JP2018500024A - 薬物耐性結核菌の検出のための組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウイルス診断の分野に関し、より具体的には、薬物耐性結核菌 (Mycobacterium Tuberculosis)の検出のために、加水分解プローブを利用するPCR検出方法に関する。
結核(TB)は、肺において最も頻繁に認められる、マイコバクテリウム・ツベルクローシス(結核菌)(MTB)などの様々なマイコバクテリア菌株により引き起こされる細菌性疾患である。これは、肺結核又は喉頭結核を伴う個体が、咳をするか、くしゃみをするか又は唾を吐き、空気中にMTBを噴射する場合に、空気を介して、ヒトからヒトへと伝染される。世界中の人口の3分の1が、MTBに感染し、且つ900万人が、毎年TBを発症することが推定される。TBは、ヒト感染症の主要原因であり続けており、特に発展途上国において、MTBの薬物耐性菌が増加傾向にある。
本明細書に説明された実施態様は、生物学的試料又は非生物学的試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの存在又は非存在を迅速に検出する方法、例えば1本の試験管内のリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応による、MTB−RIF及び/又はMTB−INHの多重検出に関する。実施態様は、増幅工程及びハイブリダイゼーション工程を含むことができる少なくとも1回のサイクル工程を行うことを含む、MTB−RIF及び/又はMTB−INHの検出方法を含む。更に実施態様は、1本の試験管内で、単独のMTB−RIFもしくはMTB−INH、又はMTB−RIF及びMTB−INHの同時感染の検出のために設計された、プライマー、プローブ、及びキットを含む。この検出方法は、同時にrpoB(ベータサブユニット原核生物RNAポリメラーゼ)、inhA(エノイル−アシルキャリアタンパク質レダクターゼ)、及びkatG(カタラーゼ−ペルオキシダーゼ)に関する標的MTB遺伝子内の一塩基多型(SNP)を特異的に同定するように設計されており、これは1回の試験でMTB−RIF及び/又はMTB−INH感染の検出及び識別を可能にする。例えば、MTBにおいてリファンピシンに対する耐性を与えるrboB遺伝子には、17個のSNPが存在し、これはrpoB 531L、rpoB 531W、rpoB 526L、rpoB 526Y、rpoB 526D、rpoB 526N、rpoB 513L、rpoB 513K、rpoB 513P、rpoB 522L、rpoB 522Q、rpoB 522W、rpoB 516V、rpoB 516Y、rpoB 533P、rpoB 511P、及びrpoB 526Rを含み;MTBにおいてイソニアジドに対する耐性を与えるinhA遺伝子には、3個のSNPが存在し、これはinhA−15T、inhA−8A、及びinhA−8Cを含み;並びに、MTBにおいてイソニアジドに対する耐性を与えるkatG遺伝子には、4個のSNPが存在し、これはkatG 315I、katG 315N、katG 315T、及びkatG 315T2を含む。
核酸増幅によるMTB−RIF及び/又はMTB−INH感染の診断は、MTB−RIF及び/又はMTB−INH感染を迅速且つ正確に検出する方法を提供する。試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの検出のためのリアルタイムアッセイが、本明細書において説明される。MTB−RIF及び/又はMTB−INHのrpoB、inhA、及びkatG標的核酸の検出のためのプライマー及びプローブが、かかるプライマー及びプローブを備える製品又はキットとして提供される。他の方法と比較した、MTB−RIF及び/又はMTB−INHの検出のためのリアルタイムPCRの増大した感受性、並びに試料汚染及び増幅産物のリアルタイム検出を含む、リアルタイムPCRの改善された特徴は、臨床検査室においてMTB−RIF及び/又はMTB−INH感染の慣習的診断のためにこの技術を実行することを実現可能にしている。
本開示は、例えば、rpoB、inhA、及びkatG核酸配列の1又は複数の部分を増幅することにより、MTB−RIF及び/又はMTB−INHを検出する方法を提供する。rpoB、inhA、及びkatGの核酸配列は、例えばGenBankにより入手可能である。具体的には、rpoB、inhA、及びkatG核酸分子標的を増幅し及び検出するためのプライマー及びプローブは、本開示の実施態様により提供される。
米国特許第4,683,202号、第4,683,195号、第4,800,159号、及び第4,965,188号は、従来型PCR技術を開示している。PCRは典型的には、選択された核酸鋳型(例えば、DNA又はRNA)に結合する、2種のオリゴヌクレオチドプライマーを使用する。一部の実施態様において有用なプライマーは、説明されたrpoB、inhA、及びkatG核酸配列内で核酸合成の開始点として作用することが可能であるオリゴヌクレオチドを含む。プライマーは、従来型方法による制限消化から精製することができるか、又は合成により作製することができる。プライマーは、最大の増幅効率のためには好ましくは1本鎖であるが、プライマーは二本鎖であることができる。二本鎖プライマーは、最初に変性され、すなわちこれらの鎖を分離するように処理される。2本鎖核酸を変性する一つの方法は、加熱によるものである。
FRET技術(例えば、米国特許第4,996,143号、第5,565,322号、第5,849,489号、及び第6,162,603号参照)は、ドナー蛍光部分と対応するアクセプター蛍光部分が、互いに特定の距離内に位置した場合に、2種の蛍光部分の間で、可視化できるか又はそうでなければ検出及び/又は定量することができるエネルギー移動が起こるという概念を基にしている。好適な波長の光放射によりドナーが励起される場合に、ドナーは典型的には、アクセプターへエネルギーを移動する。アクセプターは典型的には、異なる波長の光放射の形で、移動されたエネルギーを再放出する。
本開示は、生物学的試料又は非生物学的試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの存在又は非存在を検出する方法を提供する。本明細書に提供された方法は、試料夾雑、偽陰性、及び偽陽性の問題点を回避する。これらの方法は、複数のrpoB、inhA、及びkatGプライマーの対を使用し、試料からのrpoB、inhA、及びkatG標的核酸分子の一部を増幅すること、並びにFRET検出工程を含む、少なくとも1回のサイクル工程を行うことを含む。多回サイクル工程は、好ましくはサーマルサイクラーで実行される。本明細書記載の方法は、rpoB、inhA、及びkatG標的の存在を検出するために、rpoB、inhA、及びkatGプライマー及びプローブを使用し行うことができ、並びにrpoB、inhA、及びkatG標的中の説明されたSNPの検出は、試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの存在を示す。
本発明の実施態様は、MTB−RIF及び/又はMTB−INHを検出するための製品又はキットを更に提供する。製品は、rpoB、inhA、及びkatGを検出するために使用されるプライマー及びプローブを、好適な包装材料と一緒に含むことができる。MTB−RIF及び/又はMTB−INHの検出ための代表的プライマー及びプローブは、rpoB、inhA、及びkatG標的核酸分子にハイブリダイズすることが可能である。加えて、これらのキットは、固体支持体、緩衝液、酵素、及びDNA鎖などの、DNAの固定、ハイブリダイゼーション、及び検出に必要とされる好適に包装された試薬及び物質も含むことができる。プライマー及びプローブを設計する方法は、本明細書に開示されており、且つrpoB、inhA、及びkatG標的核酸分子を増幅及びハイブリダイズするプライマー及びプローブの代表例が、提供される。
(rpoB、inhA、及びkatGの例証的プローブを使用する、特異的SNPの検出)
例証的プローブを、rpoB 531L、rpoB 531W、rpoB 526L、rpoB 526Y、rpoB 526D、rpoB 526N、rpoB 513L、rpoB 513K、rpoB 513P、rpoB 522L、rpoB 522Q、rpoB 522W、rpoB 516V、rpoB 516Y、rpoB 533P、rpoB 511P、及びrpoB 526Rを含む、MTBにリファンピシン耐性を与えるrboB遺伝子中の17個のSNP;inhA−15T、inhA−8A、及びinhA−8Cを含む、MTBにイソニアジド耐性を与えるinhA遺伝子中の3個のSNP;並びに、katG 315I、katG 315N、katG 315T、及びkatG 315T2を含む、MTBにイソニアジド耐性を与えるkatG遺伝子中の4個のSNPを検出するプローブの能力について試験した。
Claims (17)
- 試料中のリファンピシン耐性結核菌(MTB)(MTB−RIF)及び/又はイソニアジド耐性MTB(MTB−INH)を検出する方法であって、
−試料を、少なくとも一組のrpoBプライマー、一組のinhAプライマー、及び一組のkatGプライマーと接触させ、もしrpoB、inhA、及びkatG標的核酸のいずれかが試料中に存在するならば、1又は複数の増幅産物を生成することを含む、増幅工程を実行すること、
−該1又は複数の増幅産物を、少なくとも以下を含む、複数の検出可能なrpoBプローブ、複数の検出可能なinhAプローブ、及び複数の検出可能なkatGプローブと接触させることを含む、ハイブリダイゼーション工程を実行すること、
−MTBにリファンピシン耐性を与える17個の一塩基多型SNPの1又は複数の検出のための17種のrpoBプローブ;
−MTBにイソニアジド耐性を与える3個のSNPの1又は複数の検出のための3種のinhAプローブ;及び
−MTBにイソニアジド耐性を与える4個のSNPの1又は複数の検出のための4種のkatGプローブ;並びに
−該1又は複数の増幅産物の存在又は非存在を検出すること
を含み、
ここで、該1又は複数の増幅産物の存在は、試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの存在の指標であり、且つ該1又は複数の増幅産物の非存在は、試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの非存在の指標であり;
ここで、該複数のrpoBプローブは、rpoB 531L、rpoB 531W、rpoB 526L、rpoB 526Y、rpoB 526D、rpoB 526N、rpoB 513L、rpoB 513K、rpoB 513P、rpoB 522L、rpoB 522Q、rpoB 522W、rpoB 516V、rpoB 516Y、rpoB 533P、rpoB 511P、及びrpoB 526Rを含む、MTBにリファンピシン耐性を与える17個のSNPの各々の検出のための、加水分解プローブを含み;
ここで、該複数のinhAプローブは、inhA−15T、inhA−8A、及びinhA−8Cを含む、MTBにイソニアジド耐性を与える3個のSNPの各々の検出のための加水分解プローブを含み;
ここで、該複数のkatGプローブは、katG 315I、katG 315N、katG 315T、及びkatG 315T2を含む、MTBにイソニアジド耐性を与える4個のSNPの各々の検出のための加水分解プローブを含む、
方法。 - −rpoBプローブが、配列番号1〜289及び437〜438、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含み;
−inhAプローブが、配列番号344〜409及び436、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含み;並びに
−katGプローブが、配列番号290〜343及び434〜435、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含む、請求項1記載の方法。 - 複数の検出可能なrpoB、inhA、及びkatGプローブの各々が、ドナー蛍光部分及び対応するアクセプター蛍光部分により標識され;
ここで、前記検出工程が、rpoB、inhA、及びkatGプローブの1又は複数のドナー蛍光部分とアクセプター蛍光部分の間の蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の存在又は非存在を検出することを含み、ここで蛍光放出の存在又は非存在は、試料中のMTB−RIF及び/又はMTB−INHの存在又は非存在の指標である、請求項1及び2のいずれか一項記載の方法。 - 前記増幅が、5’→3’ヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ酵素を使用する、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- 前記ドナー及びアクセプター蛍光部分が、互いに該プローブ上の8ヌクレオチド以下の範囲内に位置する、請求項3又は4のいずれか一項記載の方法。
- 前記アクセプター蛍光部分がクエンチャーである、請求項3〜5のいずれか一項記載の方法。
- リファンピシン耐性の結核菌(MTB)(MTB−RIF)及び/又はイソニアジド耐性のMTB(MTB−INH)の核酸を検出するためのキットであって:
−rpoB、inhA、及びkatG遺伝子標的の増幅に特異的なrpoB、inhA、及びkatGプライマーの複数のセットと、
−rpoB、inhA、及びkatG増幅産物の検出に特異的な、複数の検出可能なrpoB、inhA、及びkatGプローブであって、
−MTBにリファンピシン耐性を与える17個のSNPの1又は複数の検出のための17種のrpoBプローブ;
−MTBにイソニアジド耐性を与える3個のSNPの1又は複数の検出のための3種のinhAプローブ;並びに
−MTBにイソニアジド耐性を与える4個のSNPの1又は複数の検出のための4種のkatGプローブ
を含む、該複数の検出可能なrpoB、inhA、及びkatGプローブと
を備え、
ここで該複数のrpoBプローブは、rpoB 531L、rpoB 531W、rpoB 526L、rpoB 526Y、rpoB 526D、rpoB 526N、rpoB 513L、rpoB 513K、rpoB 513P、rpoB 522L、rpoB 522Q、rpoB 522W、rpoB 516V、rpoB 516Y、rpoB 533P、rpoB 511P、及びrpoB 526Rを含む、MTBにリファンピシン耐性を与える17個のSNPの各々の検出のための加水分解プローブを含み;
ここで該複数のinhAプローブは、inhA−15T、inhA−8A、及びinhA−8Cを含む、MTBにイソニアジド耐性を与える3個のSNPの各々の検出のための、加水分解プローブを含み;
ここで該複数のkatGプローブは、katG 315I、katG 315N、katG 315T、及びkatG 315T2を含む、MTBにイソニアジド耐性を与える4個のSNPの各々の検出のための、加水分解プローブを含む、
キット。 - −rpoBプローブが、配列番号1〜289及び437〜438、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含み、
−inhAプローブが、配列番号344〜409及び436、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含み、並びに
−katGプローブが、配列番号290〜343及び434〜435、又はその相補体からなる群から選択される核酸配列を含む、請求項7記載のキット。 - 前述の複数の検出可能なrpoB、inhA、及びkatGプローブの各プローブが、ドナー蛍光部分及び対応するアクセプター蛍光部分を含む、請求項7及び8のいずれか一項記載のキット。
- 前記アクセプター蛍光部分がクエンチャーである、請求項9記載のキット。
- ヌクレオシド三リン酸、核酸ポリメラーゼ、及び核酸ポリメラーゼの機能に必要な緩衝液を更に備える、請求項7〜10のいずれか一項記載のキット。
- 配列番号1〜409及び434〜438、又はその相補体からなる群から選択されるオリゴヌクレオチドの配列を含む、オリゴヌクレオチド。
- 前記オリゴヌクレオチドが、少なくとも1個の改変されたヌクレオチドを含む、請求項12記載のオリゴヌクレオチド。
- 前記オリゴヌクレオチドが、少なくとも1個の保存的に改変された変種を含む、請求項12及び13のいずれか一項記載のオリゴヌクレオチド。
- 前記オリゴヌクレオチドが40個以下のヌクレオチドを有する、請求項12〜14のいずれか一項記載のオリゴヌクレオチド。
- 1又は複数の検出可能な標識を更に含む、請求項12〜15のいずれか一項記載のオリゴヌクレオチド。
- 前記オリゴヌクレオチドが、少なくとも1個の標識部分及び/又は少なくとも1個のクエンチャー部分を含む、請求項12〜16のいずれか一項記載のオリゴヌクレオチド。
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