularly limited, and can be obtained, for example, by scraping a part of the stool. Samples collected for stool can be used as stool samples.
本発明の検査方法において便検体は特に限定されない。例えば、哺乳類の便から採取された便検体が挙げられる。哺乳類としては、特に限定されないが、例えば、ヒト、ウシ、ブタ、イヌ、ネコ等を挙げることができる。また、本発明が適用される便検体は、保存などの目的で、DNAの破壊が抑えられていることを前提に、希釈・濾過・その他の物理化学的処理が施されたものであってもよい。 In the test method of the present invention, the stool specimen is not particularly limited. For example, a stool specimen collected from a mammalian stool can be mentioned. Although it does not specifically limit as a mammal, For example, a human, a cow, a pig, a dog, a cat etc. can be mentioned. Further, the stool specimen to which the present invention is applied may have been subjected to dilution, filtration, and other physicochemical treatment on the premise that DNA destruction is suppressed for the purpose of storage and the like. Good.
本発明の検査方法においては、この便検体から抽出したゲノムDNAをテンプレートして増幅することができる。このゲノムDNAの分離精製は、限定されるものではないが、商業的に入手可能なMagExtractor −Genome−(TOYOBO)、NucleoSpin(登録商標)Tissue(タカラバイオ)、Wizard(登録商標) Genomic DNA Purification Kit(プロメガ)、FlexiGene DNA Kit(キアゲン)等を用いることができる。 In the test method of the present invention, genomic DNA extracted from the stool specimen can be amplified as a template. The separation and purification of this genomic DNA is not limited, but commercially available MagExtractor-Genome- (TOYOBO), NucleoSpin (registered trademark) Tissue (Takara Bio), Wizard (registered trademark) Genomic DNA Purification Kit (Promega), FlexiGene DNA Kit (Qiagen) and the like can be used.
本発明の検査方法では前述の通り、抽出したゲノムDNAをテンプレートとして用いることができるが、検査の簡便性、迅速性の観点から、ゲノムDNAの分離精製を行っていない便検体を使用することが好ましい。例えば、便検体をそのまま懸濁させた溶液を熱処理、遠心分離後、上清をテンプレートとする方法が挙げられる。PCRに用いる便検体のPCR反応液への添加割合は、適切にPCRが行われればよく、特に限定されないが、例えば、1〜20v/v%の範囲内で適宜調整することができる。 As described above, in the test method of the present invention, the extracted genomic DNA can be used as a template. However, from the viewpoint of simplicity and speed of the test, it is possible to use a stool specimen that has not been subjected to separation and purification of genomic DNA. preferable. For example, a method in which a solution in which a stool specimen is suspended as it is is heat-treated and centrifuged, and then the supernatant is used as a template. The ratio of the fecal sample used for PCR to the PCR reaction solution is not particularly limited as long as PCR is appropriately performed. For example, it can be appropriately adjusted within a range of 1 to 20 v / v%.
さらに、多検体の検査が必要な場合は、便検体としてプール検体を用いることがより好ましい。PCRに用いる便検体の添加割合は、適切にPCRが行われればよく特に限定されないが、例えば、1〜20v/v%の範囲内で適宜調整することができる。本発明において、プール検体とは、X種(Xは2以上の整数を示す。)の便から採取された検便検体からなるものである。 Furthermore, when multiple specimen tests are required, it is more preferable to use a pool specimen as a stool specimen. The addition ratio of the stool specimen used for PCR is not particularly limited as long as PCR is appropriately performed. For example, it can be appropriately adjusted within a range of 1 to 20 v / v%. In the present invention, the pooled specimen is composed of a stool specimen collected from stool of X types (X represents an integer of 2 or more).
ここでいうX種の便とは、X種の個体が排泄したそれぞれの便であってもよいし、同一個体が排泄したX種の便であってもよい。Xについては、特に限定されないが、検出しようとするサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種の検出率(100個の便から採取された便検体のうち、1個の便検体においてその細菌類が検出されるとき、検出率が1%であるとする。)に基づいて最適な数を設定することができる。例えば便検体としてヒトの便から採取された便検体を用い、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検出率が約0.05%であったとする。この場合、1000種の便から採取された検便検体からなるプール検体を用いて検出を行えば、これら3菌種が検出される確率は、1000(検体)×0.05%=50%となる。したがって、順次別々のプール検体を入れ替えて検出をすると、2回に1回の確率で3菌種が検出されることになる。同じ場合に、100種の便から採取された検便検体からなるプール検体を用いて検出を行えば、20回に1回の確率で3菌種が検出されることになる。同じ場合に、10種の便から採取された検便検体からなるプール検体を用いて検出を行えば、200回に1回の確率で3菌種が検出されることになる。順次別々のプール検体を入れ替えて検出をする場合、どの程度の確率でサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌が検出されれば作業を効率的に進めることができるかを考慮して、プール検体に含まれる検便検体の種類を決定することができる。通常は、数十回に1回の確率で3菌種が検出されるようにするのが好ましい。そのため、好ましくは、Xが20以上、より好ましくは30以上であり、より好ましくは40以上であり、より好ましくは50以上である。 The X-type stool referred to here may be each stool excreted by the X-type individual, or may be X-type stool excreted by the same individual. X is not particularly limited, but the detection rate of Salmonella to be detected, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella species (of one stool sample out of 100 stool samples) When the bacteria are detected in the sample, the detection rate is assumed to be 1%). For example, a stool sample collected from human stool is used as a stool sample, and the detection rate of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella is about 0.05%. In this case, if detection is performed using a pooled specimen made of stool specimens collected from 1000 types of stool, the probability that these three bacterial species will be detected is 1000 (sample) × 0.05% = 50%. . Therefore, when different pool samples are sequentially replaced and detected, three bacterial species are detected with a probability of once every two times. In the same case, if detection is performed using a pooled sample made of stool samples collected from 100 types of stool, three bacterial species are detected with a probability of once in 20 times. In the same case, if detection is performed using a pooled sample consisting of stool test samples collected from 10 types of stool, three bacterial species are detected with a probability of once in 200 times. Considering the probability of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella can be efficiently proceeded when detecting by sequentially replacing different pool specimens, The type of stool specimen contained in the pool specimen can be determined. Usually, it is preferable to detect three bacterial species with a probability of once every several tens of times. Therefore, X is preferably 20 or more, more preferably 30 or more, more preferably 40 or more, and more preferably 50 or more.
プール検体を用いた場合の効率の計算において、マルチプレックス法における陽性率が最も重要となる。例えば、マルチプレックスPCR法における陽性率が0.2%の検体を50検体プールした検査を実施した場合、塗沫枚数を全検体数の10%とすることが可能となる。この10%は時間的、採算的に有意義な数値であることから、本発明では、陽性率が0.2%以下であることがより好ましいとしている。 The positive rate in the multiplex method is most important in calculating efficiency when using pool specimens. For example, when a test is performed in which 50 samples of samples having a positive rate of 0.2% in the multiplex PCR method are pooled, the number of smears can be 10% of the total number of samples. Since 10% is a numerical value that is significant in terms of time and profitability, in the present invention, the positive rate is more preferably 0.2% or less.
本発明の検査方法において、マルチプレックスPCR後に、得られた増幅産物を分析して前記3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検出する方法は、電気泳動であってもよく、蛍光インターカレーターを用いた融解曲線解析であってもよいが、検査の簡便性の観点からは、融解曲線解析を用いることが好ましい。さらに、融解曲線解析では、増幅産物のTm値が3菌種で互いにそれぞれ異なるようにすることで、3菌種の分離検出が可能となるため、3菌種をTm値により分離検出が可能なプライマーを用いることがより好ましい。 In the test method of the present invention, the method of detecting the presence or absence of any one or more of the three bacterial species by analyzing the obtained amplification product after multiplex PCR may be electrophoresis, Although melting curve analysis using a fluorescent intercalator may be used, it is preferable to use melting curve analysis from the viewpoint of simplicity of inspection. Furthermore, in the melting curve analysis, the three bacterial species can be separated and detected by making the Tm values of the amplification products different from each other among the three bacterial species. Therefore, the three bacterial species can be separated and detected by the Tm value. It is more preferable to use a primer.
本発明の検査方法では、マルチプレックスPCR法におけるプライマーの設計は、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の陽性率を低くするように行えばよく、前述の陽性率を満たすものであれば特に限定されない。 In the test method of the present invention, the primer design in the multiplex PCR method may be performed so as to lower the positive rate of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella, and satisfy the above-mentioned positive rate. There is no particular limitation.
マルチプレックスPCRに用いるプライマーは特に限定されないが、増幅されるDNA断片の長さは、例えば20〜1000塩基、より好ましくは50〜700塩基、さらに好ましくは100〜500塩基が挙げられる。さらに、本発明におけるプライマーの長さとしては、好ましくは13〜35塩基であり、より好ましくは16塩基以上であり、また、30塩基以下が好ましい。 Although the primer used for multiplex PCR is not specifically limited, The length of the DNA fragment to be amplified is, for example, 20 to 1000 bases, more preferably 50 to 700 bases, and still more preferably 100 to 500 bases. Furthermore, the length of the primer in the present invention is preferably 13 to 35 bases, more preferably 16 bases or more, and 30 bases or less.
また本発明に使用するプライマーセットは、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のいずれの群も検出できるようにするために、多くの群に共通の遺伝子を増幅しうるプライマーセットを用いることが好ましい。 The primer set used in the present invention uses a primer set capable of amplifying genes common to many groups so that any group of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella can be detected. It is preferable.
例えば、サルモネラとしては2菌種(S. enterica、及びS. bongori)、6亜種、並びに血清型2501種が知られている。サルモネラを検出しようとする場合、細胞侵入性タンパク質invAの遺伝子を増幅しうるプライマーセットを用いることが好ましい。 For example, as Salmonella, 2 bacterial species (S. enterica and S. bongori), 6 subspecies, and 2501 serotypes are known. When detecting Salmonella, it is preferable to use a primer set capable of amplifying the gene of the cell-invasive protein invA.
例えば、O−157をはじめとする腸管出血性大腸菌(EHEC)としてはベロ毒素としてVT1、並びにVT2、VT2vha、VT2vhb、及びVT2vpが知られている。腸管出血性大腸菌(EHEC)を検出しようとする場合、VT1及びVT2の遺伝子をそれぞれ増幅しうるプライマーセットを用いることが好ましい。 For example, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) including O-157 is known as VT1, VT2, VT2vha, VT2vhb, and VT2vp as verotoxins. When detecting enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), it is preferable to use a primer set capable of amplifying VT1 and VT2 genes.
例えば、赤痢菌としてはA〜D群(A群として13種血清型;B群として6種血清型;C群として18種血清型;D1群として1種血清型)が知られている。赤痢菌を検出しようとする場合、病原性因子ipaHの遺伝子を増幅しうるプライマーセットを用いることが好ましい。 For example, A to D groups (13 serotypes as group A; 6 serotypes as group B; 18 serotypes as group C; 1 serotype as group D1) are known as Shigella. When trying to detect Shigella, it is preferable to use a primer set that can amplify the gene of pathogenic factor ipaH.
サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のいずれの群も検出できるようにする方法として、複数のプライマーを使用することが可能である。例えば、腸管出血性大腸菌(EHEC)を増幅するために、VT1増幅用のプライマーセットとVT2増幅用のプライマーセットの計4本を腸管出血性大腸菌(EHEC)を増幅するためのプライマーセットとして使用することができる。 As a method for enabling detection of any group of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella, a plurality of primers can be used. For example, in order to amplify enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), a total of four primer sets for VT1 amplification and VT2 amplification are used as a primer set for amplifying enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). be able to.
また、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のいずれの群も検出できるようにするために縮重プライマーを使用することもできる。縮重プライマーを使用することで、いずれの群において可能性のある塩基配列をすべて含むようなプライマーを設計することが可能となる。 A degenerate primer can also be used to enable detection of any group of Salmonella, enterohemorrhagic E. coli (EHEC), and Shigella. By using degenerate primers, it is possible to design a primer that includes all possible base sequences in any group.
本発明の検査方法に用いるプライマーセットは、前述の条件に加え、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種の増幅産物のTm値のちがいによって分離検出できることが好ましく、より好ましくは、Tm値の差異が1℃以上、より好ましくは2℃以上であり、より好ましくは3℃以上である。この各増幅産物のTm値は、各リアルタイムPCR装置、解析ソフトウェアにより求められる。 In addition to the conditions described above, the primer set used in the test method of the present invention is preferably capable of being separated and detected by the difference in Tm values of the amplification products of three species of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella. The difference in Tm value is 1 ° C. or higher, more preferably 2 ° C. or higher, and more preferably 3 ° C. or higher. The Tm value of each amplification product is determined by each real-time PCR apparatus and analysis software.
本発明におけるプライマーセットは特に限定されないが、配列番号1−9に示すプライマーセットを例として挙げることができる。配列番号1、2に記載のプライマーが、サルモネラ増幅用フォワードプライマーであり、配列番号3に記載のプライマーがサルモネラ増幅用リバースプライマーである。配列番号4,5に記載のプライマーが腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用フォワードプライマーであり、配列番号6、7に記載のプライマーが腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用リバースプライマーである。配列番号8に記載のプライマーが赤痢菌増幅用フォワードプライマーであり、配列番号9に記載のプライマーが赤痢菌増幅用リバースプライマーである。 Although the primer set in this invention is not specifically limited, The primer set shown to sequence number 1-9 can be mentioned as an example. The primers described in SEQ ID NOs: 1 and 2 are salmonella amplification forward primers, and the primer described in SEQ ID NO: 3 is a salmonella amplification reverse primer. The primers described in SEQ ID NOs: 4 and 5 are forward primers for amplification of enterohemorrhagic E. coli (EHEC), and the primers described in SEQ ID NOs: 6 and 7 are reverse primers for amplification of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). The primer set forth in SEQ ID NO: 8 is a forward primer for amplifying Shigella, and the primer set forth in SEQ ID NO: 9 is a reverse primer for amplifying Shigella.
本発明におけるプライマーセットとしては、これら配列番号1−9に示すプライマーと、相補的配列を使用してもよい。また、変異に対応するために、配列番号1−9に示す配列の数塩基の置換が含まれていてもよい。ここでいう数塩基とは、10塩基以下、より好ましくは5塩基以下、より好ましくは4塩基以下、より好ましくは3塩基以下、より好ましくは2塩基以下、より好ましくは1塩基以下である。 As a primer set in this invention, you may use the primer shown to these sequence number 1-9, and a complementary sequence. Moreover, in order to respond | correspond to a variation | mutation, substitution of several bases of the sequence shown to sequence number 1-9 may be included. The term “several bases” as used herein refers to 10 bases or less, more preferably 5 bases or less, more preferably 4 bases or less, more preferably 3 bases or less, more preferably 2 bases or less, more preferably 1 base or less.
また、前記の3菌種のそれぞれを対象として増幅するための各プライマーは、その少なくとも一つが、前記の配列番号1から9のいずれかに記載されている塩基配列(またはそれらの相補的配列)の一部分から構成されていてもよい。たとえば、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)および赤痢菌のうち少なくとも1組のプライマーペアにおいて、フォワードプライマーおよび/またはリバースプライマーが、各配列番号のうち15塩基以上、より好ましくは18塩基以上からなるオリゴヌクレオチドから構成されていればよい。
別の言い方をすると、配列番号1から9に記載されている塩基配列のうち一番長いものは23塩基、一番短いものは19塩基であるが、前記のフォワードプライマーまたはリバースプライマーの長さは、各塩基配列で示される配列の全長を有することが最も好ましい。前記「塩基配列の一部分」については、全長が15塩基未満とならない範囲内であれば、その配列の連続性を維持する前提で、少なくともいずれかの末端を欠いてもよい。その場合の塩基配列の長さは、長いほうが好ましい。例えば配列番号1であれば15塩基以上であれば良いが、より好ましくは16塩基以上、より好ましくは17塩基以上、より好ましくは18塩基以上、より好ましくは19塩基以上、より好ましくは20塩基以上、より好ましくは21塩基以上、より好ましくは22塩基以上、最も好ましくは23塩基である。また、例えば配列番号4であれば15塩基以上であれば良いが、より好ましくは16塩基以上、より好ましくは17塩基以上、より好ましくは18塩基以上、最も好ましくは19塩基である。
さらに、前記の3菌種のそれぞれを対象として増幅するためのプライマーペアは、前記のいずれかに記載されている塩基配列を含めば、いずれかの末端に数塩基が付加されていてもよい。いずれかの末端に塩基を付加することで、プライマーの全長が、18塩基以上となることが好ましく、より好ましくは、20塩基以上、より好ましくは、23塩基以上となることが好ましい。この場合、プライマー全長の上限は、35塩基であることが好ましく、さらに好ましくは32塩基、さらに好ましくは30塩基である。
In addition, at least one of the primers for amplifying each of the above three bacterial species is a base sequence (or a complementary sequence thereof) described in any of SEQ ID NOs: 1 to 9 above. It may consist of a part of. For example, in at least one primer pair of Salmonella, Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and Shigella, the forward primer and / or the reverse primer consists of 15 bases or more, more preferably 18 bases or more of each SEQ ID NO: What is necessary is just to be comprised from the oligonucleotide.
In other words, the longest of the base sequences described in SEQ ID NOs: 1 to 23 is 23 bases and the shortest is 19 bases. Most preferably, it has the full length of the sequence represented by each base sequence. As long as the “part of the base sequence” is within a range in which the total length is not less than 15 bases, at least one of the ends may be missing on the premise of maintaining the continuity of the sequence. In that case, the length of the base sequence is preferably longer. For example, in the case of SEQ ID NO: 1, it may be 15 bases or more, more preferably 16 bases or more, more preferably 17 bases or more, more preferably 18 bases or more, more preferably 19 bases or more, more preferably 20 bases or more. More preferably 21 bases or more, more preferably 22 bases or more, and most preferably 23 bases. For example, in the case of SEQ ID NO: 4, it may be 15 bases or more, more preferably 16 bases or more, more preferably 17 bases or more, more preferably 18 bases or more, and most preferably 19 bases.
Furthermore, the primer pair for amplifying each of the above three bacterial species may have several bases added to either end, as long as it includes the base sequence described in any of the above. By adding a base to any terminal, the total length of the primer is preferably 18 bases or more, more preferably 20 bases or more, and more preferably 23 bases or more. In this case, the upper limit of the total primer length is preferably 35 bases, more preferably 32 bases, and even more preferably 30 bases.
本発明に用いるプライマー濃度は限定されず、適宜調整すればよいが、ピークが高くなる増幅産物を与えるプライマー比を下げ、ピークのバランスを揃えることが好ましい。また、必要であればプライマーの濃度を通常のPCRを行う場合よりも高濃度とする。 The primer concentration used in the present invention is not limited and may be adjusted as appropriate. However, it is preferable to lower the primer ratio that gives an amplification product that increases the peak and to balance the peak. If necessary, the concentration of the primer is set higher than that in the case of performing normal PCR.
本発明では偽陰性発生を防止させるためにインターナルコントロール(内部標準)を含むことがより好ましい。陰性の場合、インターナルコントロール(内部標準)の増幅のみが認められ、PCRが成功したことを確認することができる。一方、PCRの阻害や試薬の添加忘れが発生した場合は、インターナルコントロール(内部標準)の増幅が認められないため、PCRが失敗したことが確認できる。 In the present invention, it is more preferable to include an internal control (internal standard) in order to prevent the occurrence of false negatives. In the negative case, only the amplification of the internal control (internal standard) is observed, and it can be confirmed that the PCR was successful. On the other hand, when PCR inhibition or forgetting to add a reagent occurs, amplification of the internal control (internal standard) is not recognized, so it can be confirmed that PCR has failed.
インターナルコントロール(内部標準)は、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種のTm値、あるいは増幅長が異なれば、特に限定されない。Tm値が異なる場合は、インターナルコントロール(内部標準)のTm値が、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌のいずれの増幅産物とも異なるTm値を与えるものであればよく、たとえば3菌種すべてのTm値に対して、それより低温であっても、高温であってもよい。また、3菌種のいずれかの中間でもよい。また、増幅長が異なる場合は、インターナルコントロール(内部標準)の増幅長が、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の増幅長よりも長鎖であっても、短鎖であってもよい。また、3菌種のいずれかの中間でもよい。 The internal control (internal standard) is not particularly limited as long as Tm values or amplification lengths of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella are different. If the Tm value is different, the Tm value of the internal control (internal standard) may be any one that gives a Tm value different from any of the amplification products of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella. It may be lower or higher than the Tm value of all the bacterial species. Moreover, the intermediate | middle of either of three bacterial species may be sufficient. If the amplification length is different, the amplification length of the internal control (internal standard) is shorter or shorter than that of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella. Also good. Moreover, the intermediate | middle of either of three bacterial species may be sufficient.
インターナルコントロール(内部標準)として、検査対象に含まれないターゲットとそのターゲットを増幅するためのプライマーセットを用いればよい。また、インターナルコントロール用にプライマーを別に添加せず、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌増幅用プライマーを用いて増幅した場合に3菌種とは異なるTm値あるいは増幅長を与えるテンプレートのみを添加し、インターナルコントロール(内部標準)としてもよい。 As an internal control (internal standard), a target not included in the test target and a primer set for amplifying the target may be used. In addition, a template that gives a Tm value or amplification length different from the three bacterial species when amplified using Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella amplification primers without adding a primer for internal control. It is good also as an internal control (internal standard).
本発明の検査方法において、マルチプレックスPCR反応時の組成は、前述の陽性率を満たせば特に限定されず、従来公知の成分が挙げられ、その割合も限定されるものではない。前記組成成分として、耐熱性DNAポリメラーゼ、DNA合成基質(たとえば、1種類以上のデオキシヌクレオチド三リン酸または、デオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体)、緩衝剤、及び塩よりなる群のうち少なくとも1つを含有することが好ましい。 In the test method of the present invention, the composition during the multiplex PCR reaction is not particularly limited as long as the positive rate is satisfied, and conventionally known components are included, and the ratio thereof is not limited. As the composition component, at least one selected from the group consisting of a heat-resistant DNA polymerase, a DNA synthesis substrate (for example, one or more types of deoxynucleotide triphosphates or derivatives of deoxynucleotide triphosphates), a buffer, and a salt. It is preferable to contain.
耐熱性DNAポリメラーゼは特に限定されず、従来公知の耐熱性細菌由来のポリメラーゼが使用できる。具体的には、ファミリーA(PolI型)に属するTaq DNAポリメラーゼやTth DNAポリメラーゼ、ファミリーB(α型)に属するKOD DNAポリメラーゼ、Pfu DNAポリメラーゼ、Pwo DNAポリメラーゼ、Ultima DNAポリメラーゼ、PrimeSTAR(登録商標) DNAポリメラーゼなどが挙げられる。耐熱性DNAポリメラーゼは、アミノ酸配列に1もしくは数個のアミノ酸が置換、欠損、付加もしくは挿入されたアミノ酸配列を有する変異体であってもよく、特に限定されない。 The thermostable DNA polymerase is not particularly limited, and a conventionally known thermostable bacteria-derived polymerase can be used. Specifically, Taq DNA polymerase and Tth DNA polymerase belonging to family A (PolI type), KOD DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, Pwo DNA polymerase, Ultimate DNA polymerase, PrimeSTAR (registered trademark) belonging to family B (α type) Examples include DNA polymerase. The thermostable DNA polymerase may be a mutant having an amino acid sequence in which one or several amino acids are substituted, deleted, added or inserted in the amino acid sequence, and is not particularly limited.
緩衝剤としては、例えば、トリス(TRIS)、トリシン(TRICINE)、ビス−トリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、及びキャプス(CAPS)などが挙げられるが、特に限定されない。
また、反応バッファー中には、1.0〜5mM、好ましくは1.5〜2.5mM程度の濃度でMg2+を含むことが好ましい。更には、KClを含んでいてもよい。
また、必要に応じて、界面活性剤を含んでいてもよい。
Examples of the buffer include, for example, Tris (TRIS), Tricine (TRICINE), Bis-Tricine (BIS-TRICINE), Hepes (HEPES), Mops (MOPS), Tes (TES), Tapes (TAPS), Pipes (PIPES). ), And caps (CAPS), but are not particularly limited.
The reaction buffer preferably contains Mg 2+ at a concentration of about 1.0 to 5 mM, preferably about 1.5 to 2.5 mM. Furthermore, KCl may be included.
Moreover, you may contain surfactant as needed.
さらに、反応バッファー中には、アルブミン、グリセロール、ヘパリン、トレハロース、ベタイン等を含んでいてもよい。これらの添加割合は、PCR反応を阻害しない範囲で添加すればよい。 Furthermore, the reaction buffer may contain albumin, glycerol, heparin, trehalose, betaine and the like. What is necessary is just to add these addition ratios in the range which does not inhibit PCR reaction.
検出方法が蛍光インターカレーターを用いた融解曲線解析の場合は、蛍光インターカレーターを添加する。蛍光インターカレーターの添加は、PCR反応液にあらかじめ添加してもよく、PCR後添加してもよいが、簡便性の観点からPCR反応液にあらかじめ添加しておくことが好ましい。 When the detection method is a melting curve analysis using a fluorescent intercalator, a fluorescent intercalator is added. The fluorescent intercalator may be added in advance to the PCR reaction solution or may be added after PCR, but it is preferably added in advance to the PCR reaction solution from the viewpoint of simplicity.
蛍光インターカレーターとは、二本鎖DNAに挿入(インターカレート)することによって、可逆的な、非共有結合的な様式で核酸と結合し、それによって核酸の存在および量を示す任意の分子を指す。一般に、インターカレーターは、二本鎖DNAに挿入して蛍光を発する色素である。 A fluorescent intercalator is any molecule that binds to a nucleic acid in a reversible, non-covalent manner by insertion (intercalation) into double-stranded DNA, thereby indicating the presence and quantity of the nucleic acid. Point to. In general, an intercalator is a dye that emits fluorescence when inserted into double-stranded DNA.
多数のインターカレーターが当技術分野で公知である。例えば、Ethidium bromide、シアニン色素(例えば、TOTO(登録商標)、YOYO(登録商標)、BOBOおよびPOPO)、SYBR(登録商標) Green I、SYBR(登録商標) Green ER、SYBR(登録商標) Green Gold、SYBR(登録商標) DX、PicoGreen(登録商標)、LCGreen(登録商標)、EvaGreen(登録商標)、SYTOX(登録商標) Green、ResoLight、ヨウ化プロピジウム、Acridine orange、7−アミノ−アクチノマイシン D、CyQUANT(登録商標) GR、SYTO(登録商標)9, SYTO(登録商標)10、SYTO(登録商標)13、SYTO(登録商標)14、SYTO(登録商標)82、FUN−1などが挙げられるが、特に限定されるものではない。 A number of intercalators are known in the art. For example, Ethidium bromide, cyanine dyes (eg, TOTO (registered trademark), YOYO (registered trademark), BOBO and POPO), SYBR (registered trademark) Green I, SYBR (registered trademark) Green ER, SYBR (registered trademark) Green Gold , SYBR (R) DX, PicoGreen (R), LCGreen (R), EvaGreen (R), SYTOX (R) Green, ResoLight, propidium iodide, Acidine orange, 7-amino-actinomycin D, CyQUANT (registered trademark) GR, SYTO (registered trademark) 9, SYTO (registered trademark) 10, SYTO (registered trademark) 13, SYTO (registered trademark) 14, SYTO (registered trademark) 2, etc. FUN-1, and the like, but not particularly limited.
本発明におけるサルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌を分離検出するためには、融解曲線解析が可能な機器を使用する。融解曲線解析を実施可能な機器として、リアルタイムPCR機器が挙げられるが限定されるものではない。具体例としては、ロッシュ・ダイアグノスティック社のライトサイクラー(登録商標)、アプライドバイオシステム社のABI PRISM(登録商標)7000 / 7700、7500 / 7500 FAST リアルタイムPCRシステム、7900HT Fast リアルタイムPCRシステム、StepOne / StepOnePlusリアルタイムPCRシステム、キアゲン社のRotor Gene、タカラバイオ社のThermal Cycler Dice(登録商標) Real Time System、バイオ・ラッド社のMiniOpticon、CFX384 Touch、CFX96 Touch、アジレント・テクノロジー社のMx3000P、Mx3005P、Mx4000等が挙げられる。また、PCR反応については、上記のリアルタイムPCR機器を使用してもよいが、融解曲線解析と独立して、サーマルサイクラーを使用してもよい。 In order to separate and detect Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella in the present invention, an instrument capable of melting curve analysis is used. A device capable of performing a melting curve analysis includes, but is not limited to, a real-time PCR device. Specific examples include Light Cycler (registered trademark) of Roche Diagnostics, ABI PRISM (registered trademark) 7000/7700, 7500/7500 FAST real-time PCR system, 7900HT Fast real-time PCR system, StepOne / StepOnePlus real-time PCR system, Qiagen's Rotor Gene, Takara Bio's Thermal Cycler Dice (registered trademark) Real Time System, Bio-Rad's MiniOpticon, CFX384 Touch, CFX96 000M Is mentioned. As for the PCR reaction, the above-mentioned real-time PCR apparatus may be used, but a thermal cycler may be used independently of the melting curve analysis.
PCRにおける温度サイクルは、使用するプライマーに応じて適宜設定することができる。また、融解曲線解析については、取得するデータの温度範囲は、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌、インターナルコントロール(内部標準)を含む場合はインターナルコントロール(内部標準)のTm値の範囲内であればよく、温度上昇速度(データポイント数)等は、各リアルタイムPCR装置に適した条件を設定すればよい。 The temperature cycle in PCR can be appropriately set according to the primers used. In addition, for melting curve analysis, the temperature range of the acquired data is Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella, internal control (internal standard) Tm value of internal control (internal standard) The temperature rise rate (number of data points) and the like may be set to conditions suitable for each real-time PCR apparatus.
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely. However, the present invention is not limited to the following examples.
実施例1:ゲノムDNAと陽性検体からの3菌種の検出
サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種を検出するプライマーとしてTm値により分離検出が可能なプライマーセット(配列番号1−9)を設計した。配列番号1、2に記載のプライマーが、サルモネラ増幅用フォワードプライマーであり、配列番号3に記載のプライマーがサルモネラ増幅用リバースプライマーである。配列番号4,5に記載のプライマーが腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用フォワードプライマーであり、配列番号6、7に記載にプライマーが腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用リバースプライマーである。配列番号8に記載にプライマーが赤痢菌増幅用フォワードプライマーであり、配列番号9に記載にプライマーが赤痢菌増幅用リバースプライマーである。また、偽陽性を防ぐため、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の3菌種よりもTm値が低温になるインターナルコントロール増幅用プライマー(配列番号10、配列番号11)を設計した。このインターナルコントロール増幅用プライマーは、pBR322をテンプレートとする。
Example 1: Detection of three bacterial species from genomic DNA and positive specimens Primer set capable of separation and detection by Tm value as a primer for detecting three bacterial species of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Shigella 1-9) was designed. The primers described in SEQ ID NOs: 1 and 2 are salmonella amplification forward primers, and the primer described in SEQ ID NO: 3 is a salmonella amplification reverse primer. The primers described in SEQ ID NOs: 4 and 5 are forward primers for amplifying enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and the primers described in SEQ ID NOs: 6 and 7 are reverse primers for amplifying enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). The primer described in SEQ ID NO: 8 is a forward primer for amplifying Shigella, and the primer described in SEQ ID NO: 9 is a reverse primer for amplifying Shigella. In order to prevent false positives, primers for internal control amplification (SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11) were designed to have a Tm value lower than that of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella. . This internal control amplification primer uses pBR322 as a template.
本実施例では、PCR試薬としてBlend Taq −Plus−(TOYOBO)、蛍光インターカレーターとして、EvaGreen(Biotium)を使用した。また、プライマー濃度は、それぞれの菌を検出するプライマー濃度が1.2μMとなるように各プライマーで均等に分配し添加した。すなわち、サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌を検出するプライマーセットとして、PCR反応液に3.6μMのプライマーが含まれることになる。また、インターナルコントロール増幅用プライマー濃度は、フォワードプライマー、リバースプライマーそれぞれ0.5μMとし、テンプレートとして、2.5μM/μLのpBR322を添加した。 In this example, Blend Taq-Plus- (TOYOBO) was used as a PCR reagent, and EvaGreen (Biotium) was used as a fluorescent intercalator. In addition, the primer concentration was equally distributed and added so that the primer concentration for detecting each bacterium was 1.2 μM. That is, as a primer set for detecting Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella, 3.6 μM of primer is included in the PCR reaction solution. The primer concentration for internal control amplification was 0.5 μM each for the forward primer and the reverse primer, and 2.5 μM / μL pBR322 was added as a template.
本実施例では上記PCR反応液を20μL系にて調製した。この20μLの反応液に、検査対象として陽性実検体を10%程度になるように水で懸濁し、95℃、5分熱処理、遠心分離後の上清液を2μL添加した。また、コントロールとして、糞便の代わりに、精製したサルモネラ、腸管出血性大腸菌O157、赤痢菌ゲノムDNA100コピーを鋳型として増幅を実施した。 In this example, the PCR reaction solution was prepared in a 20 μL system. To this 20 μL reaction solution, a positive real specimen as a test object was suspended in water so that the concentration was about 10%, and 2 μL of the supernatant liquid after heat treatment at 95 ° C. for 5 minutes and centrifugation was added. As a control, amplification was performed using purified Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli O157, and Shigella genomic DNA 100 copies as a template instead of feces.
調製したサンプルを、Bio−Rad MiniOpticonにて、94℃、2分の初期変性の後、変性:94℃、10秒、アニーリング:55℃、15秒、伸長:68℃、30秒を40サイクル繰り返すPCRを実施後、融解曲線解析を0.5℃/Stepにて実施した。 The prepared sample was subjected to an initial denaturation at 94 ° C. for 2 minutes in Bio-Rad MiniOpticon, followed by 40 cycles of denaturation: 94 ° C., 10 seconds, annealing: 55 ° C., 15 seconds, extension: 68 ° C., 30 seconds. After performing PCR, melting curve analysis was performed at 0.5 ° C./Step.
これらの結果を図1に示す。サルモネラ、腸管出血性大腸菌(EHEC)、赤痢菌の検出が可能であり、それぞれを分離検出することができた。 These results are shown in FIG. Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella were able to be detected, and each could be detected separately.
実施例2:プール糞便からの3菌種の検出
本実施例では陽性実検体を1検体含むプール糞便について、実施例1に記載のPCR反応液、サイクル条件にて検査した。プール糞便は、採便管内の糞便少量を、滅菌水(1mL程度)の入った試験管に懸濁したものを採便管毎に調製し、20個と50個の検便検体をそれぞれ等量ずつ(数μL程度)1本のチューブにプールした検便検体を、95℃、5分熱処理し、遠心分離後の上清を使用した。
Example 2: Detection of three bacterial species from pooled stool In this example, pooled stool containing one positive real sample was examined under the PCR reaction solution and cycle conditions described in Example 1. Pool stool is prepared by suspending a small amount of stool in a stool collection tube in a test tube containing sterilized water (about 1 mL) for each stool collection tube. The stool specimen pooled in one tube (about several μL) was heat-treated at 95 ° C. for 5 minutes, and the supernatant after centrifugation was used.
これらの結果を図2に示す。その結果、プール糞便に対しても同様な結果が得られ、より簡便、迅速に多検体のサンプルを検査できることが示された。 These results are shown in FIG. As a result, the same result was obtained for pooled stool, and it was shown that it was possible to test multiple samples more easily and quickly.
実施例3:陽性率の確認とその有効性の検証
4700件の実検体を実施例2に記載の方法にて50件ずつプールした。プールした94件について、実施例1に記載の条件にて検査を実施した。また、有効性を検証するために、4700件をすべて個別に塗沫培養法にて検査を実施した。
Example 3: Confirmation of positive rate and verification of its effectiveness 4700 real specimens were pooled 50 by the method described in Example 2. 94 pooled cases were inspected under the conditions described in Example 1. In order to verify the effectiveness, all 4,700 cases were individually examined by the smear culture method.
その結果、サルモネラ5件、腸管出血性大腸菌3件が陽性と判定され、マルチプレックスPCRによる陽性率は、8件/4700検体であり、0.17%であった。この結果より、本実施例のプライマー設計、反応液は、陽性率の条件を満たしていることが確認された。 As a result, 5 cases of Salmonella and 3 cases of enterohemorrhagic Escherichia coli were determined to be positive, and the positive rate by multiplex PCR was 8/4700 samples, which was 0.17%. From this result, it was confirmed that the primer design and reaction solution of this example satisfy the positive rate condition.
そこで、この有効性について検証した。4700検体を塗沫培養法により検査した結果、PCR法で陰性と判定された86プール分の4300検体は陰性と判定された。また、PCR陽性と判定された8プール中、2プールにおいて陽性検体が認められた。この結果より、マルチプレックスPCR法では、偽陰性が発生しないことが確認され、プール糞便を用いたマルチプレックスPCRのスクリーニングについて、有効性が確認された。 Therefore, this effectiveness was verified. As a result of examining 4700 specimens by the smear culture method, 4300 specimens for 86 pools judged negative by the PCR method were judged negative. Moreover, positive samples were recognized in 2 pools out of 8 pools determined to be PCR positive. From this result, it was confirmed that false negatives did not occur in the multiplex PCR method, and the effectiveness of the multiplex PCR screening using pooled stool was confirmed.
本実施例のケースでは、94プール中、マルチプレックスPCR陽性が8件であることから、塗沫培養が必要な割合は、全検体数に対し、8×50/4700=8.5%となる。この値は、陽性率がコントロールされたマルチプレックスPCR法を用いることで達成された値であり、マルチプレックスPCR法によるスクリーニング方法の効率化の点で十分に意義のある結果となった。 In the case of the present example, since there are 8 multiplex PCR positives in 94 pools, the ratio that requires smear culture is 8 × 50/4700 = 8.5% with respect to the total number of samples. . This value was achieved by using a multiplex PCR method in which the positive rate was controlled, and the result was sufficiently significant in terms of efficiency of the screening method by the multiplex PCR method.
健常人のサルモネラ、腸管出血性大腸菌、赤痢菌の保菌の有無を検査する方法として、陽性率(陽性数/全検体数)が0.5%以下であるマルチプレックスPCR法を用いることで、マルチプレックスPCR法を用いた保菌者の一次スクリーニング方法の効率性を高めることができた。これにより、数時間で検査確定が可能な陰性検体数を増やすことが可能であるため、迅速で効率的な検査報告が期待できる。さらに本発明では、迅速に効率良く検出が可能になったことから、特に多サンプルの処理が必要な産業用途での利用が多いに期待できる。 As a method for examining the presence or absence of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli and Shigella in healthy individuals, a multiplex PCR method with a positive rate (positive number / total number of samples) of 0.5% or less can be used. The efficiency of the primary screening method for carriers using the plex PCR method could be improved. Thereby, since it is possible to increase the number of negative samples that can be confirmed in several hours, a rapid and efficient test report can be expected. Furthermore, in the present invention, since detection can be performed quickly and efficiently, it can be expected to be used in industrial applications that require processing of a large number of samples.
Claims (12)
(1)前記3菌種をターゲットとするマルチプレックスPCRを行う工程
(2)得られた増幅産物を分析して前記3菌種のうちいずれか1種以上の保菌の有無を検出する工程 A method for examining the presence or absence of any one or more of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli and Shigella using a multiplex PCR method, comprising the following (1) and A test method comprising the step (2) and having a positive rate of 0.5% or less.
(1) A step of performing multiplex PCR targeting the three bacterial species (2) A step of analyzing the obtained amplification product and detecting the presence or absence of any one or more of the three bacterial species
(I)以下の(a)または(b)で示されるサルモネラ増幅用プライマーペア
(a)「配列番号1のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号2のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種、および、「配列番号3のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」からなるオリゴヌクレオチドペア
(b)(a)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア
(II)以下の(c)または(d)で示される腸管出血性大腸菌(EHEC)増幅用プライマーペア
(c)「配列番号4のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号5のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種、および、「配列番号6のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」と「配列番号7のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」とからなる群のうち少なくとも1種からなるオリゴヌクレオチドペア
(d)(c)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア
(III)以下の(e)または(f)で示される赤痢菌増幅用プライマーペア
(e)「配列番号8のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」、および、「配列番号9のうち15塩基以上からなるオリゴヌクレオチド」からなるオリゴヌクレオチドペア
(f)(e)のプライマーペアの各塩基配列に対する相補的塩基配列を有するオリゴヌクレオチドペア The detection method according to claim 9, wherein the primer set is a combination of three primer pairs each selected one by one from the following three groups (I) to (III).
(I) Salmonella amplification primer pair (a) represented by the following (a) or (b) (a) “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 1” and “oligo consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 2” Complementary bases to each base sequence of the primer pair of oligonucleotide pair (b) (a) consisting of at least one of the group consisting of “nucleotide” and “oligonucleotide consisting of 15 bases or more of SEQ ID NO: 3” Oligonucleotide pair having sequence (II) Primer pair for intestinal hemorrhagic Escherichia coli (EHEC) amplification represented by (c) or (d) below
(C) at least one of the group consisting of “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 4” and “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 5”; Each nucleotide sequence of the primer pair of oligonucleotide pair (d) (c) consisting of at least one of the group consisting of “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more” and “an oligonucleotide consisting of 15 bases or more of SEQ ID NO: 7” Oligonucleotide pair (III) having a complementary base sequence to the primer pair for amplification of Shigella shown by (e) or (f) below
(E) each of the primer pair of the oligonucleotide pair (f) (e) consisting of “oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 8” and “oligonucleotide consisting of 15 bases or more in SEQ ID NO: 9” Oligonucleotide pair having a base sequence complementary to the base sequence
(A)耐熱性DNAポリメラーゼ
(B)[9]または[10]のいずれかに記載のプライマーセット
(C)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))、および、
(D)マグネシウムイオン、アンモニウムイオンおよびカリウムイオンからなる群のうち1種以上を含む緩衝液 A reagent for examining the presence or absence of at least one of Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), and Shigella, comprising the following (A) to (D).
(A) thermostable DNA polymerase (B) primer set according to any of [9] or [10] (C) DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)), and
(D) Buffer solution containing one or more of the group consisting of magnesium ion, ammonium ion and potassium ion
(E)蛍光インターカレーター Furthermore, the reagent of Claim 11 containing the following (E).
(E) Fluorescent intercalator
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西村直行他: "混合糞便からの直接PCRによる食中毒菌核酸検査に向けた検討", 感染症学雑誌, vol. 86, JPN6018015108, 2012, pages 741 - 748, ISSN: 0003787226 * |
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