JP2019138811A - Microorganism analysis method - Google Patents

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晃代 加藤
Akiyo Kato
晃代 加藤
廣人 田村
Hiroto Tamura
廣人 田村
圭介 島
Keisuke Shima
圭介 島
裕子 福山
Hiroko Fukuyama
裕子 福山
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Abstract

To heighten sensitivity in a high mass region when a microorganism to be analyzed that includes Salmonella is analyzed using an MALDI-MS.SOLUTION: The present invention is a method for analyzing a microorganism using a matrix-assisted laser desorption-ionization mass spectrometer characterized in that Salmonella raised in a culture medium containing ciprofloxacin and a matrix material are mixed and a matrix-microorganism mixed solution is prepared, the matrix-microorganism mixed solution is dried and a matrix-microorganism mixed crystal is formed, and the matrix-microorganism mixed crystal is used in matrix-assisted laser desorption-ionization.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置(MALDI−MS)を用いた微生物の分析方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing microorganisms using a matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometer (MALDI-MS).

質量分析におけるイオン化法の1つであるマトリックス支援レーザ脱離イオン化(MALDI=Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)法は、レーザ光を吸収しにくい物質やタンパク質などレーザ光で損傷を受けやすい物質を分析するために、レーザ光で吸収し易く且つイオン化しやすいマトリックス物質を分析対象物質と混合し、これにレーザ光を照射することで分析対象物質をイオン化する手法である。一般にマトリックス物質は溶液として分析対象物質と混合され、このマトリックス溶液が分析対象物質を取り込む。そして、乾燥させることによって溶液中の溶媒が気化し、分析対象物質を含んだ結晶が形成される。これにレーザ光を照射すると、マトリックス物質がレーザ光のエネルギーを吸収して急速に加熱され、気化する。その際、分析対象物質もマトリックス物質とともに気化し、その過程で分析対象物質がイオン化される。   Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization (MALDI), which is one of the ionization methods in mass spectrometry, analyzes materials that are difficult to absorb laser light and materials that are easily damaged by laser light, such as proteins. Therefore, this is a technique in which a matrix substance that is easily absorbed by laser light and is easily ionized is mixed with an analysis target substance, and this is irradiated with laser light to ionize the analysis target substance. In general, the matrix substance is mixed with the substance to be analyzed as a solution, and the matrix solution takes in the substance to be analyzed. And by making it dry, the solvent in a solution vaporizes and the crystal | crystallization containing the to-be-analyzed substance is formed. When this is irradiated with laser light, the matrix material absorbs the energy of the laser light and is rapidly heated and vaporized. At that time, the analysis target substance is vaporized together with the matrix substance, and the analysis target substance is ionized in the process.

こうしたMALDI法を利用した質量分析装置(MALDI−MS)は、タンパク質などの高分子化合物をあまり解離させることなく分析することが可能であり、しかも微量分析にも好適であることから、生命科学の分野で広く利用されている。生命科学分野におけるMALDI−MSの利用の一つに、MALDI−MSを用いた微生物の同定がある。これは、被検微生物を用いて得られたマススペクトルパターンに基づいて微生物の同定を行う方法であり、短時間で分析結果を得ることができることから、簡便且つ迅速な微生物の同定が可能である。   A mass spectrometer (MALDI-MS) using such a MALDI method can analyze a polymer compound such as a protein without causing significant dissociation, and is also suitable for trace analysis. Widely used in the field. One use of MALDI-MS in the life science field is identification of microorganisms using MALDI-MS. This is a method for identifying microorganisms based on a mass spectrum pattern obtained using a test microorganism. Since analysis results can be obtained in a short time, it is possible to easily and quickly identify microorganisms. .

サルモネラはグラム陰性通性嫌気桿菌の腸内細菌科に属し、食中毒の代表的な原因細菌の一つとして知られている。サルモネラ属にはSalmonella (以下「S.」と略すこともある)enterica、S. bongoriとS. subterraneaの3つの菌種が属し、さらにS. entericaは6つの亜種に分類される。食中毒を引き起こす病原性サルモネラの多くは S. entericaに属し、その亜種は多数の血清型に分類される。サルモネラ属菌の菌種や亜種、血清型の判別は、食中毒の感染経路の解明及び感染防止に重要であることから、近年、MALDI−MSを用いたサルモネラ属菌の識別が試みられている。   Salmonella belongs to the Enterobacteriaceae family of Gram-negative facultative anaerobes and is known as one of the leading causative bacteria for food poisoning. The Salmonella genus includes Salmonella (sometimes abbreviated as “S.”) enterica, S. bongori and S. subterranea, and S. enterica is further classified into six subspecies. Many pathogenic Salmonella that cause food poisoning belong to S. enterica, and its variants are classified into a number of serotypes. Discrimination of Salmonella species, subspecies, and serotypes is important for elucidating the route of infection of food poisoning and preventing infection. In recent years, attempts have been made to identify Salmonella species using MALDI-MS. .

ところで、微生物を含む試料をMALDI−MSで分析すると、質量電荷比m/z 15000以上の高質量領域(又は高質量電荷比領域)の感度が低く、マススペクトルの信頼性、正確性が低くなることが知られている。サルモネラ属菌の識別に有効なマーカータンパク質の多くは質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域にあるため、現在のMALDI−MSを用いた微生物の分析技術では、サルモネラ属菌の同定を正確に行うことができない。   By the way, when a sample containing microorganisms is analyzed by MALDI-MS, the sensitivity in a high mass region (or high mass to charge ratio region) having a mass to charge ratio of m / z 15000 or more is low, and the reliability and accuracy of the mass spectrum are low. It is known. Many of the marker proteins that are effective for distinguishing Salmonella are in the high-mass region with a mass-to-charge ratio of m / z 10000 or more. Therefore, the current analysis technology for microorganisms using MALDI-MS accurately identifies Salmonella. Can not do.

これに対して、従来より様々なアプローチでMALDI−MSの感度を改善するための研究・開発がなされており、その一つに、マトリックス溶液と分析対象物質を混合してマトリックス・対象物混合溶液を調製する際に、さらに別の物質をマトリックス添加剤として添加する方法がある。   On the other hand, research and development for improving the sensitivity of MALDI-MS has been made by various approaches from the past, and one of them is to mix the matrix solution and the substance to be analyzed to mix the matrix / object mixture solution. There is a method in which another substance is added as a matrix additive in the preparation.

例えば、非特許文献1、2には、マトリックス添加剤として界面活性剤を用いることにより、微生物を含む試料をMALDI−MSで分析したときの感度を改善できることが記載されている。これらの文献に記載されている方法では、被検微生物を含む溶液(被検微生物溶液)をサンプルプレートに塗布し、その上に界面活性剤を滴下した後、さらにその上にマトリックス溶液を滴下し、試料を調製する。界面活性剤は、被検微生物溶液のマトリックス溶液への溶解性を高めるために用いられている。   For example, Non-Patent Documents 1 and 2 describe that by using a surfactant as a matrix additive, the sensitivity when a sample containing microorganisms is analyzed by MALDI-MS can be improved. In the methods described in these documents, a solution containing a test microorganism (test microorganism solution) is applied to a sample plate, a surfactant is dropped on the sample plate, and a matrix solution is further dropped on the sample plate. Prepare a sample. The surfactant is used to increase the solubility of the test microorganism solution in the matrix solution.

また、例えば特許文献1及び非特許文献3には、マトリックス物質である2, 5-ジヒドロキシ安息香酸(DHB)に、マトリックス添加剤としてメチレンジホスホン酸(MDPNA)を添加することにより、分析対象であるリン酸化ペプチドを高い感度で検出できることが記載されている。上記文献に記載されている方法では、サンプルプレートにリン酸化ペプチドを含む溶液、マトリックス添加剤溶液、及びマトリックス溶液を順に滴下した後、これらを乾燥させることで試料を調製した後、この試料をMALDI−MSを用いて分析する。   For example, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 3, by adding methylene diphosphonic acid (MDPNA) as a matrix additive to 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) which is a matrix substance, It is described that a certain phosphorylated peptide can be detected with high sensitivity. In the method described in the above document, a solution containing a phosphorylated peptide, a matrix additive solution, and a matrix solution are dropped onto a sample plate in this order, and a sample is prepared by drying them, and then the sample is MALDI. -Analyze using MS.

さらに、非特許文献4には、液体クロマトグラフ(LC)とMALDI−MSとを組み合わせたLC−MALDI−MSを用いたペプチド分析において、マトリックス添加剤であるMDPNAを、マトリックス物質であるDHBとともに使用することが記載されている。同文献によると、MDPNAを用いることにより、脱塩効果により、ペプチドピークのシグナル抑制効果が軽減されるため、ペプチド由来のピークを高感度に検出することができる。   Furthermore, Non-Patent Document 4 uses MDPNA, which is a matrix additive, together with DHB, which is a matrix substance, in peptide analysis using LC-MALDI-MS, which is a combination of liquid chromatograph (LC) and MALDI-MS. It is described to do. According to this document, by using MDPNA, the signal suppression effect of the peptide peak is reduced by the desalting effect, so that the peptide-derived peak can be detected with high sensitivity.

特開2009-121857号公報JP 2009-121857 JP

J. Am. Soc. Mass. Spectrom., 2005年, Vol.16, pp.1422-1426J. Am. Soc. Mass. Spectrom., 2005, Vol.16, pp.1422-1426 Rapid Commun. Mass Spectrom., 1999年, Vol.13, pp.1067-1071Rapid Commun. Mass Spectrom., 1999, Vol.13, pp.1067-1071 Rapid Commun. Mass Spectrom., 2008年, Vol.22, pp.1109-1116Rapid Commun. Mass Spectrom., 2008, Vol.22, pp.1109-1116 Mass Spectrometry, 2014年, A0031Mass Spectrometry, 2014, A0031 Journal of Applied Microbiology, 2012, 113, 192-199Journal of Applied Microbiology, 2012, 113, 192-199 Micobiology, 2013, 159, 2049-2057Micobiology, 2013, 159, 2049-2057 Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2006, 50, 949-954Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2006, 50, 949-954 J. Bacteriol. March 2005 vol. 187 no. 5 1763-1772J. Bacteriol. March 2005 vol. 187 no. 5 1763-1772 Applied and Environmental Microbiology, 2014, 80, 2928-2940Applied and Environmental Microbiology, 2014, 80, 2928-2940 J. Biomed. Biotechnol., 2010, 123460J. Biomed. Biotechnol., 2010, 123460

上述した従来の方法は、いずれも、分析対象物質の検出感度の改善がみられるものの、やはり、質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域の感度が低く、サルモネラ属菌の菌種や亜種、血清型を正確に識別する技術として不十分であった。   Although all of the conventional methods described above have improved the detection sensitivity of the analyte, the sensitivity in the high mass region with a mass-to-charge ratio of m / z 10000 or more is still low, and the species and subtype of Salmonella spp. It was insufficient as a technique for accurately identifying species and serotypes.

本発明が解決しようとする課題は、サルモネラ属菌を含む被検微生物試料をMALDI−MSを用いて分析したときの高質量領域の感度を高めることであり、特に、従来法以上の感度向上することが、目的である。   The problem to be solved by the present invention is to increase the sensitivity of a high mass region when a test microorganism sample containing Salmonella is analyzed using MALDI-MS, and in particular, the sensitivity is improved over the conventional method. That is the purpose.

上記課題を解決するために成された本発明は、マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置を用いて微生物を分析する方法であって、
シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌と、マトリックス物質を混合してマトリックス・微生物混合溶液を作製し、
前記マトリックス・微生物混合溶液を乾燥させてマトリックス・微生物混合結晶を形成し、
前記マトリックス・微生物混合結晶をマトリックス支援レーザ脱離イオン化の際に使用することを特徴とする。
The present invention made to solve the above problems is a method for analyzing microorganisms using a matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometer,
Mixing Salmonella spp., Grown in a medium containing ciprofloxacin, with a matrix substance to produce a matrix / microbe mixed solution,
The matrix / microbe mixed solution is dried to form a matrix / microbe mixed crystal,
The matrix / microorganism mixed crystal is used in matrix-assisted laser desorption / ionization.

シプロフロキサシン(CP)は抗生物質として知られ、グラム陰性菌及びグラム陽性菌のいずれのバクテリアにも活性を示す。CPは、DNAの複製を阻害することでバクテリアの細胞分裂を抑制し、それにより抗菌作用を示す。このため、CPは、細胞培養においてマイコプラズマの感染対応などのために用いられている。一方、CPが、細菌のSodA(Superoxide dismutase)の遺伝子発現を誘導するとの報告がある。例えば非特許文献5には、CPが、大腸菌のSodAの遺伝子発現を誘導することが示されている。また、非特許文献6には、CPに対するサルモネラ属菌のSodAの反応に、薬剤トランスポーターに関与する遺伝子発現制御に重要なBaeSR制御機構(非特許文献8)が関与していることが示されている。さらに、非特許文献7では、CPと反応させると、細菌(バクテリア)の細胞中の活性酸素が増加する機構が、大腸菌を用いて解明されている。さらにまた、非特許文献9では、CPを添加した寒天培地で志賀毒素産生性大腸菌(STEC)菌株を培養することにより志賀毒素2(Stx2)が過剰に発現されて、STEC菌株が増殖することが示されている。   Ciprofloxacin (CP) is known as an antibiotic and is active against both gram-negative and gram-positive bacteria. CP inhibits bacterial cell division by inhibiting DNA replication, thereby exhibiting antibacterial action. For this reason, CP is used to cope with infection with mycoplasma in cell culture. On the other hand, it has been reported that CP induces the gene expression of bacterial SodA (Superoxide dismutase). For example, Non-Patent Document 5 shows that CP induces gene expression of SodA in E. coli. Non-Patent Document 6 shows that the BaeSR control mechanism (Non-patent Document 8) important for the control of gene expression involved in drug transporters is involved in the reaction of Salmonella SodA to CP. ing. Furthermore, in Non-Patent Document 7, the mechanism by which reactive oxygen in bacteria cells increases when reacted with CP has been elucidated using E. coli. Furthermore, in Non-Patent Document 9, Shiga toxin 2 (Stx2) is excessively expressed by culturing Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) strain on an agar medium supplemented with CP, and the STEC strain may proliferate. It is shown.

上述した非特許文献5〜7、9の知見を参考に本発明者が鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったものであり、CPを含む培地で生育させたサルモネラ属菌を被検微生物として用いることにより、サルモネラ属菌のマーカータンパク質の一つであるSodA等を多く含むマトリックス・微生物混合結晶を得ることができる。そして、そのようなマトリックス・微生物混合結晶をMALDI−MSを用いて分析することにより、サルモネラ属菌のマーカータンパク質由来のピークが含まれる、高質量領域の感度を高めることができる。   As a result of the present inventor's extensive research with reference to the findings of Non-Patent Documents 5 to 7 and 9 described above, the present invention has been achieved, and Salmonella spp. Grown on a medium containing CP are tested microorganisms. As a result, a matrix / microorganism mixed crystal containing a large amount of SodA, which is one of the marker proteins of the genus Salmonella, can be obtained. And the sensitivity of a high mass area | region where the peak derived from the marker protein of Salmonella genus bacteria is contained can be improved by analyzing such a matrix and microorganism mixed crystal using MALDI-MS.

なお、上述した非特許文献9では、MALDI−MSで分析した結果を用いて、CP添加培地を用いてSTEC菌株を培養することの評価が行われているが、同文献に記載のMALDI−MSを用いた分析方法と本発明とでは、試料の調製方法が異なる。すなわち、非特許文献9では、サンプルプレ−ト上に試料懸濁液を0.5μL滴下し、これを乾燥させた後、マトリックス溶液を0.5μL滴下し、さらに乾燥させた後、MALDI−MS測定している。前記マトリックス溶液は、33%のアセトニトリル(ACN)及び0.2%のトリフルオロ酢酸(TFA)を含む水溶液(非特許文献10)に、マトリックス物質であるシナピン酸(SA)を10mg/mLの濃度となるように溶解したものが用いられている。また、寒天培地に含まれるCPの好適な濃度範囲は10〜60ng/mLであることが示されている。
しかしながら、非特許文献9では、MALDI−TOF/TOFを用いたMS/MS測定が行われており、m/z 7821、m/z 5291等、質量電荷比m/z 10000以下の領域にあるペプチドマーカーを用いて志賀毒素2(Stx2)を同定している。つまり、非特許文献9に記載の方法と本発明とでは、分析対象となる微生物の種類(菌種)やMALDI−MSを用いた分析の対象となる質量電荷比の領域が異なることから、当然に試料の調製方法も異なる。
In Non-Patent Document 9 described above, evaluation of culturing a STEC strain using a CP-added medium is performed using the results of analysis by MALDI-MS, but MALDI-MS described in the same document is performed. The method for preparing the sample differs between the analysis method using the method and the present invention. That is, in Non-Patent Document 9, 0.5 μL of a sample suspension is dropped on a sample plate and dried, and then 0.5 μL of a matrix solution is dropped and further dried, followed by MALDI-MS measurement. ing. The matrix solution is an aqueous solution containing 33% acetonitrile (ACN) and 0.2% trifluoroacetic acid (TFA) (Non-Patent Document 10), and sinapinic acid (SA), which is a matrix substance, at a concentration of 10 mg / mL. What was melt | dissolved so that it may become is used. Moreover, it is shown that the suitable concentration range of CP contained in an agar medium is 10-60 ng / mL.
However, in Non-Patent Document 9, MS / MS measurement using MALDI-TOF / TOF is performed, and peptides in the area of mass / charge ratio m / z 10000 or less, such as m / z 7821, m / z 5291, etc. Shiga toxin 2 (Stx2) has been identified using a marker. That is, the method described in Non-Patent Document 9 and the present invention have different types of microorganisms (bacterial species) to be analyzed and mass-to-charge ratio regions to be analyzed using MALDI-MS. The sample preparation method is also different.

また、CPは、サルモネラのSodAの遺伝子発現を誘導する一方で、サルモネラ属菌に対して抗菌作用を示すことから、培地に添加するCPの量は、SodAの遺伝子発現の誘導作用と抗菌作用を比較考量して決定することが重要である。
本発明者は、培地に添加するCPの量を1〜1000ng/mLの範囲で段階的に変化させて、サルモネラ属菌のテスト用6菌株(Typhimurium, NBRC 13245、Enteritidis, NBRC 3313、Thompson, ATCC BAA-1738、Choleraesuis, NBRC 105684、Infantis, jfrlSe 1402-4、Orion, jfrlSe 1402-15)の培養実験を行ったところ、CP濃度が100ng/mL以上では生育阻害がみられた。また、サルモネラ属菌のテスト用6菌株のうち、一部の血清型(Choleraesuis、Thompson、等)では培地中のCP濃度が10ng/mLでも生育阻害が起こることが確認された。
In addition, CP induces Salmonella SodA gene expression, while it exhibits antibacterial activity against Salmonella spp., So the amount of CP added to the medium has the effect of inducing SodA gene expression and antibacterial activity. It is important to make comparative decisions.
The present inventor changed the amount of CP added to the medium stepwise in the range of 1 to 1000 ng / mL, and tested six strains for the test of Salmonella (Typhimurium, NBRC 13245, Enteritidis, NBRC 3313, Thompson, ATCC). BAA-1738, Choleraesuis, NBRC 105684, Infantis, jfrlSe 1402-4, Orion, jfrlSe 1402-15) were subjected to culture experiments, and growth inhibition was observed at CP concentrations of 100 ng / mL or higher. Moreover, it was confirmed that some serotypes (Choleraesuis, Thompson, etc.) out of 6 Salmonella test strains inhibit growth even when the CP concentration in the medium is 10 ng / mL.

従って、本発明においては、前記サルモネラ属菌が、1ng/mL〜10ng/mLのCPを含む培地で生育したものであることが好ましい。
上記濃度のCPを含む培地であれば、少なくともサルモネラ属菌の代表的な6菌株を問題なく生育させることができる。
Therefore, in the present invention, the Salmonella spp. Preferably grows in a medium containing 1 ng / mL to 10 ng / mL CP.
If it is a culture medium containing CP of the said density | concentration, at least 6 typical strains of Salmonella genus bacteria can be grown without a problem.

この場合、前記シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌と、アルキルホスホン酸及び界面活性剤の少なくとも一方である添加剤と前記マトリックス物質とを混合したマトリックス・添加剤混合溶液を混合して、マトリックス・微生物混合溶液を作製すると、さらに、MALDI−MSの感度が向上する。   In this case, a matrix / additive mixed solution obtained by mixing Salmonella spp. Grown on a medium containing ciprofloxacin with an additive that is at least one of alkylphosphonic acid and a surfactant and the matrix substance is mixed. When the matrix / microbe mixed solution is prepared, the sensitivity of MALDI-MS is further improved.

すなわち、アルキルホスホン酸は、タンパク質が含まれる試料をMALDI−MSを用いて分析する際に、アルカリ金属付加イオン([M+Na]、[M+K]等)の生成を抑制することができる。従って、サルモネラ属菌のマーカータンパク質由来のピーク(マーカーピーク)のS/N比が向上することが期待できる。アルキルホスホン酸としては、ホスホン酸基を1個含む、ホスホン酸(Phosphonic acid)、メチルホスホン酸(Methylphosphonic acid)、フェニールホスホン酸(Phenylphosphonic acid)、1-ナフチルメチルホスホン酸(1-Naphthylmethylphosphonic acid)などが挙げられ、ホスホン酸基を2個以上含む化合物として、メチレンジホスホン酸(Methylenediphosphonic acid)、エチレンジホスホン酸(Ethylenediphosphonic acid)、エタン-1-ヒドロキシ-1,1-ジホスホン酸(Ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid)、ニトリロトリホスホン酸(Nitrilotriphosphonic acid)、エチレンジアミノテトラホスホン酸(Ethylenediaminetetraphosphonic acid)などが挙げられるが、本発明の好ましい形態としては、アルキルホスホン酸としてメチレンジホスホン酸(MDPNA)を用いることができる。 That is, alkylphosphonic acid can suppress the formation of alkali metal addition ions ([M + Na] + , [M + K] +, etc.) when a sample containing a protein is analyzed using MALDI-MS. Therefore, it can be expected that the S / N ratio of the peak (marker peak) derived from the marker protein of Salmonella is improved. Examples of the alkylphosphonic acid include one phosphonic acid group, phosphonic acid, methylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, 1-naphthylmethylphosphonic acid, and the like. As compounds containing two or more phosphonic acid groups, methylenediphosphonic acid, ethylene diphosphonic acid, ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid (Ethane-1-hydroxy-) 1,1-diphosphonic acid), nitrilotriphosphonic acid, ethylenediaminotetraphosphonic acid, and the like. Preferred embodiments of the present invention include methylenediphosphonic acid (MDPNA) as alkylphosphonic acid. Can be used.

また、界面活性剤は、主に微生物の構成成分の溶解性を向上するために用いられる。従って、マトリックス・微生物混合結晶に含まれるマーカータンパク質の量を増やすことができるため、マーカーピークの検出強度が向上することが期待できる。界面活性剤としては、膜タンパク質など、細胞中のタンパク質の抽出に用いられる界面活性剤を挙げることができ、特にタンパク質を変性させずに抽出することができる界面活性剤を用いることが好ましい。このような界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤である、デシル−β−D−マルトピラノシド(decyl-β-D-maltopyranoside(DMP))、N−デシル−β−D−マルトピラノシド(N-decyl-β-D-maltopyranoside)、N−オクチル−β−D−グラクトピラノシド(N-octyl-β-D-glactopyranoside)、N−ドデシル−β−D−マルトシド(N-dodecyl-β-D-maltoside)、N−オクチル−β−D−グルコピラノシド(N-octyl-β-D-glucopyranoside)などが挙げられ、両イオン性界面活性剤である、two zwitterionic surfactants、N,N−ジメチルドデシルアミン−N−オキシド(N,N-dimethyldodecylamine-N-oxide)、zwittergent 3-12などが挙げられるが、本発明の好ましい形態としては、界面活性剤としてDMPを用いることができる。   The surfactant is mainly used to improve the solubility of the constituent components of the microorganism. Therefore, since the amount of marker protein contained in the matrix / microorganism mixed crystal can be increased, it can be expected that the detection intensity of the marker peak is improved. Examples of the surfactant include surfactants used for extraction of proteins in cells such as membrane proteins, and it is particularly preferable to use surfactants that can extract proteins without denaturing them. Examples of such surfactants include decyl-β-D-maltopyranoside (DMP), N-decyl-β-D-maltopyranoside (N—), which are nonionic surfactants. decyl-β-D-maltopyranoside), N-octyl-β-D-gractopyranoside (N-octyl-β-D-glactopyranoside), N-dodecyl-β-D-maltoside (N-dodecyl-β- D-maltoside), N-octyl-β-D-glucopyranoside, and the like, zwitterionic surfactants, N, N-dimethyldodecylamine, which are amphoteric surfactants -N-oxide (N, N-dimethyldodecylamine-N-oxide), zwittergent 3-12, etc. are mentioned, As a preferable form of the present invention, DMP can be used as a surfactant.

また、マトリックス・微生物混合溶液を構成するマトリックス物質は、分析対象となる微生物の種類や微生物の同定レベル(科、属、種、亜種、病原型、血清型、株等)に応じた適宜の物質を選択することができる。そのようなマトリックス物質として、シナピン酸(Sinapinic acid (SA))、α-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸 (α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA))、フェルラ酸(ferulic acid (FA))などが挙げられるが、本発明の好ましい形態としては、マトリックス物質としてSAを用いることができる。一般に、SAは、MALDI分析において、タンパク質などの高質量分子の分析に有効であることが知られている。   In addition, the matrix substance that constitutes the matrix / microbe mixed solution is appropriately selected according to the type of microorganism to be analyzed and the identification level of the microorganism (family, genus, species, subspecies, pathogenic type, serotype, strain, etc.). A substance can be selected. As such matrix substances, sinapinic acid (SA), α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), ferulic acid (FA) In a preferred embodiment of the present invention, SA can be used as the matrix material. In general, SA is known to be effective for analysis of high-mass molecules such as proteins in MALDI analysis.

さらに、前記マトリックス・添加剤混合溶液は、50%のアセトニトリルと0.6%のトリフルオロ酢酸を含む溶液に、マトリックス物質であるシナピン酸を25mg/mL、アルキルホスホン酸であるメチレンジホスホン酸を1%、界面活性剤であるデシル−β−D−マルトピラノシドを1mM、含むように混合して作製することができる。   Further, the matrix / additive mixture solution is prepared by adding 25 mg / mL of sinapinic acid as a matrix substance and methylene diphosphonic acid as an alkylphosphonic acid to a solution containing 50% acetonitrile and 0.6% trifluoroacetic acid. It can be prepared by mixing so as to contain 1% of decyl-β-D-maltopyranoside which is 1% of a surfactant.

さらにまた、前記マトリックス・微生物混合溶液は、前記シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌のコロニーを前記マトリックス・添加剤混合溶液に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液とすることができる。   Furthermore, the matrix / microbe mixed solution may be a matrix / microbe suspension obtained by suspending Salmonella colonies grown in a medium containing the ciprofloxacin in the matrix / additive mixed solution. .

この場合、サンプルプレート上に、マトリックス物質であるシナピン酸を25mg/mL含むエタノール溶液、あるいはシナピン酸のエタノ−ル飽和溶液を0.5μL滴下し、これを乾燥させた後、その上に、前記マトリックス微生物懸濁液を1.2μL滴下して乾燥させて前記マトリックス・微生物混合結晶を形成することが好ましい。   In this case, 0.5 μL of an ethanol solution containing 25 mg / mL of sinapinic acid as a matrix substance or a saturated ethanolic solution of sinapinic acid was dropped on the sample plate and dried, and then, It is preferable that 1.2 μL of the matrix microorganism suspension is dropped and dried to form the matrix / microorganism mixed crystal.

また、本発明の微生物分析方法は、被検微生物であるサルモネラ属菌について得られたマススペクトルのうち質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域を含む質量域のマススペクトルパターンを、データベースに格納されているマススペクトルパターンと比較した結果に基づいて前記サルモネラ属菌の同定を行うことが好ましい。   Further, the microorganism analysis method of the present invention uses a mass spectrum pattern of a mass region including a high mass region having a mass-to-charge ratio of m / z 10,000 or more among mass spectra obtained for Salmonella spp. It is preferable to identify the Salmonella genus based on the result of comparison with the stored mass spectrum pattern.

本発明に係る微生物分析方法によれば、サルモネラ属菌をMALDI−MSで分析するときの高質量領域における感度が向上する。   According to the microorganism analysis method of the present invention, the sensitivity in the high mass region when Salmonella is analyzed by MALDI-MS is improved.

被検微生物としてサルモネラ・エンテリカ(血清型 Orion, jfrlSe 1402-15)を用いた実施例1で得られたマーカータンパク質SodA由来のピークを含む領域のマススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum of the area | region containing the peak derived from the marker protein SodA obtained in Example 1 which used Salmonella enterica (serotype Orion, jfrlSe 1402-15) as a test microorganism. 被検微生物としてサルモネラ・エンテリカ(血清型 Infantis, jfrlSe 1402-4)を用いた実施例1で得られたマーカータンパク質S7由来のピークを含む領域のマススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum of the area | region containing the peak derived from marker protein S7 obtained in Example 1 which used Salmonella enterica (serotype Infantis, jfrlSe 1402-4) as a test microorganism. 被検微生物としてサルモネラ・エンテリカ(血清型 Infantis, jfrlSe 1402-4)を用いた実施例1で得られたマーカータンパク質L17由来のピークを含む領域のマススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum of the area | region containing the peak derived from the marker protein L17 obtained in Example 1 which used Salmonella enterica (serotype Infantis, jfrlSe 1402-4) as a test microorganism. 被検微生物としてサルモネラ・エンテリカ(血清型 Orion, jfrlSe 1402-15)を用いた実施例2で得られたマーカータンパク質SodA由来のピークを含む領域のマススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum of the area | region containing the peak derived from marker protein SodA obtained in Example 2 which used Salmonella enterica (serotype Orion, jfrlSe 1402-15) as a test microorganism. 被検微生物としてサルモネラ・エンテリカ(血清型 Enteritidis, NBRC 3313)を用いた実施例2で得られたマーカータンパク質SodA由来のピークを含む領域のマススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum of the area | region containing the peak derived from the marker protein SodA obtained in Example 2 using Salmonella enterica (serotype Enteritidis, NBRC 3313) as a test microorganism.

本発明に係る微生物分析方法では、CPを含む培地で生育したサルモネラ属菌と、マトリックス物質を混合してマトリックス・微生物混合溶液を作製し、該マトリックス・微生物混合溶液を乾燥させてマトリックス・微生物混合結晶を形成し、このマトリックス・微生物混合結晶をMALDI−MSにセットして質量分析を実行することによりマススペクトルを得る。そして、得られたマススペクトルをデータベースに格納されているマススペクトルパターンと比較することにより、サルモネラ属菌である被検微生物の種類(種、亜種、病原型、血清型、株等)を同定することができる。詳しくは後述するように、本発明に係る微生物分析方法では、得られたマススペクトルのうち、特に質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域において高い感度で微生物の分子量情報を得ることができるため、該高質量領域に存在するマーカーピークを高感度に検出することができる。   In the microorganism analysis method according to the present invention, a matrix / microbe mixed solution is prepared by mixing Salmonella spp. Grown on a medium containing CP and a matrix substance, and the matrix / microbe mixed solution is dried to mix the matrix / microorganism. A mass spectrum is obtained by forming a crystal and setting the matrix / microorganism mixed crystal in MALDI-MS to perform mass spectrometry. Then, by comparing the obtained mass spectrum with the mass spectrum pattern stored in the database, the type (species, subspecies, pathogenic type, serotype, strain, etc.) of the test microorganism that is a genus Salmonella is identified. can do. As will be described in detail later, in the microorganism analysis method according to the present invention, it is possible to obtain the molecular weight information of microorganisms with high sensitivity, particularly in a high mass region having a mass-to-charge ratio of m / z 10,000 or more, among the obtained mass spectra. Therefore, the marker peak existing in the high mass region can be detected with high sensitivity.

MALDI−MSとしては、MALDI飛行時間型質量分析装置(MALDI−TOF
MS)を用いることが好ましい。MALDI−TOFMSは測定可能な質量電荷比の範囲が非常に広いため、微生物の構成成分であるタンパク質のような高質量分子の分析に適したマススペクトルを取得することができる。
MALDI-MS includes a MALDI time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOF
MS) is preferably used. Since MALDI-TOFMS has a very wide range of mass-to-charge ratios that can be measured, a mass spectrum suitable for analysis of high-mass molecules such as proteins that are constituents of microorganisms can be obtained.

以下、本発明に係る微生物分析方法を実施例1〜12によって説明するが、これらは単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the microorganisms analysis method concerning the present invention is explained by Examples 1-12, these are only illustrations and the present invention is not limited to these.

<1.サルモネラ属菌の培養>
(1) エタノール中にシプロフロキサシン(CP、シグマ・アルドリッチ・ジャパン合同会社)を10mg/mL含むエタノール溶液を作製し、このエタノール溶液を水で1000倍希釈して(希釈倍率:1/1000)、CPを10μg/mL含む溶液(CP添加溶液)を作製した。また、エタノールを水で1000倍希釈(希釈倍率:1/1000)した溶液(CP非添加溶液)を作製した。
(2) LB寒天培地100mLに対しCP添加溶液を10μL加えて混合した培地(CP添加培地)、及びLB寒天培地100mLに対しCP非添加溶液を10μL加えて混合した培地(CP非添加培地)をそれぞれ作製し、これら培地をそれぞれ無菌的に複数のシャーレに適量ずつ撒き、サルモネラ属菌生育用の寒天培地とした。この培地のCP濃度は約1ng/mLである。
(3) (2)の各シャーレに、2種類のサルモネラ属菌(血清型Orion, jfrlSe 1402-15、及び血清型Infantis, jfrlSe 1402-4)のいずれかを塗布し、それぞれ37℃で20時間培養した。
<1. Culture of Salmonella spp.>
(1) An ethanol solution containing 10 mg / mL of ciprofloxacin (CP, Sigma-Aldrich Japan GK) in ethanol is prepared, and this ethanol solution is diluted 1000 times with water (dilution ratio: 1/1000). ), And a solution (CP addition solution) containing 10 μg / mL of CP. Moreover, a solution (CP non-added solution) in which ethanol was diluted 1000 times with water (dilution ratio: 1/1000) was prepared.
(2) A medium (CP-added medium) prepared by adding 10 μL of CP-added solution to 100 mL of LB agar medium, and a medium (CP-free medium) prepared by adding 10 μL of CP-free solution to 100 mL of LB agar medium. Each medium was prepared, and each medium was aseptically seeded in a plurality of petri dishes to prepare agar medium for growing Salmonella. The CP concentration of this medium is about 1 ng / mL.
(3) Apply one of the two Salmonella species (serotype Orion, jfrlSe 1402-15, and serotype Infantis, jfrlSe 1402-4) to each petri dish of (2) at 20 ° C for 20 hours. Cultured.

<2.マトリックス溶液の作製>
以下の2種類のマトリックス溶液を作製した。
(1) エタノールにマトリックス物質であるシナピン酸(SA、和光純薬工業株式会社)を25mg/mL含むように溶解して、マトリックス溶液(飽和溶液)を作製した。このマトリックス溶液を「SA−1」とする。
(2) 50%のアセトニトリル(ACN)と0.6%のトリフルオロ酢酸(TFA)を含む水溶液に、SAを25mg/mL含むように溶解して、マトリックス溶液を作製した。このマトリックス溶液を「SA−2」とする。
<2. Preparation of matrix solution>
The following two types of matrix solutions were prepared.
(1) A matrix solution (saturated solution) was prepared by dissolving 25 mg / mL of sinapinic acid (SA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a matrix substance, in ethanol. This matrix solution is designated as “SA-1.”
(2) A matrix solution was prepared by dissolving 25 mg / mL of SA in an aqueous solution containing 50% acetonitrile (ACN) and 0.6% trifluoroacetic acid (TFA). This matrix solution is designated as “SA-2”.

<3.マトリックス・微生物懸濁液の調製>
マトリックス溶液SA−2を10μL、チューブに入れ、そこに、シャーレで培養したサルモネラのコロニー2〜3個分を懸濁し、マトリックス・試料懸濁液を作製した。
<3. Preparation of matrix / microbe suspension>
10 μL of the matrix solution SA-2 was placed in a tube, and 2 to 3 Salmonella colonies cultured in a petri dish were suspended therein to prepare a matrix / sample suspension.

<4.MALDI−MSによる分析>
(1) MALDI用サンプルプレートに、マトリックス溶液SA−1を0.5μL滴下し、乾燥させた。
(2) 続いて、サンプルプレート上にマトリックス・試料懸濁液を1.2 μL滴下し、乾燥させた。
(3) (2)で得られたマトリックス・微生物混合結晶を、MALDI−MSにセットして分析した。
<4. Analysis by MALDI-MS>
(1) 0.5 μL of the matrix solution SA-1 was dropped on a MALDI sample plate and dried.
(2) Subsequently, 1.2 μL of the matrix / sample suspension was dropped onto the sample plate and dried.
(3) The matrix / microorganism mixed crystal obtained in (2) was set in MALDI-MS and analyzed.

MALDI−MSとして、MALDI−飛行時間型質量分析装置(MALDI−TOFMS、株式会社島津製作所製、商品名:AXIMA-Performance)を用い、リニアモード(ポジティブイオンモード)で測定した。データは全てラスター分析により取得した。ラスター分析は、上述の質量分析装置が備える自動測定機能であり、サンプルプレートの各ウェル内の試料に対して、予め設定されたポイント数、ショット数でレーザ照射し、マススペクトルデータを取得する手法である。   As MALDI-MS, a MALDI-time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOFMS, manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: AXIMA-Performance) was used, and measurement was performed in a linear mode (positive ion mode). All data were obtained by raster analysis. Raster analysis is an automatic measurement function provided in the above-described mass spectrometer, and is a method for obtaining mass spectrum data by irradiating a sample in each well of a sample plate with laser at a preset number of points and shots It is.

<5.結果>
図1〜図3に実施例1で得られたマススペクトルを示す。
図1は、サルモネラ属菌の血清型Orion, jfrlSe 1402-15を含むマトリックス・微生物混合結晶について得られた、SodAに由来するピークを含む領域のマススペクトルを示す。図1の(A)はCP添加培地で培養したサルモネラ、(B)はCP非添加培地で培養したサルモネラのマススペクトルである。SodA由来ピーク(黒矢印が指すピーク)に注目すると、CP添加培地で培養したサルモネラのSodA由来ピークの強度(0.6mV)は、CP非添加培地で培養したサルモネラのSodA由来ピークの強度(0.2mV)よりも大きく、且つマススペクトルの背景ノイズが少なかった。また、CP添加培地で培養したサルモネラのSodA由来ピークのS/N比(=15)は、CP非添加培地で培養したサルモネラのSodA由来ピークのS/N比(=4)の約3倍であった。つまり、培養培地にCPを添加することにより、SodA由来ピークの検出感度が向上した。
<5. Result>
1 to 3 show mass spectra obtained in Example 1. FIG.
FIG. 1 shows a mass spectrum of a region including a peak derived from SodA obtained for a matrix / microorganism mixed crystal containing Salmonella serotype Orion, jfrlSe 1402-15. 1A is a mass spectrum of Salmonella cultured in a CP-added medium, and FIG. 1B is a mass spectrum of Salmonella cultured in a CP-free medium. When focusing on the SodA-derived peak (the peak indicated by the black arrow), the intensity of the SodA-derived peak of Salmonella cultured in CP-added medium (0.6 mV) is the intensity of the SodA-derived peak of Salmonella cultured in CP-free medium (0). .2 mV) and there was little background noise in the mass spectrum. The S / N ratio (= 15) of the SodA-derived peak of Salmonella cultured in the CP-added medium is about 3 times the S / N ratio (= 4) of the SodA-derived peak of Salmonella cultured in the CP-free medium. there were. That is, the detection sensitivity of the SodA-derived peak was improved by adding CP to the culture medium.

図2は、サルモネラ属菌の血清型Infantis, jfrlSe 1402-4を含むマトリックス・微生物混合結晶について得られた、リボソームタンパク質S7に由来するピークを含む領域のマススペクトルを示す。図1(A)はCP添加培地で培養した場合、(B)はCP非添加培地で培養した場合のマススペクトルである。リボソームタンパク質S7は、サルモネラ属菌の血清型を判別するマーカータンパク質として知られている。
S7由来ピークに注目すると、CP添加培地で培養したサルモネラのS7由来ピークの強度(5.2mV)はCP非添加培地で培養したサルモネラのS7由来ピークの強度(0.8mV)よりも大きく、且つ、マススペクトルの背景ノイズが少なかった。また、CP添加培地で培養したサルモネラのS7由来ピークのS/N比(100)は、CP非添加培地で培養したサルモネラのS7由来ピークのS/N比(15)の約7倍であった。つまり、培養培地にCPを添加することにより、S7由来ピークの検出感度が向上した。
FIG. 2 shows a mass spectrum of a region including a peak derived from ribosomal protein S7 obtained for a matrix / microorganism mixed crystal containing Salmonella serotype Infantis, jfrlSe 1402-4. 1A is a mass spectrum when cultured in a CP-added medium, and FIG. 1B is a mass spectrum when cultured in a CP-free medium. Ribosomal protein S7 is known as a marker protein for distinguishing Salmonella serotypes.
Paying attention to the S7-derived peak, the intensity (5.2 mV) of the S7-derived peak of the Salmonella cultured in the CP-added medium is larger than the intensity (0.8 mV) of the S7-derived peak of the Salmonella cultured in the CP-free medium, and There was little background noise in the mass spectrum. Moreover, the S / N ratio (100) of the S7-derived peak of Salmonella cultured in the CP-added medium was about 7 times the S / N ratio (15) of the S7-derived peak of Salmonella cultured in the CP-free medium. . That is, the detection sensitivity of the S7-derived peak was improved by adding CP to the culture medium.

図3は、サルモネラ属菌の血清型Infantis, jfrlSe 1402-4を含むマトリックス・微生物混合結晶について得られた、リボソームタンパク質L17に由来するピークを含む領域のマススペクトルを示す。図1(A)はCP添加培地で培養した場合、(B)はCP非添加培地で培養した場合のマススペクトルである。リボソームタンパク質L17は、サルモネラ属菌の血清型を判別するマーカータンパク質として知られている。
L17由来ピークに注目すると、CP添加培地で培養したサルモネラのL17由来ピークの強度(7.4mV)はCP非添加培地で培養したサルモネラのL17由来ピークの強度(0.6mV)よりも大きく、且つ、マススペクトルの背景ノイズが少なかった。また、CP添加培地で培養したサルモネラのL17由来ピークのS/N比(100)は、CP非添加培地で培養したサルモネラのL17由来ピークのS/N比(10)の約10倍であった。つまり、培養培地にCPを添加することにより、L17由来ピークの検出感度が向上した。
FIG. 3 shows a mass spectrum of a region including a peak derived from the ribosomal protein L17, obtained for a matrix / microorganism mixed crystal containing Salmonella serotype Infantis, jfrlSe 1402-4. 1A is a mass spectrum when cultured in a CP-added medium, and FIG. 1B is a mass spectrum when cultured in a CP-free medium. The ribosomal protein L17 is known as a marker protein for distinguishing Salmonella serotypes.
Paying attention to the L17-derived peak, the intensity (7.4 mV) of the L17-derived peak of Salmonella cultured in the CP-added medium is greater than the intensity (0.6 mV) of the L17-derived peak of Salmonella cultured in the CP-free medium, and There was little background noise in the mass spectrum. Moreover, the S / N ratio (100) of the L17-derived peak of Salmonella cultured in the CP-added medium was about 10 times the S / N ratio (10) of the L17-derived peak of Salmonella cultured in the CP-free medium. . That is, the detection sensitivity of the L17-derived peak was improved by adding CP to the culture medium.

図1〜図3から分かるように、サルモネラ属菌の血清型を判別するマーカータンパク質であるSodA、S7、L17由来のピーク(マーカーピーク)は、いずれも質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域に存在する。従って、サルモネラの培養培地にCPを添加することは、サルモネラを被検微生物とするMALDI−MSの質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域の感度向上に貢献することが確認された。   As can be seen from FIGS. 1 to 3, the peaks (marker peaks) derived from SodA, S7, and L17, which are marker proteins for distinguishing Salmonella serotypes, all have a high mass with a mass-to-charge ratio of m / z 10,000 or more. Present in the area. Therefore, it was confirmed that the addition of CP to the Salmonella culture medium contributes to an improvement in sensitivity in a high mass region having a mass-to-charge ratio of MALDI-MS with Salmonella as a test microorganism of m / z 10,000 or more.

<1.サルモネラ属菌の培養>
(1) 実施例1と同じ方法で、CP添加溶液及びCP非添加溶液を作製した。
(2) 実施例1と同じ方法で、CP添加培地及びCP非添加培地を作製し、これら培地をそれぞれ複数のシャーレに適量ずつ撒いた。
(3) (2)の各シャーレに、2種類のサルモネラ属菌(血清型Orion, jfrlSe 1402-15、及び血清型Enteritidis, NBRC 3313)を塗布し、37℃で20時間培養した。
<1. Culture of Salmonella spp.>
(1) A CP-added solution and a non-CP-added solution were prepared in the same manner as in Example 1.
(2) A CP-added medium and a non-CP-added medium were prepared in the same manner as in Example 1, and appropriate amounts of each of these media were seeded in a plurality of dishes.
(3) Two types of Salmonella (serotype Orion, jfrlSe 1402-15, and serotype Enteritidis, NBRC 3313) were applied to each petri dish of (2) and cultured at 37 ° C. for 20 hours.

<2.マトリックス溶液の作製>
以下の3種類のマトリックス溶液を作製した。
(1) 実施例1と同じ組成で、マトリックス溶液SA−1を作製した。
(2) 実施例1と同じ組成で、マトリックス溶液SA−2を作製した。
(3) 50%のアセトニトリル(ACN)及び0.6%のトリフルオロ酢酸(TFA)を含む水溶液に、SAを25mg/mL、メチレンジホスホン酸(MDPNA)を1%、界面活性剤であるデシル−β−D−マルトピラノシド(decyl-β-D-maltopyranoside、DMP)を1mM、それぞれ含むように溶解して、マトリックス溶液を作製した。このマトリックス溶液を「SA−3」とする。
<2. Preparation of matrix solution>
The following three types of matrix solutions were prepared.
(1) A matrix solution SA-1 having the same composition as in Example 1 was prepared.
(2) A matrix solution SA-2 having the same composition as in Example 1 was prepared.
(3) In an aqueous solution containing 50% acetonitrile (ACN) and 0.6% trifluoroacetic acid (TFA), 25 mg / mL SA, 1% methylenediphosphonic acid (MDPNA), decyl, a surfactant A matrix solution was prepared by dissolving -β-D-maltopyranoside (decyl-β-D-maltopyranoside, DMP) so as to contain 1 mM each. This matrix solution is designated as “SA-3”.

<3.マトリックス・微生物懸濁液の調製>
マトリックス溶液SA−2、又はマトリックス溶液SA−3を10μL、チューブに入れ、そこに、シャーレで培養したサルモネラのコロニー2〜3個分を懸濁し、マトリックス・試料懸濁液を作製した。
<4.MALDI−MSによる分析>
(1) MALDI用サンプルプレートに、マトリックス溶液SA−1を0.5μL滴下し、乾燥させた。
(2) 続いて、サンプルプレート上にマトリックス・試料懸濁液を1.2 μL滴下し、乾燥させた。
(3) (2)で得られたマトリックス・微生物混合結晶を、MALDI−MSにセットして分析した。
<3. Preparation of matrix / microbe suspension>
10 μL of the matrix solution SA-2 or the matrix solution SA-3 was placed in a tube, and 2 to 3 Salmonella colonies cultured in a petri dish were suspended therein to prepare a matrix / sample suspension.
<4. Analysis by MALDI-MS>
(1) 0.5 μL of the matrix solution SA-1 was dropped on a MALDI sample plate and dried.
(2) Subsequently, 1.2 μL of the matrix / sample suspension was dropped onto the sample plate and dried.
(3) The matrix / microorganism mixed crystal obtained in (2) was set in MALDI-MS and analyzed.

MALDI−MS及び測定モードは実施例1と同じとし、ラスター分析によりデータを採取した。   The MALDI-MS and measurement mode were the same as in Example 1, and data was collected by raster analysis.

<5.結果>
図4及び図5に実施例2で得られたマススペクトルを示す。
図4は、サルモネラ属菌の血清型Orion, jfrlSe 1402-15を含むマトリックス・微生物混合結晶について得られた、SodAに由来するピークを含む領域のマススペクトルを示す。また、図4の(A)はCP添加培地で培養したサルモネラのコロニーをマトリックス溶液SA−3に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(B)はCP添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−2に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(C)は、CP非添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−3に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(D)はCP非添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−2に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、それぞれを用いて作製したマトリックス・微生物混合結晶をMALDI−MSで分析することにより得られたマススペクトルである。
<5. Result>
4 and 5 show the mass spectrum obtained in Example 2. FIG.
FIG. 4 shows a mass spectrum of a region including a peak derived from SodA obtained for a matrix / microorganism mixed crystal containing Salmonella serotype Orion, jfrlSe 1402-15. 4A shows a matrix / microorganism suspension obtained by suspending a Salmonella colony cultured in a CP-added medium in a matrix solution SA-3, and FIG. 4B shows a Salmonella cultured in a CP-added medium in a matrix solution SA. -C suspension of matrix and microorganisms suspended in -2, (C) is a matrix / microorganism suspension obtained by suspending Salmonella cultured in CP-free medium in matrix solution SA-3, and (D) is CP-free It is the mass spectrum obtained by analyzing the matrix and microbial suspension which suspended Salmonella cultured by the culture medium in matrix solution SA-2, and the matrix and microorganism mixed crystal produced using each, by MALDI-MS.

図4に示すように、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−3の組み合わせ(C)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約2倍向上した。
また、CP添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(B)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約3倍向上した。
さらに、CP添加培地及びマトリックス溶液SA−3の組み合わせ(A)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約10倍向上した。
As shown in FIG. 4, the combination of the CP non-added medium and the matrix solution SA-3 (C) has a peak derived from SodA as compared to the combination of the CP non-added medium and the matrix solution SA-2 (D). The / N ratio improved about twice.
In addition, the combination of CP-added medium and matrix solution SA-2 (B) has an S / N ratio of about 3 peaks compared to the combination of CP non-added medium and matrix solution SA-2 (D). Doubled.
Further, the combination (A) of the CP-added medium and the matrix solution SA-3 has a peak of SodA derived from the S / N ratio of about 10 in comparison with the combination (D) of the CP-free medium and the matrix solution SA-2. Doubled.

図5は、サルモネラ属菌の血清型Enteritidis, NBRC 3313を含むマトリックス・微生物混合結晶について得られた、SodAに由来するピークを含む領域のマススペクトルを示す。また、図5の(A)はCP添加培地で培養したサルモネラのコロニーをマトリックス溶液SA−3に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(B)はCP添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−2に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(C)は、CP非添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−3に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、(D)はCP非添加培地で培養したサルモネラをマトリックス溶液SA−2に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液、それぞれを用いて作製したマトリックス・微生物混合結晶をMALDI−MSで分析することにより得られたマススペクトルである。   FIG. 5 shows a mass spectrum of a region including a peak derived from SodA obtained for a matrix / microorganism mixed crystal containing Salmonella serotype Enteritidis, NBRC 3313. 5A shows a matrix / microorganism suspension obtained by suspending a Salmonella colony cultured in a CP-added medium in a matrix solution SA-3, and FIG. 5B shows a Salmonella cultured in a CP-added medium in a matrix solution SA. -C suspension of matrix and microorganisms suspended in -2, (C) is a matrix / microorganism suspension obtained by suspending Salmonella cultured in CP-free medium in matrix solution SA-3, and (D) is CP-free It is the mass spectrum obtained by analyzing the matrix and microbial suspension which suspended Salmonella cultured by the culture medium in matrix solution SA-2, and the matrix and microorganism mixed crystal produced using each, by MALDI-MS.

図5に示すように、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−3の組み合わせ(C)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約1.5倍向上した。
また、CP添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(B)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約3倍向上した。
さらに、CP添加培地及びマトリックス溶液SA−3の組み合わせ(A)は、CP非添加培地及びマトリックス溶液SA−2の組み合わせ(D)に比べて、SodA由来のピークが、S/N比で約6倍向上した。
As shown in FIG. 5, the combination of CP-free medium and matrix solution SA-3 (C) has a peak derived from SodA compared to the combination of CP-free medium and matrix solution SA-2 (D). The / N ratio was improved about 1.5 times.
In addition, the combination of CP-added medium and matrix solution SA-2 (B) has an S / N ratio of about 3 peaks compared to the combination of CP non-added medium and matrix solution SA-2 (D). Doubled.
Furthermore, the combination of CP-added medium and matrix solution SA-3 (A) has a peak of SodA in an S / N ratio of about 6 compared to the combination (D) of CP-free medium and matrix solution SA-2. Doubled.

以上の結果より、2種類のサルモネラ属菌に対し、CP添加培地で培養し、且つ、MDPNA及びDMPを含むマトリックス溶液を用いて調製したマトリックス・微生物懸濁液から得られたマトリックス・微生物混合結晶をMALDI−MSで分析することにより、SodA由来のピークを含む、質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域の感度が向上することが確認された。しかも、培養培地へのCP添加と、マトリックス溶液へのMDPNA及びDMPの添加による感度向上効果は相乗的であった。   From the above results, the matrix-microbe mixed crystals obtained from the matrix-microbe suspension prepared using the matrix solution containing MDPNA and DMP for two types of Salmonella spp. Was analyzed by MALDI-MS, and it was confirmed that the sensitivity of a high mass region including a peak derived from SodA and having a mass to charge ratio of m / z 10,000 or more was improved. Moreover, the sensitivity improvement effect by adding CP to the culture medium and adding MDPNA and DMP to the matrix solution was synergistic.

なお、上記実施例1、2では、CP添加培地のCP濃度を約1ng/mLに設定したが、CP濃度は1ng/mL〜10ng/mLの範囲であれば、上記実施例1、2と同様の結果が得られる。
また、上記実施例2では、マトリックス溶液SA−3がMDPNA及びDMPの両方を含んでいるが、MDPNA及びDMPのいずれか一方のみをマトリックス溶液に含めても良い。
In Examples 1 and 2, the CP concentration of the CP-added medium was set to about 1 ng / mL. However, as long as the CP concentration is in the range of 1 ng / mL to 10 ng / mL, the same as in Examples 1 and 2 above. Result is obtained.
Moreover, in the said Example 2, although matrix solution SA-3 contains both MDPNA and DMP, you may include only one of MDPNA and DMP in a matrix solution.

Claims (10)

マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析装置を用いて微生物を分析する方法であって、
シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌と、マトリックス物質を混合してマトリックス・微生物混合溶液を作製し、
前記マトリックス・微生物混合溶液を乾燥させてマトリックス・微生物混合結晶を形成し、
前記マトリックス・微生物混合結晶をマトリックス支援レーザ脱離イオン化の際に使用することを特徴とする微生物分析方法。
A method for analyzing microorganisms using a matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometer comprising:
Mixing Salmonella spp., Grown in a medium containing ciprofloxacin, with a matrix substance to produce a matrix / microbe mixed solution,
The matrix / microbe mixed solution is dried to form a matrix / microbe mixed crystal,
A method for analyzing a microorganism, characterized in that the matrix-microorganism mixed crystal is used for matrix-assisted laser desorption / ionization.
前記サルモネラ属菌が、1ng/mL〜10ng/mLの前記シプロフロキサシンを含む培地で生育したものであることを特徴とする請求項1に記載の微生物分析方法。   The microorganism analysis method according to claim 1, wherein the Salmonella spp. Are grown on a medium containing 1 ng / mL to 10 ng / mL of the ciprofloxacin. 前記マトリックス・微生物混合溶液が、前記シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌と、アルキルホスホン酸及び界面活性剤の少なくとも一方である添加剤と前記マトリックス物質とを混合したマトリックス・添加剤混合溶液を混合して、作製されることを特徴とする請求項1又は2に記載の微生物分析方法。   A matrix / additive in which the matrix / microorganism mixed solution is a mixture of Salmonella spp. Grown on a medium containing ciprofloxacin, an additive that is at least one of alkylphosphonic acid and surfactant, and the matrix substance. The method for analyzing microorganisms according to claim 1 or 2, wherein the method is prepared by mixing a mixed solution. 前記アルキルホスホン酸がメチレンジホスホン酸である、請求項3に記載の微生物分析方法。   The microbial analysis method according to claim 3, wherein the alkylphosphonic acid is methylenediphosphonic acid. 前記界面活性剤がデシル−β−D−マルトピラノシドである、請求項3又は4に記載の微生物分析方法。   The microbial analysis method according to claim 3 or 4, wherein the surfactant is decyl-β-D-maltopyranoside. 前記マトリックス物質がシナピン酸である、請求項1〜5のいずれかに記載の微生物分析方法。   The microbial analysis method according to claim 1, wherein the matrix substance is sinapinic acid. 前記マトリックス・添加剤混合溶液が、50%のアセトニトリルと0.6%のトリフルオロ酢酸を含む溶液に、マトリックス物質であるシナピン酸を25mg/mL、アルキルホスホン酸であるメチレンジホスホン酸を1%、界面活性剤であるデシル−β−D−マルトピラノシドを1mM、含むように混合したものである、請求項3に記載の微生物分析方法。   The matrix / additive mixture solution is a solution containing 50% acetonitrile and 0.6% trifluoroacetic acid, 25 mg / mL of sinapinic acid as a matrix material, and 1% of methylenediphosphonic acid as an alkylphosphonic acid. The microorganism analysis method according to claim 3, wherein the surfactant is mixed so as to contain 1 mM of decyl-β-D-maltopyranoside as a surfactant. 前記マトリックス・微生物混合溶液が、前記シプロフロキサシンを含む培地で生育したサルモネラ属菌のコロニーを、前記マトリックス・添加剤混合溶液に懸濁したマトリックス・微生物懸濁液であることを特徴とする請求項7に記載の微生物分析方法。   The matrix / microorganism mixed solution is a matrix / microorganism suspension obtained by suspending a colony of Salmonella spp. Grown in a medium containing the ciprofloxacin in the matrix / additive mixed solution. The microorganism analysis method according to claim 7. サンプルプレート上に、マトリックス物質であるシナピン酸を25mg/mL含むエタノール溶液、あるいはシナピン酸のエタノ−ル飽和溶液を0.5μL滴下し、これを乾燥させた後、その上に、前記マトリックス・微生物懸濁液を1.2μL滴下して乾燥させて前記マトリックス・微生物混合結晶を形成する、請求項8に記載の微生物分析方法。   On the sample plate, 0.5 μL of an ethanol solution containing 25 mg / mL of the matrix substance sinapinic acid or a saturated ethanolic solution of sinapinic acid is dropped and dried, and then the matrix / microorganism is added thereto. The microorganism analysis method according to claim 8, wherein 1.2 μL of the suspension is dropped and dried to form the matrix / microorganism mixed crystal. 被検微生物であるサルモネラ属菌について得られたマススペクトルのうち質量電荷比m/z 10000以上の高質量領域を含む質量域のマススペクトルパターンを、データベースに格納されているマススペクトルパターンと比較した結果に基づいて前記サルモネラ属菌の同定を行う、請求項1〜9のいずれかに記載の微生物分析方法。   Among the mass spectra obtained for the test microorganism Salmonella, the mass spectrum pattern of the mass region including the high mass region with a mass-to-charge ratio of m / z 10,000 or higher was compared with the mass spectrum pattern stored in the database. The microorganism analysis method according to any one of claims 1 to 9, wherein the Salmonella bacterium is identified based on a result.
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