JP2016187338A - 微生物核酸の定性的および定量的検出 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微生物核酸を単離及び精製し、少なくとも第1対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、及び前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、並びにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸及び前記の対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズし、前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加する。核酸の増幅、好ましくはポリメラーゼ連鎖反応に基づくを実施し、増幅産物により生成する、前記の対照核酸及び前記の微生物核酸の濃度に比例する蛍光シグナルを検出及び測定し、前記の微生物核酸及び前記の第1対照核酸シグナルの比較により、前記の生物学的試料中の前記の微生物核酸の量を決定する。
【選択図】図1a
Description
i)それはその反応の有効性を監視する。
その定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸は、競合的、非競合的または部分的に競合的であることができる。競合的な定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸は本質的にその標的と同じプライマー結合部位を有し、従って同じプライマーに関して標的として競合する。競合的構成の利点の中には、例えばそのアッセイに導入しなければならない異なるプライマーのセットがより少なく、従ってそれの費用および全体的な複雑さが低減されることがある。さらに、そのプライマーの機能性は、標的プライマー特異的である阻害作用として監視される。非競合的な定性的内部対照核酸および/または内部定量標準核酸はその標的と異なるプライマー結合部位を有し、従って異なるプライマーに結合する。そのような構成の利点には、とりわけ、その反応混合物中の異なる核酸の1回の増幅事象があらゆる競合作用なしに互いに独立して起こることができるという事実が含まれる。部分的に競合的な内部定量標準核酸を用いるPCRでは、そのそれぞれの対照核酸および標的核酸の少なくとも1つが同じプライマーに関して競合するが、少なくとも1つの他の標的核酸は異なるプライマーに結合する。
生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、前記
の方法は以下のことを含む:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)少なくとも第1対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸および前記の対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することおよび前記の対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の増幅産物により生成する、前記の対照核酸および前記の微生物核酸の濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、ここで前記の対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。
生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、前記の方法は以下のことを含む:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸ならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の第1対照核酸および前記の微生物核酸の増幅産物により生成する、それらの濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、および/または同時に前記の第2対照核酸の前記の増幅産物により生成された蛍光シグナルを検出し、ここで前記の第2対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。
“競合的”は、プライマーを含む増幅反応において、それぞれの対照核酸および標的核酸(単数または複数)が少なくとも本質的に同じプライマー結合部位を有し、従って同じプライマーに関して競合することを意味する。競合的構成の利点の中には、例えばそのアッセイに導入しなければならない異なるプライマーのセットがより少なく、従ってそれの費用および全体的な複雑さが低減されることがある。さらに、そのプライマーの機能性は、標的プライマー特異的である阻害作用として監視される。
同じ反応混合物内で増幅、検出および定量化されることを意味する。
当業者は、同じ実験から信頼できる定性的情報だけでなく場合により同等に信頼できる定量的情報も引き出すことができる。従って、別の観点において本発明は以下のものに関する:
さらに以下のことを含む、上記で記述した方法:
工程e)において、前記の微生物核酸および前記の第1対照核酸により生成されたシグナルの比較により、前記の生物学的試料中の前記の微生物核酸の量を決定する。
プリングハーバー, 1989, Gait, M.J.(編者)1984; Nucleic Acid Hybridization, Hames, B.D., and Higgins, S.J.(編者)1984; およびシリーズ、Methods in Enzymology, Academic Press, Inc.を参照。
“反応混合物”は、本発明において用いられる場合、少なくとも生物学的反応または化学反応を促進するための全ての構成要素を含む。それはあらゆる分離した区画なしの単一の体積であり、すなわち、前記の“反応混合物”中に存在する全ての構成要素は、互いに直接接触している。
は“ヌクレオチド”のみ、または“非天然化合物”(下記参照)、より具体的には“修飾ヌクレオチド”(または“ヌクレオチド類似体”)もしくは“非ヌクレオチド化合物”のみ、またはそれらの組み合わせであってよい。“オリゴヌクレオチド”および“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は、本発明の文脈において“オリゴマー化合物”の亜集団である。
Methods in Enzymology 68 (1979) 109-151により開示されたホスホジエステル法、Beaucage et al., Tetrahedron Letters 22 (1981) 1859において開示されたホスホルアミダ
イト法、Garegg et al., Chem. Scr. 25 (1985) 280-282において開示されたH−ホスホ
ネート法、および米国特許第4,458,066号において開示された固体支持体法が含まれてよ
い。
”は塩基様、ペントフラノシル糖様またはホスフェート様の部分を含有することができるが、それらの全てが“非ヌクレオチド化合物”中に同時に存在するわけではない。
間結合の代わりのホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、メチルホスホネート、ホスホトリエステルもしくはホスホルアミデートヌクレオシド間結合;天然のプリンおよびピリミジン塩基の代わりにデアザ−もしくはアザ−プリンおよび−ピリミジン、5もしくは6位に置換基を有するピリミジン塩基;2、6もしくは8位もしくは7位(7−デアザプリン類として)に変更された置換基を有するプリン塩基;アルキル−、アルケニル−、アルキニルもしくはアリール部分、例えば低級アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、もしくはフェニル、ベンジル、ナフチルのようなアリール基を有する塩基;例えばそれらの2’位に置換基を有する糖類;または炭素環式もしくは非環式の糖類似体が含まれる。この発明の精神と調和する他の修飾は、当業者には既知である。そのような“修飾オリゴヌクレオチド”(または“オリゴヌクレオチド類似体”)は、天然の“オリゴヌクレオチド”(または天然の線に沿った合成“オリゴヌクレオチド”)と機能的に互換性があるが構造的に異なるものとして最もよく記述される。より詳細には、典型的な修飾がVerma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134またはWO 02/12263において開示されている。加えて、ヌクレオシド単位がヌクレオシド間ホスフェートまたは糖ホスフェート結合の代わりをする基を通して連結されている修飾を行うことができる。そのような結合には、Verma S., and Eckstein F., Annu. Rev. Biochem. 67 (1998) 99-134において開示されている結合が含まれる。ヌクレオシド単位を連結するためにホス
フェート結合以外が利用される場合、そのような構造も“オリゴヌクレオシド”と記述されてきた。
“微生物の”は、“微生物”に由来する、または属することを意味する。
“定量化する”は、特定の対象、例えば標的またはシグナルの量を決定することを意味
する。
第1および第2対照核酸を用いる本発明の特定の態様の意味において、その第1対照核酸は“内部定量標準核酸”としての役目を果たす。“内部定量標準核酸”は“核酸”であり、従って当業者に既知であるような“ヌクレオチド”のポリマー化合物である。“内部定量標準核酸”の場合では、その核酸は同時に“その反応の有効性に関する対照として、および定量する”ための、すなわちその“標的核酸”または“微生物核酸”の量を決定するための基準として用いるのに適切であり、そのように用いられる。この目的に関して、その“内部定量標準核酸”はその“標的核酸”または“微生物核酸”と一緒に全ての可能性のある試料調製工程を経る。さらに、それはその方法全体を通してその同じ反応混合物内で処理される。その“内部定量標準核酸”は、直接または間接的に、その標的核酸の存在下または非存在下の両方において検出可能なシグナルを生成しなければならない。この目的に関して、その“内部定量標準核酸”の濃度は、それぞれの試験において、感度を損なわないように、しかし例えば非常に高い標的濃度においても検出可能なシグナルを生成するように、注意深く最適化されなければならない。好ましくは、その“内部定量標準核酸”、すなわちその第1対照核酸に関する濃度範囲は、反応あたり100コピー〜反応あたり100000コピーの範囲を含むであろう。その“内部定量標準核酸”の可能性のある濃度は、例えばHIVに関して:1000コピー/反応、HCVに関して:7500コピー/反応であってよいが、これらの濃度は当業者に既知であるようにその特定のアッセイに適合されてよい。そのそれぞれのアッセイの検出限界(LOD)の点では、その“内部定量標準核酸”に関する濃度範囲は好ましくは20〜5000×LOD、より好ましくは20〜1000×LOD、最も好ましくは20〜500×LODである。反応混合物中のその“内部定量標準核酸”の終濃度は、成し遂げられる定量的測定範囲に依存する。その“内部定量標準核酸”は、例えばDNA、RNAまたはPNA、armored DNAまたはarmored RNA、およびそれらの修飾された形態であることができる。
、WHO標準を指す。標的に応じて、臨床的分子診断アッセイにおけるLODの値は典型的には1000cp/ml未満である。好ましくは、本発明の状況において実施されるアッセイにおけるLODは1〜500cp/mlである。
640、LC−Red 705である。
リゴヌクレオチドである。
性ポリメラーゼは、サーマス・フラバス(Thermus flavus)、T.ルベール(T.ruber)、T.サーモフィラス(T.thermophilus)、T.アクアチカス(T.aquaticus)、T.ラクテウス(T.lacteus)、T.ルーベンス(T.rubens)、バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearothermophilus)、およびメタノサーマス・フェルビダス(Methanothermus fervidus)から単離されてきた。それでもなお、熱安定性でないポリメラーゼも、その酵素が補充されるならば、PCRアッセイにおいて用いることができる。鋳型核酸が二本鎖である場合、それをPCRにおいて鋳型として用いることができる前に、2つの鎖を分離する必要がある。鎖の分離は、物理的、化学的または酵素的手段を含めたあらゆる適当な変性法により成し遂げることができる。それらの核酸鎖を分離する1つの方法は、その核酸をそれが大部分変性される(例えば、50%、60%、70%、80%、90%または95%より多くが変性される)まで加熱することを伴う。鋳型核酸を変性させるために必要な加熱条件は、例えば緩衝塩濃度ならびに変性させる核酸の長さおよびヌクレオチド組成に依存するであろうが、典型的には、温度および核酸の長さなどの反応の特徴に応じた時間、約90℃から約105℃までの範囲である。変性は典型的には約3秒〜4分(例えば5秒〜2分30秒、または10秒〜1.5分)実施される。二本鎖鋳型核酸を熱により変性させる場合、その反応混合物を、それぞれのプライマーが前記の微生物核酸および/または内部標準核酸上のそれの標的配列にアニーリングするのを促進する温度まで冷却させる。アニーリングの温度は、通常は約35℃から約75℃まで(例えば約40℃から約70℃まで;約45℃から約66℃まで)である。アニーリングの時間は、約5秒から約1分まで(例えば、約10秒から約50秒まで;約15秒から約40秒まで)であることができる。次いでその反応混合物を、前記ポリメラーゼの活性が促進または最適化される温度、すなわちそのアニーリングしたプライマーから伸長が起きて前記の微生物核酸および/または内部標準核酸に相補的な産物が生成されるのに十分な温度に調節する。その温度は、核酸鋳型にアニーリングしているそれぞれのプライマーから伸長産物が合成されるのに十分であるべきだが、伸長産物をそれの相補的な鋳型から変性させるほど高くてはならない(例えば、その伸長のための温度は一般に約35°から80℃まで(例えば、約40℃から約75℃まで;約45℃から約72℃まで)の範囲である)。伸長時間は、約5秒から約5分まで(例えば約10秒から約3分まで;約15秒から約2分まで;約20秒から約1分まで)であることができる。新たに合成された鎖は二本鎖分子を形成し、それは次の反応工程で用いられ得る。鎖分離、アニーリング、および伸長の工程は、その微生物核酸および/または内部標準核酸に対応する望まれる量の増幅産物が生成されるのに必要なだけ多く繰り返すことができる。その反応における制限要因は、その反応中に存在するプライマー、熱安定性酵素、およびヌクレオシド三リン酸の量である。そのサイクル工程(すなわち、変性、アニーリング、および伸長)は、好ましくは少なくとも1回繰り返される。検出における使用に関して、サイクル工程の回数は、例えばその試料の性質に依存するであろう。その試料が核酸の複雑な混合物である場合、検出に十分な標的配列を増幅するために、より多くのサイクル工程が必要とされるであろう。一般にそのサイクル工程を少なくとも約20回繰り返すが、40回、60回、さらに100回ほどの多数回、繰り返してもよい。
R. B., Genomics 4 (1989) 560-69;およびBarany F., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88
(1991)189-193);ポリメラーゼリガーゼ連鎖反応(Barany F., PCR Methods and Applic. 1 (1991) 5-16);Gap−LCR(WO 90/01069);修復連鎖反応(EP 0439182 A2)、3SR(Kwoh D. Y. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86 (1989) 1173-1177; Guatelli J.C., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990) 1874-1878; WO 92/08808
)、およびNASBA(米国特許第5,130,238号)が含まれる。さらに、鎖置換増幅(S
DA)、転写媒介性増幅(TMA)、およびQ−ベータ−増幅(総説に関して、例えばWhelen A. C. and Persing D. H., Annu. Rev. Microbiol. 50 (1996) 349-373; Abramson
R. D. and Myers T. W., Curr Opin Biotechnol 4 (1993) 41-47を参照)がある。
A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(ニューヨーク州コール
ドスプリングハーバー) 1989、およびAusubel F. et al.: Current Protocols in Molecular Biology 1987, J. Wiley and Sons(ニューヨーク)のような標準的な教科書に記述されている。核酸検出工程を行う前に、例えば沈殿工程のようなさらなる精製工程があってもよい。その検出方法には、二本鎖DNAの中にインターカレートし、その後それの蛍光を変化させるエチジウムブロミドのような、特異的な色素の結合またはインターカレーションが含まれてよいが、それに限定されない。その精製された核酸を、場合により制限消化した後に電気泳動法により分離し、その後、可視化することもできる。特定の配列に対するオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションおよびそれに続くそのハイブリッドの検出を利用する、プローブに基づくアッセイもある。当業者に既知のさらなる工程の後にその核酸を配列決定することも可能である。好ましい鋳型依存性核酸ポリメラーゼは、Z05 DNAポリメラーゼおよびその変異体である。本発明において有用な他の鋳型依存性核酸ポリメラーゼは、TaqポリメラーゼおよびTthポリメラーゼである。本発明に従う方法に有用なさらに他の核酸ポリメラーゼは、当業者には既知である。
好都合である。しかし、これは前記の物質または酵素が後の工程で試薬または構成要素を妨げ得るという別の問題を生じさせる可能性がある。
用いられているプロテアーゼ類は、アルカリ性プロテアーゼ類(WO 98/04730)または酸
性プロテアーゼ類(米国特許第5,386,024号)を含む。先行技術において核酸の単離にお
ける試料調製に広く用いられてきたプロテアーゼは、中性pH付近で活性であり、当業者にサブチリシンとして知られているプロテアーゼのファミリーに属する、トリチラキウム・アルバム(Tritirachium album)からのプロテイナーゼKである(例えば、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ニューヨーク州コールドスプリングハーバー, 1989参照)。
高アルカリ性および高温の両方においてその活性を保持する強いプロテアーゼである酵素エスペラーゼは、上記で言及した溶解または試料調製プロセスにおける使用に特に好都合である(EP 1 201 753)。
−例えば以下のような、配列依存性の、または生体分子特異的な(biospecific)方法:
・親和性クロマトグラフィー
・固定された捕捉オリゴヌクレオチドへのハイブリダーゼーション
−例えば以下のような、配列非依存性の、または物理化学的な方法:
・例えばフェノール−クロロホルムによる液体−液体抽出
・例えば純粋なエタノールによる沈殿
・濾紙による抽出
・セチル−トリメチル−アンモニウム−ブロミドのようなミセル形成剤による抽出
・固定されたインターカレートする色素、例えばアクリジン誘導体への結合
・シリカゲルまたは珪藻土(diatomic earths)への吸着
・カオトロピック条件下での磁性ガラス粒子(MGP)またはオルガノシラン粒子への吸着。
において、核酸をヨウ化ナトリウムの存在下でアガロースゲルから粉砕フリントガラスに結合させるための手順が提案されている。プラスミドDNAを細菌からガラス粉上で過塩素酸ナトリウムの存在下で精製することが、Marko M. A. et al., Anal. Biochem. 121 (1982) 382-387において記述されている。DE-A 37 34 442において、酢酸を用いたファー
ジ粒子の沈殿およびペルクロレートによるファージ粒子の溶解による、ガラス繊維フィルター上での一本鎖M13ファージDNAの単離が記述されている。ガラス繊維フィルターに結合した核酸を洗浄し、次いでメタノール含有トリス/EDTA緩衝液で溶離する。ラ
ムダファージからDNAを精製するための類似の手順が、Jakobi R. et al., Anal. Biochem. 175 (1988) 196-201において記述されている。その手順は、カオトロピック塩溶液
中でのガラス表面への核酸の選択的結合、およびアガロース、タンパク質または細胞残留物のような夾雑物からの核酸の分離を伴う。ガラス粒子を夾雑物から分離するために、その粒子を遠心分離するか、または流体をガラス繊維フィルターを通して吸引するかのどちらかで処理することができる。しかし、これはその手順が大量の試料を処理するために用いられることを妨げる制限的な工程である。塩およびエタノールを添加することにより沈殿させた後の核酸を固定するための磁性粒子の使用はより好都合であり、例えばAlderton
R. P. et al., S., Anal. Biochem. 201 (1992) 166-169およびPCT GB 91/00212におい
て記述されている。この手順では、核酸を磁性粒子と共に凝集させる。その凝集物を、磁場をかけて洗浄工程を行なうことにより元の溶媒から分離する。1回の洗浄工程の後、その核酸をトリス緩衝液に溶解させる。しかし、この手順はその沈殿が核酸に選択的でないという点で不都合を有する。それどころか、様々な固体および溶解した物質も同様に凝集される。その結果、この手順は、存在する可能性があるかなりの量の、特異的な酵素反応のあらゆる阻害物質を除去するためには用いることができない。多孔質の特定のガラス母材中に磁性粒子を含有し、ストレプトアビジンを含有する層で覆われた磁性多孔質ガラスも、市場で入手可能である。この製品は、生物学的物質が複雑な調製工程においてそれらがビオチンに共有結合するように修飾される場合、生物学的物質、例えば、タンパク質または核酸を単離するために用いることができる。磁化可能な特定の吸着体は、非常に効率的であり、自動化された試料調製に適していることが証明された。フェリ磁性および強磁性ならびに超常磁性顔料がこの目的のために用いられる。最も好ましいMGP、および磁性ガラス粒子を用いる方法は、WO 01/37291において記述されている方法である。本発明
の状況で核酸の単離に特に有用なのは、R. Boom et al. (J Clin Microbiol. 28 (1990),
495-503)に従う方法である。
1態様において、本発明の方法には夾雑を避けるための工程が含まれる。例えば、1回のサーマルサイクラーの運転と次の運転の間で夾雑を低減または排除するための、ウラシル−DNAグリコシラーゼを利用する酵素的方法が、米国特許第5,035,996号、第5,683,896号および第5,945,313号において記述されている。加えて、本発明の方法を実施する際
には、標準的な実験室封じ込めの実施および手順が望ましい。封じ込めの実施および手順には、方法の異なる工程に関する別々の作業領域、封じ込めフード、バリアーフイルターピペットティップ、および専用の空気置換(air displacement)ピペットが含まれるが、それらに限定されない。人員による一貫した封じ込めの実施および手順が、臨床試料を取り扱う診断実験室における正確さのために必要である。
危険性が減少する。リアルタイムPCRは処理時間を大きく低減し、臨床実験室における従来のPCR技術の魅力的な代替法である。
ghtCycler(商標)機器は高品質光学系を利用する微量蛍光光度計と組み合わせられた迅速なサーマルサイクラーである。この迅速な熱サイクル技法は、反応容器として薄いガラスキュベットを用いる。反応チャンバーの加熱および冷却は、加熱された空気および周囲の空気を交互に用いることにより制御される。低質量の空気およびキュベットの容量に対して高い割合の表面積のために、その熱チャンバー内で非常に迅速な温度交換速度を達成することができる。
FRETの代替法として、増幅産物を蛍光DNA結合色素(例えばSYBRGREEN
I(登録商標)またはSYBRGOLD(登録商標)(Molecular Probes))のような二本鎖DNA結合色素を用いて検出することができる。二本鎖核酸との相互作用の際に、そのような蛍光DNA結合色素は適当な波長の光により励起された後に蛍光シグナルを放射する。核酸にインターカレートする色素のような二本鎖DNA結合色素を用いることもできる。二本鎖DNA結合色素を用いる場合、通常、増幅産物の存在の確認のために融解曲線分析が実施される。
さらに好ましい態様において、前記のアクセプター蛍光部分はクエンチャーである。
本発明に従う方法は、ウイルス核酸に好都合に適用することができる。従って、本発明の好ましい態様において、その微生物核酸はウイルス核酸である。
T’=10(a(CTQS−CT標的)2+b(CTQS−CT標的)+c)
におけるような多項較正式を用いることにより、その力価Tを計算することができる。
どのようにしてTaqManにおける定性的結果の計算を行うかの例を以下で記述する:全PCR運転からの機器補正蛍光値の入力データを分析する。おそらく標的核酸、例えば微生物核酸、および定性的内部対照核酸の役目を果たす対照核酸を含有する試料のセッ
トに対して、指定されたような温度プロフィールを用いるサーマルサイクラー上でPCRを行う。そのPCRプロフィールの間の選択された温度および時間において、試料に濾波された光を照射し、それぞれの試料に関してその標的核酸およびその定性的内部対照核酸に関する濾波された蛍光データを収集する。PCR運転が完了した後、その蛍光読み取り値を処理して、その定性的内部対照核酸に関する1セットの色素濃度データおよびその標的核酸に関する1セットの色素濃度データを得る。色素濃度データのそれぞれのセットを同じ様式で処理する。その定性的内部対照核酸および存在するならばその標的核酸に関してエルボー値(CT)を計算する。エルボー値は、その標的核酸またはその内部定量標準核酸の蛍光が予め定められた閾値(蛍光濃度)と交差する点として定義される。その定性的内部対照は、指定された範囲内のCTが得られ、かつその蛍光が予め定められた最小蛍光強度を上回る場合、有効である。標的CTが得られない場合、その定性的内部対照は有効でなければならない。標的CTが得られた場合、それはその試料中の標的核酸の存在を示し、その定性的内部対照は有効または無効どちらであってもよい。
信頼できる定性的検出のために、および同時に信頼できる定量のために、異なる濃度の第1および第2対照核酸を含む対照試薬の概念は、微生物核酸を標的とするあらゆるそれぞれのアッセイに好都合に用いることができる。
別の好ましい態様において、そのキットは5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性および逆転写活性を有するポリメラーゼ酵素を含む。
生物学的試料中の微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するための分析システムであって、システムは以下のものを含むシステム:
−前記の微生物核酸を単離および精製するための溶解緩衝液および容器を含む、試料調製モジュール
−その中で上記で記述した方法を実施する反応容器を含む、増幅および検出モジュール
−上記のようなキット。
試薬を収容する保管モジュールを含む。
前記の保管モジュールはさらに、本発明の方法に有用な他の構成要素、例えば使い捨て用品、例えばピペットティップまたは増幅および検出モジュール内で反応容器として用いるための容器さえも含むことができる。
たとえ前記の移動を手作業で行うことが可能であるとしても、その移動が例えばロボット装置、例えば電動の移動ラックまたはロボットピボットアームにより行われる自動化されたシステムを用いるのが好ましい。
そのような制御ユニットは、前記の分析システムの種々の構成要素が正確に、そして正確なタイミングで、働き、相互作用すること、例えば試料などの構成要素を協調した様式で反応モジュールに移動させることを確実にするためのソフトウェアを含むことができる。その制御ユニットは、リアルタイムオペレーティングシステム(RTOS)を動かす処理装置も含むことができ、それはリアルタイムアプリケーションを意図するマルチタスクオペレーティングシステムである。言い換えれば、そのシステム処理装置は、リアルタイムな制約、すなわちシステム負荷に関係のない、事象からシステム応答までの操作上の期限を管理することができる。それは、そのシステム内の種々のユニットが与えられた命令に従って正確に作動および応答することをリアルタイムに制御する。
COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HBV、HCVおよびHIV−1検査は商業的に入手可能なリアルタイムPCR検査であり、それらはウイルス標的HBV、HCVおよびHIV−1の正確な定量化に最適化されてきた。それらのアッセイは、PCR反応混合物の試料調製ユニットから増幅/検出ユニットへの自動化された移動のためのドッキングステーションを含む完全に自動化されたCOBAS Ampli
Prep/COBAS TaqManシステム上、または手作業での移動を含むCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqManシステム上、またはCOBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan48システム上のいずれかで用いられる。
有効なQSであるため有効な結果をもたらした阻害されたPCR反応、および“標的が検出されなかった”結果を、図4aにおいて示す。そのQSは、0.8相対蛍光単位に相当する蛍光閾値設定を超えたため、有効であった。
従って、一切の変更のない定量的COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査は、定性検査として用いることはできない。
9.0の定性的RFIminの設定は、上記でHCVに関して示した例における阻害されたPCR反応を無効とするであろう。
その目標は、同じ試験試薬のセットを用いて信頼できる定性的結果の出力および信頼できる定量検査結果の両方を提供することである。この目標に取り組むためのこのアプローチにおいて、内部対照核酸を含有する試薬は、2種類の異なるarmored RNA粒子を有する配合物を含む。以下の試薬をこの実験のために用いることができる:
a)COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HCV検査の試料調製試薬類(磁性粒子懸濁液;プロテアーゼ溶液、溶解緩衝液;溶離緩衝液);
b)約1000コピー/反応の濃度レベルのQS armored粒子、および約100コピー/反応の濃度レベルのIC armored粒子。armored RNA粒子の生成を下記の図2において示す。そのarmored粒子により封入される転写産物は、異なるプライマー結合部位および異なるプローブ結合部位を有する。それらのプローブは、black hole quencher BHQと一緒に蛍光標識HEXおよびC
Y5で標識されている;
c)マグネシウム試薬;
d)以下を含むマスターミックス試薬:
−Z05DNAポリメラーゼおよびUNG
−3種類の異なるプライマーペア:標的HCVに対するもの、第1対照核酸に対するもの、および第2対照核酸に対するもの
−3種類の異なるプローブ:FAMおよびBHQで標識された標的に対するもの、HEXおよびBHQで標識された第1対照核酸に対するもの、ならびにCY5およびBHQで標識された第2対照核酸に対するもの、
−アプタマー
−dNTP(dUTP、dATP、dCTP、dGTP、dTTP)
−マスターミックス緩衝剤成分(酢酸カリウム、グリセロール、トリシン、DMSO、ベタイン、IGEPAL、水)。
TaqMan HCV検査のために確立された標本抽出パラメーターおよびPCRファイルを用いて実施される。それらの3種類の異なる蛍光色素に関する増殖曲線を求め、それを図3において示す。
T’=10(a(CTQS−CT標的)2+b(CTQS−CT標的)+c)
におけるような多項較正式を用いることにより、その力価Tを計算することができ、ここでその式の中の唯一の変数は差(CTQS−CT標的)である。
Claims (15)
- 生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、以下のことを含む方法:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)少なくとも第1対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸および前記の対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することおよび前記の対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の増幅産物により生成する、前記の対照核酸および前記の微生物核酸の濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、ここで前記の対照核酸の増幅産物の存在は、前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。 - その第1対照核酸が、定量標準核酸として、または定性的内部対照核酸としての役目を果たすために、異なる基準に従って分析される、請求項1に記載の方法。
- 生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するための方法であって、以下のことを含む方法:
a)前記の微生物核酸を単離および精製し;
b)異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、および前記の対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む反応混合物を提供し、ここで前記の微生物核酸ならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸は異なるプローブにハイブリダイズする;
c)前記の生物学的試料を前記の反応混合物に添加し;
d)1回以上のサイクル工程を実施し、ここでサイクル工程は増幅工程を含み、この増幅工程は、もし前記の試料中に存在するならば前記の微生物核酸に由来する1個以上の増幅産物を生成することならびに前記の第1対照核酸および前記の第2対照核酸に由来する増幅産物を生成することを含み、ここでサイクル工程はハイブリダイズ工程を含み、このハイブリダイズ工程は前記のプライマーペアにより増幅された配列を前記のプローブとハイブリダイズさせることを含み、ここでそれらのプローブはドナー蛍光部分および対応するアクセプター蛍光部分で標識されており、それらのプローブのそれぞれは異なる蛍光色素を有する;
e)前記の第1対照核酸および前記の微生物核酸の増幅産物により生成する、それらの濃度に比例する蛍光シグナルを検出および測定し、および/または同時に前記の第2対照核酸の前記の増幅産物により生成された蛍光シグナルを検出し、ここで前記の第2対照核酸の増幅産物の存在は前記の微生物核酸に関する増幅産物の非存在下においてさえもその反応混合物において増幅が起こっていることを示す。 - その第1対照核酸が定量標準核酸であり、その第2対照核酸が定性的内部対照核酸である、請求項3に記載の方法。
- さらに
工程e)において、前記の微生物核酸および前記の第1対照核酸により生成されたシグナルの比較により、前記の生物学的試料中の前記の微生物核酸の量を決定する
ことを含む、前記の請求項のいずれかに記載の方法。 - 増幅が5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素を用いる、前記の請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記の第1対照核酸が前記の微生物核酸の検出限界の20〜5000倍の濃度で存在し、前記の第2対照核酸が前記の微生物核酸の検出限界の1〜25倍の濃度で存在する、請求項3に記載の方法。
- 前記の第1および前記の第2対照核酸が1つの対照試薬内で提供される、請求項3に記載の方法。
- 微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するための、異なる濃度の第1および第2対照核酸の使用。
- 前記の第1および第2対照核酸が同じプライマーペアまたは異なるプライマーペアにより増幅されるが、異なるプローブにハイブリダイズする、請求項9に記載の使用。
- 生物学的試料中の微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するためのキットであって、異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、ならびに前記の第1および第2対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含み、前記の第1および第2対照核酸が1つの対照試薬内で提供される、前記キット。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の方法に従って生物学的試料中の微生物核酸を同時に検出および定量化するためのキットであって、異なる濃度の第1および第2対照核酸、前記の微生物核酸の別個の配列部分に、ならびに前記の第1および第2対照核酸の別個の配列部分に、特異的にハイブリダイズする1種類以上のプライマーペア、ならびにこれらの1種類以上のプライマーペアにより増幅された配列のそれぞれに特異的にハイブリダイズするプローブを含む、前記キット。
- 前記の第1および第2対照核酸が同じプライマーペアにより増幅されるが異なるプローブにハイブリダイズする、請求項11または12のいずれかに記載のキット。
- 生物学的試料中の微生物核酸をリアルタイムPCRにより同時に検出および定量化するための分析システムであって、以下を含む分析システム:
−前記の微生物核酸を単離および精製するための溶解緩衝液および容器を含む、試料調製モジュール
−その中で請求項1〜8のいずれかに記載の方法を実施する反応容器を含む、増幅および検出モジュール
−請求項11〜13のいずれかに記載のキット。 - 加えて、その生物学的試料をその試料調製モジュールからその反応容器に移すための移動
モジュールを含む、請求項14に記載の分析システム。
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