JP2021129591A - 血液サンプルをプールする方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】全血球サンプルのような赤血球を含むサンプルのプール分析の方法を提供する。【解決手段】病原体の存在に関して、血球を含むサンプルアリコートを試験する方法であって、(a)複数のサンプルの各々からサンプルアリコートを提供する工程;(b)前記複数のサンプルアリコートの各々と、溶解試薬とを別個に接触させる工程であって、それによって、前記複数のサンプルアリコートの各々の中の前記血球のうちの少なくとも一部が溶解する、工程;(c)工程(b)の前記溶解したサンプルアリコートをプールする工程;(d)前記プールした溶解物を病原体の存在に関して試験する工程であって、それによって、前記プールした溶解物中の前記病原体の存在の同定が、前記サンプルアリコートのうちの少なくとも1つにおける前記病原体の存在を示す工程、を包含する、方法である。【選択図】なし

Description

関連出願への相互参照
この出願は、2015年5月12日に出願された米国仮出願第62/160,591号(これは、参考として本明細書に援用される)の優先権の利益を主張する。
(背景)
輸血は、患者管理において必須の役割を有する。輸血に使用される血液はしばしば、多くのボランティアから集められる。このようなサンプルは、伝染性の感染症(例えば、HIV−1、HIV−2、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、デングウイルス、西ナイルウイルス、梅毒トレポネーマ、Anaplasma phagocytophilum、ならびに地域的有病率に依存して、とりわけTrypanosoma cruziおよびPlasmodium種)に関してスクリーニングされる。
さらなる病原体に関するスクリーニングが望ましい。例えば、ヒトバベシア症は、ダニ媒介性赤血球内感染である新興感染症である。Babesia microtiは、米国におけるヒトバベシア症の最も一般的な原因であり、北東部の州および北中西部の州では、広く流行している。この種は、米国での輸血感染性バベシア症(TTB)の症例の大部分に関係付けられており、現在、FDAに最も多く報告されている輸血感染性疾患である。B.microti TTBの159の十分に記録された症例が、1979〜2009年の間に米国で報告された(Herwaldtら, Ann Intern Med 2011)。伝染した注入物のうちの87%が、米国の固有の7州で起こった。TTBと関連した12名の輸血関連死が、2005年以来発生している。
感染サンプルの割合は低いことから、サンプルをプールすることによってスクリーニングが単純化され得る。プールサンプルが感染している場合には、そのプールはデコンボリューション(deconvolute)されて、個々のサンプルにおいて感染源を同定し得るが、そのプールが感染していない場合には、そのプールに寄与する全てのサンプルは、個々の試験なしに感染がないと想定され得る。
ミニプール(6〜24の)における核酸試験は、全血を血漿または血清へと分離した後に、供与された血液においてウイルス(例えば、HBV、HIV)に関してスクリーニングするために慣用的に使用される。しかし、血漿および血清は、赤血球の病原体を検出するために使用することはできない。さらに、全血は、異なる患者に由来するサンプルが混合される場合に、凝固する傾向に直接起因して、プールすることはできない。血餅はまた、サンプルのコンシステンシーを変化させ、そして自動化装置を詰まらせることによって、アッセイにおけるその後の工程に干渉し得る。
(要旨)
サンプルアリコート中の標的を検出するための方法であって、前記方法は、サンプルアリコートを、複数の血液細胞サンプルの各々から提供し、それによって、複数のサンプルアリコートを提供する工程;前記サンプルアリコートの各々に対して溶解する反応を別個に行う工程であって、ここで前記溶解する工程は、前記サンプルアリコートの各々と以下:(i)緩衝剤、(ii)ラウリル硫酸リチウム(LLS)、および塩化物含有塩ならびにEDTA、EDTA−Na、EGTA、およびこれらの組み合わせからなる群より選
択される抗凝固薬のうちの少なくとも1つ;を含む溶解試薬とを接触させる工程を包含し、ここで前記試薬は、5.5より高いpHを有し、それによって、前記サンプルアリコートの各々における血球のうちの少なくとも一部が溶解する、工程;前記溶解したサンプルアリコートを、単一のプールしたサンプルへと合わせて、プールした溶解物を形成する工程;前記プールした溶解物から標的を分離する工程;ならびに前記プールした溶解物からの前記分離した標的を検出するために反応を行う工程であって、ここで前記プールした溶解物中の前記標的の存在の検出は、最初に提供されたサンプルアリコートのうちの少なくとも1つの中に前記標的が存在することを示す、工程を包含する、方法が、本明細書において開示される。いくつかの実施形態において、上記方法は、上記標的がプールした溶解物中で検出される場合、別個の血液サンプルを個々に試験して、血球サンプルのうちのどれが上記標的を含むのかを同定する工程をさらに包含する。いくつかの局面において、血球サンプルが標的を含まず、よって、上記標的を含むと決定されたサンプルが廃棄されることは、望ましい。この局面の非限定的例において、血液バンクで使用するための血球サンプルは、標的が上記サンプル中に存在することが決定される場合に廃棄される。いくつかの局面において、上記血球サンプルは、標的を有し、よって上記標的を含むと決定されたサンプルは保持されることは、望ましい。この局面の非限定的例において、治療標的を得るために使用される血球サンプルは、上記標的が上記サンプル中に存在することが決定される場合に保持される。
複数のサンプルアリコートから標的を分離するための方法であって、前記方法は、(a)サンプルアリコートを、複数の全血サンプルの各々から提供し、それによって、複数のサンプルアリコートを提供する工程;
(b)前記サンプルアリコートの各々に対して溶解する反応を別個に行う工程であって、ここで前記溶解する工程は、前記サンプルアリコートの各々と以下:(i)緩衝剤、(ii)ラウリル硫酸リチウム(LLS)、および(iii)塩化物含有塩ならびにEDTA、EDTA−Na、EGTA、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される抗凝固薬のうちの少なくとも1つ;を含む溶解試薬とを接触させる工程を包含し、ここで前記試薬は、5.5より高いpHを有し、それによって、前記サンプルアリコートの各々における血球のうちの少なくとも一部が溶解する、工程;(c)前記溶解したサンプルアリコートを、単一のプールしたサンプルへと合わせて、プールした溶解物を形成する工程;および(d)前記プールした溶解物から標的を分離する工程を包含する、方法が開示される。いくつかの実施形態において、上記方法は、上記プールした溶解物と、上記標的を固定化するように構成された固体支持体とを接触させる工程;および上記固定化された標的を上記プールした溶解物から分離する工程をさらに包含する。いくつかの実施形態において、上記標的は、核酸標的であり、そして上記固体支持体は、付着された固定化プローブを含む。上記標的が核酸標的であるいくつかの実施形態において、上記方法は、上記プールした溶解物と、上記核酸標的に相補的な第1のセグメントおよび上記固定化プローブに相補的な第2のセグメントを含む捕捉プローブとを接触させる工程をさらに包含する。一部の局面において、方法は、上記捕捉プローブの第1のセグメントと上記核酸標的との間でのハイブリダイゼーション複合体の形成に都合の良いハイブリダイゼーション条件を提供する工程をさらに含む。一部の局面において、方法は、上記捕捉プローブの第2のセグメントと上記固体支持体に付着した固定化プローブとの間でのハイブリダイゼーション複合体の形成に都合の良いハイブリダイゼーション条件を提供する工程をさらに含む。一部の実施形態において、上記固体支持体は、磁性ビーズ固体支持体である。一部の実施形態において、上記固体支持体は、シリカ固体支持体である。一部の局面において、上記シリカ固体支持体は、ガラスウールである。一部の局面において、上記シリカ固体支持体は、ビーズである。一部の実施形態において、上記固体支持体は、カラム内に収容される。
上記方法の一実施形態において、上記標的は、核酸標的であり、そして上記プールした溶解物は、核酸増幅反応および検出反応を使用して上記核酸標的の存在または非存在に関
して試験される。一局面において、上記増幅反応は、等温増幅反応である。一局面において、上記増幅反応は、転写媒介性増幅反応を行って、増幅生成物を生成する工程を包含し、ここで上記検出反応は、検出プローブで上記増幅生成物を検出する工程を包含する。一局面において、上記増幅反応および上記検出反応は、同時に行われる。一実施形態において、上記方法のうちの1もしくはこれより多くの工程は、自動化デバイスで行われる。一局面において、上記増幅反応および上記検出反応は、自動化デバイスで行われる。一局面において、上記標的を上記プールした溶解物から分離する工程は、自動化デバイスで行われる。一局面において、上記溶解する反応、プールする反応、標的を分離する反応、および核酸分析の反応は、全て自動化デバイスで行われる。一局面において、上記自動化デバイスは、自動化工程のうちの全てを行う統合型デバイスである。一局面において、上記自動化デバイスは、上記自動化工程のうちの1もしくはこれより多くを各々が行う、空間的に分離したデバイスの収集物である。
上記方法の一実施形態において、上記溶解する反応は、少なくとも4個のサンプルアリコートに対して行われる。上記方法の一実施形態において、上記溶解する反応は、少なくとも16個のサンプルアリコートに対して行われる。上記方法の一実施形態において、上記溶解する反応は、少なくとも20個のサンプルアリコートに対して行われる。上記方法の一実施形態において、上記溶解する反応は、最大200個のサンプルアリコートに対して行われる。上記方法の一実施形態において、上記溶解する反応は、約4個のサンプルアリコート〜約200個のサンプルアリコートに対して行われる。
上記方法のうちの一実施形態において、上記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウムである。一局面において、上記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウムであり、上記試薬は、塩化アンモニウムである塩化物含有塩を含む。一態様において、前記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウムであり、前記試薬は、塩化アンモニウムである塩化物含有塩を含み、前記試薬のpHは、約7.0〜約8.0である。一局面において、前記塩化アンモニウムは、約100mM〜約500mMの濃度で、または約250mMの濃度で、前記試薬中に存在する。一局面において、前記炭酸水素ナトリウムは、約5mM〜約30mMの濃度で、または約14mMの濃度で、前記試薬中に存在する。一局面において、前記試薬は、約1mMの濃度で前記試薬中に存在するEDTA−Na、約1mMの濃度で前記試薬中に存在するEGTAを含むか、またはEDTA−NaおよびEGTAの組み合わせであって、ここで前記EDTA−NAは、約1mMの濃度で前記試薬中に存在し、そして前記EGTAは、約1mMの濃度で前記試薬中に存在する組み合わせである抗凝固薬である。一局面において、前記溶解試薬は、(i)約14mM 炭酸水素ナトリウム、(ii)約5%(v/v) LLS、(iii)塩化物含有塩および抗凝固薬を含み、ここで前記塩化物含有塩は、塩化アンモニウムであり、前記塩化アンモニウムは、約250mMの濃度で前記試薬中に存在し、そしてここで前記抗凝固薬は、EDTAであり、前記EDTAは、約0.1mM〜約10mMの濃度で前記試薬中に存在し、そしてここで前記試薬のpHは、約7.2〜約7.5である。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
上記方法のうちの一実施形態において、前記緩衝剤は、TRIS緩衝剤である。一局面において、前記試薬は、塩化マグネシウムである塩化物塩を含み、そして前記塩化マグネシウムは、約20mM〜約35mMの濃度で、または約30mMの濃度で、前記試薬中に存在する。一局面において、上記TRIS緩衝剤は、約75mM〜約150mMの濃度で、または約100mMの濃度で、上記試薬中に存在する。一局面において、上記試薬は、TRIS緩衝剤を含み、塩化マグネシウムである塩化物塩をさらに含み、そして上記塩化マグネシウムは、約20mM〜約35mMの濃度で、または約30mMの濃度で、上記試薬中に存在する。一局面において、前記溶解試薬は、約100mM TRIS緩衝剤および約6%(v/v) LLSを含み、ここで前記試薬のpHは、約7.5である。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
上記試薬のうちの一実施形態において、前記LLSは、約4%(v/v)〜約15%(v/v)の濃度で、または約10%(v/v)の濃度で、または約8%(v/v)の濃度で、または約6%(v/v)の濃度で、または約5%(v/v)の濃度で、前記試薬中に存在する。一局面において、前記緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム緩衝剤である。一局面において、前記緩衝剤は、TRIS緩衝剤である。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
一実施形態において、前記試薬は、リン酸ナトリウム緩衝剤を含み、約10%(v/v) LLS、および抗凝固薬を含み、ここで前記抗凝固薬は、約1mMの濃度で前記試薬中に存在するEDTA−Na、約1mMの濃度で前記試薬中に存在するEGTA、またはEDTA−NaおよびEGTAの組み合わせであって、ここで前記EDTA−NAは、約1mMの濃度で前記試薬中に存在し、そして前記EGTAは、約1mMの濃度で前記試薬中に存在する組み合わせである。
一実施形態において、上記血球サンプルは、全血サンプルである。一局面において、上記血球サンプルは、ヒト全血サンプルである。一局面において、上記血球サンプルのうちの1個もしくはこれより多くは、ヒト全血サンプルであり、上記血球サンプルのうちの1個もしくはこれより多くは、非ヒト全血サンプルである。一局面において、上記血球サンプルは、赤血球を含む。一局面において、上記血球サンプルは、白血球を含む。
一実施形態において、各サンプルアリコートは、約1:2〜約1:10(v/v)であるサンプルアリコート 対 溶解試薬の容積比で上記溶解試薬と接触される。一局面において、サンプルアリコート 対 溶解試薬の容積比は、1:2(v/v)、1:3(v/v)、1:4(v/v)、1:5(v/v)、1:6(v/v)、1:7(v/v)、1:8(v/v)、1:9(v/v)および1:10(v/v)からなる群から選択される。一局面において、サンプルアリコート 対 溶解試薬の容積比は、約1:3(v/v)である。一局面において、サンプルアリコート 対 溶解試薬の容積比は、約1:4(v/v)である。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
一実施形態において、前記標的は、宿主由来の標的である。一実施形態において、前記標的は、病原体由来の標的である。一局面において、前記標的は、赤血球から放出される。一局面において、前記標的は、タンパク質標的である。一局面において、前記標的は、核酸標的である。一局面において、前記標的は、RNA標的である。一局面において、前記標的は、リボソームRNA標的である。一局面において、前記標的は、肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、デングウイルス、西ナイルウイルス、フラビウイルス、ジカウイルス、および寄生生物からなる群より選択される病原体に由来する病原体由来の標的である。一局面において、前記標的は、Babesia属に由来する寄生生物、Plasmodium属に由来する寄生生物、Trypanosoma属に由来する寄生生物、Leishmania属に由来する寄生生物、Anaplasma属に由来する寄生生物、Toxoplasma属に由来する寄生生物、Babesia microti、Babesia divergens、Babesia duncani、Plasmodium falciparum、Plasmodium malariae、Plasmodium ovale、Plasmodium vivax、およびPlasmodium knowlesiからなる群より選択される寄生生物に由来する病原体由来の標的である。
標的が核酸標的である方法の一実施形態では、分離する工程は、前記プールされた溶解物と、捕捉プローブおよび固定化プローブとを接触させる工程を包含し、該捕捉プローブは、該核酸標的に相補的な第1のセグメントおよび該固定化プローブに相補的な第2のセグメントを有し、ここで該核酸標的は、該捕捉プローブに結合し、そしてここで該結合さ
れた捕捉プローブは、該固定化プローブに結合する。一局面において、上記固定化プローブは、固体支持体に付着される。一局面において、上記プールした溶解物は、上記標的を固定化するように構成された固体支持体と接触される;そして上記固定化した標的を上記プールした溶解物から分離する。一局面において、上記捕捉プローブの第1のセグメントと上記核酸標的との間でのハイブリダイゼーション複合体の形成に都合の良いハイブリダイゼーション条件が提供される。一局面において、上記捕捉プローブの第2のセグメントと上記固体支持体に付着した固定化プローブとの間でのハイブリダイゼーション複合体の形成に都合の良いハイブリダイゼーション条件が提供される。一局面において、上記固体支持体は、磁性ビーズ固体支持体である。一局面において、上記固体支持体は、シリカ固体支持体である。一局面において、上記シリカ固体支持体は、ガラスウールである。一局面において、上記シリカ固体支持体は、ビーズである。一局面において、上記固体支持体は、カラム内に収容される。一局面において、上記方法は、遠心分離工程なしで行われる。
一実施形態において、上記溶解したサンプルアリコートの容積全体が、合わせられる。一局面において、上記溶解したサンプルアリコートの容積のうちの25%もしくは25%未満が、合わせられる。一局面において、上記血球のうちの少なくとも50%は、上記サンプルアリコートと上記溶解試薬とを接触させた後、5分間もしくは5分未満で溶解される。
(定義)
「病原体」とは、ヒトおよび他の動物における疾患の原因となる、ウイルス、細菌、原生動物、真菌、および他の微生物を包含する。例示的な病原体として、肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、デングウイルス、西ナイルウイルス、フラビウイルス、ジカウイルス、および寄生生物が挙げれるが、これらに限定されない。例示的な寄生生物として、Babesia属に由来する寄生生物、Plasmodium属に由来する寄生生物、Trypanosoma属に由来する寄生生物、Leishmania属に由来する寄生生物、Anaplasma属に由来する寄生生物、Toxoplasma属に由来する寄生生物、Babesia microti、Babesia divergens、Babesia duncani、Plasmodium falciparum、Plasmodium malariae、Plasmodium ovale、Plasmodium vivax、およびPlasmodium knowlesiが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、用語「標的」とは、単一のタイプの分子(例えば、病原体または宿主細胞に由来する特異的タンパク質または核酸)であり得る。あるいは、標的は、分子のクラス(例えば、病原体または宿主細胞に由来する任意のタンパク質標的または核酸標的)であり得る。例えば、病原体に由来する核酸標的の単一のタイプである標的は、寄生生物に由来するリボソームRNA標的(例えば、Babesia生物由来の18S
rRNA標的)であり得るか、または病原体に由来する核酸のクラスである標的は、病原体に感染していると疑われる全血サンプルに由来する全RNAであり得る。宿主細胞に由来する標的は、治療標的(例えば、抗体またはタンパク質(例えば、凝固因子)のような)であり得る。複数の別個の標的(例えば、RNA標的およびタンパク質標的、または2種の別個のRNA標的(例えば、2種の異なるmRNA標的、もしくはmRNA標的およびrRNA標的))もまた、分析され得る。標的は、宿主の血液細胞(宿主由来標的)の内因性成分、および感染赤血球の病原性感染の結果として生じ、感染している病原体によって代表的にコードされる成分(すなわち、「病原性」または「病原体由来」標的)を包含する。
本明細書で使用される場合、「溶解試薬」は、全血サンプル、赤血球を含むサンプル、白血球を含むサンプル、および赤血球生成物(例えば、ペレット化赤血球)を含むサンプルが挙げられるサンプル中の血液細胞の溶解を誘導するために有効な、(しばしば溶液の形態で提供される)試薬である。一部の例では、溶解試薬は、赤血球を優先的に溶解する。赤血球を、血液の他の細胞成分よりも優先的に溶解することは、溶解した赤血球のパーセンテージが、分析されるサンプル中に存在する他の細胞成分(他の細胞タイプは、凝集物中で評価される)のパーセンテージより高いことを意味する。多くの溶解試薬は、本明細書で記載される溶解物をプールする方法に有用である。好ましい溶解試薬は、以下から構成される:緩衝剤、ラウリル硫酸リチウム(LLS)、および塩化物含有塩ならびにEDTA、EDTA−Na、EGTA、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される抗凝固薬のうちの少なくとも一方;ここで上記試薬は、5.5より高いpHを有する。
本明細書で使用される場合、「サンプルアリコート」とは、サンプルのより小さい容積に言及する。代表的には、上記サンプルアリコートは、試験のためにより大きなサンプル容積から取り出される。上記サンプルアリコートの各々は、好ましくは、本明細書で記載されるとおりの溶解試薬を使用して別個に溶解される。次いで、溶解したサンプルアリコートは、プールした溶解物を形成するために合わせられる。上記プールした溶解物は、上記血球内からから放出される非標的物質のような他の構成要素、および溶解されていない血球とともに、その今溶解したサンプルアリコートのうちの1個もしくはこれより多くに存在する任意の標的を含む。本明細書で使用される場合、複数のサンプルアリコートとは、2個もしくはこれより多くのサンプルアリコートであって、上記サンプルアリコートの各々は、2個もしくはこれより多くのサンプルから引き抜かれているものに言及する。上記サンプルアリコートは、好ましくは、上記サンプルアリコート中の血球のうちの少なくとも一部の溶解を促進する条件下で上記サンプルアリコートが上記溶解試薬と混合されてしまった後までは、合わされない。
アニオン性界面活性剤(anionic detergent)は、負に荷電した、アニオン性のヘッド基および長い炭化水素テールを有し、しばしばアルカリ金属またはアンモニウムイオンとの塩として提供される化合物である。
抗凝固薬は、全血の凝固を阻害する。抗凝固薬としては、ヘパリンおよびカルシウムキレート化剤が挙げられる。ヘパリンは、トロンビンおよび血液凝固に関与する他のプロテアーゼの活性を阻害するアンチトロンビンIIIを活性化する。カルシウムキレート剤(例えば、EDTA(エチレンジニトリロ)四酢酸)、EDTA−Na(エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム二水和物)、EGTA(エチレン−ビス(オキシエトレンニトリロ)四酢酸)、およびシトレート)は、血液凝固に必要とされるカルシウムイオンを結合する。
緩衝剤は、溶液のpHを維持するために使用される弱酸または弱塩基をいう。本明細書での使用に好ましい緩衝剤としては、炭酸水素ナトリウム、TRIS(2−アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール)、リン酸水素ナトリウム、およびリン酸二水素ナトリウムが挙げられるが、これらに限定されない。
核酸とは、一緒に結合されてポリマーを形成する窒素性複素環式塩基もしくは塩基アナログを有する、ヌクレオチドまたはアナログを含むマルチマー化合物(従来のRNA、DNA、混合RNA−DNA、およびこれらのアナログが挙げられる)をいう。
この窒素性複素環式塩基は、核酸塩基(nucleobase)といわれ得る。核酸塩基は、従来のDNA塩基またはRNA塩基(A、G、C、T、U)、塩基アナログなどで
あり得る(例えば、The Biochemistry of the Nucleic
Acids 5−36; Adams et al., ed., 11.sup.th ed., 1992; van Aerschott et al., 1995,
Nucl. Acids Res. 23(21): 4363−70; Nair et al., 2001, Nucleosides Nucleotides Nucl. Acids, 20(4−7):735−8; Hill et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(8):4258−63; Lin and Brown, 1992, Nucl. Acids Res. 20(19):5149−52; Okamoto et al., 2002, Bioorg. Med. Chem. Lett. 12(1):97−9; Nguyen et al., 1998, Nucl. Acids Res. 26(18):4249−58; Kiopffer & Engels, 2005, Nucleosides Nucleotides Nucl. Acids, 24(5−7) 651−4; Babu & Wengel, 2001, Chem. Commun. (Camb.) 20: 2114−5; Hrdlicka et al., 2005, J. Am. Chem. Soc. 127(38): 13293−9;米国特許第5,378,825号;WO93/13121; Gamper et al., 2004, Biochem. 43(31): 10224−36; and Berger et al., 2000, Nucl. Acids Res. 28(15): 2911−4を参照のこと)。多くの誘導体化および修飾された核酸塩基またはアナログは、市販されている(例えば、Glen Research, Sterling, Va.)。
糖に付着した核酸塩基ユニットは、核酸塩基ユニット、またはモノマーといわれ得る。核酸の糖部分は、リボース、デオキシリボース、または類似化合物(例えば、2’メトキシまたは2’ハライド置換を有する)であり得る。ヌクレオチドおよびヌクレオシドは、核酸塩基ユニットの例である。この核酸塩基ユニットは、種々の結合またはコンホメーション(ホスホジエステル、ホスホロチオエートまたはメチルホスホネート結合、ペプチド−核酸結合(PNA; Nielsenら, 1994, Bioconj. Chem. 5(1): 3−7; PCT番号WO 95/32305)、および二環式フラノースユニットを有するヌクレオチドモノマーがRNA摸倣糖コンホメーションの中にロックされているロックされた核酸(locked nucleic acid)(LNA)コンホメーション(Vesterら, 2004, Biochemistry 43(42):13233−41; Hakansson & Wengel, 2001, Bioorg. Med. Chem. Lett. 11 (7):935−8)、または核酸鎖の中のこのような結合の組み合わせが挙げられる)によって連結され得る。核酸は、1個もしくはこれより多くの「脱塩基」残基を含み得る。すなわち、その骨格は、1個もしくはこれより多くの位置に窒素性塩基を含まない(米国特許第5,585,481号)。
核酸は、従来のRNAまたはDNAの糖、塩基および結合のみを含んでいてもよいし、従来の成分および置換の両方を含んでいてもよい(例えば、2’−O−メチル結合を有する従来のRNA塩基、または従来の塩基およびアナログの混合物)。PNA、2’−メトキシもしくは2’−フルオロ置換されたRNA、または全体的な電荷、電荷密度、もしくはハイブリダイゼーション複合体の立体的な会合に影響を及ぼす構造(荷電した結合を含むオリゴマー(例えば、ホスホロチオエート)または中性基(例えば、メチルホスホネート)が挙げられる)を含めることは、核酸によって形成される二重鎖の安定性に影響を及ぼし得る。
オリゴマーは、全体的な長さおよび他の特性において実質的に同じであるが、そのオリ
ゴマーのうちの少なくとも一部が、特定の長さに対して異なる塩基のランダム組み込みによって合成されているオリゴマーの集団(例えば、DNAオリゴマー中の全4種の標準的塩基(A、T、G、およびC)のランダムアソートメント、またはより大きなオリゴマーの規定された部分におけるいくつかの塩基(UまたはTおよびG)のランダムアソートメント)をいう「ランダムポリマー」配列を含み得る。その得られるオリゴマーは、実際には、メンバーの有限の数が、そのランダム部分を構成する塩基の長さおよび数によって決定されるオリゴマーの集団である(例えば、2種の異なる塩基を使用することによって合成された6ntランダム配列を含むオリゴマーの集団においては2種のオリゴマー)。
核酸の相補性は、核酸の一方の鎖のヌクレオチド配列が、その核酸塩基の基の配向に起因して、対向する核酸鎖上の別の配列に水素結合することを意味する。相補的な塩基は、代表的には、DNAでは、AとTおよびCとGであり、RNAでは、CとG、およびUとAである。相補性は、完全(すなわち、正確)または実質的/十分であり得る。2つの核酸の間の完全な相補性は、その2つの核酸が、二重鎖の中のあらゆる塩基が、ワトソン−クリック対合によって相補的塩基に結合される二重鎖を形成し得ることを意味する。「実質的」または「十分」な相補性は、一方の鎖の配列が対向する鎖の配列に完璧におよび/または完全に相補的であるわけではないが、この2つの鎖上の塩基間でこの十分な結合が起こって、ハイブリダイゼーション条件のセット(例えば、塩濃度および温度)において安定なハイブリッド複合体を形成することを意味する。このような条件は、配列および標準的な数学的計算を使用して、ハイブリダイズされる鎖のTmを推定することによってか、または慣用的方法を使用することによるTmの経験的決定によって、推定され得る。Tmとは、2つの核酸鎖の間で形成されるハイブリダイゼーション複合体の集団が50%変性される温度をいう。Tm未満の温度では、ハイブリダイゼーション複合体の形成が有利であるのに対して、Tmより高い温度では、このハイブリダイゼーション複合体における鎖の融解または分離が有利である。Tmは、例えば、Tm=81.5+0.41(% G+C)を使用することによって、水性1M NaCl溶液中で既知のG+C含有量を有する核酸に関して概算され得るが、他の公知のTm計算法は、核酸の構造特性を考慮に入れる。
「分離する」または「単離する」または「精製する」とは、1種またはこれより多くの成分を、複雑な混合物(例えば、サンプル)から取り出すことをいう。好ましくは、分離する工程、単離する工程または精製する工程は、他のサンプル成分から、標的核酸のうちの少なくとも70%、好ましくは、少なくとも90%、およびより好ましくは、少なくとも95% w/wを取り出す。分離する工程、単離する工程または精製する工程は、必要に応じて、非標的サンプル成分を除去するために、さらなる洗浄工程を含み得る。
捕捉ハイブリッドの「放出」とは、捕捉ハイブリッドの1種またはこれより多くの成分を互いから分離すること、例えば、標的核酸を捕捉プローブから、および/または捕捉プローブを固定化プローブから分離することをいう。標的核酸鎖の放出は、標的を、捕捉ハイブリッドの他の成分から分離し、この標的を、検出プローブへの結合に利用可能にする。この捕捉ハイブリッドの他の成分は、標的検出に影響を及ぼすことなく、例えば、捕捉プローブ鎖を捕捉支持体上の固定化プローブに結合したままにし得る。
「標識」とは、例えば、検出可能なシグナルを生成する反応を触媒することによって、検出可能な応答またはシグナルを、直接的にまたは間接的に、検出可能であるかまたは生成する分子部分をいう。標識としては、発光部分(例えば、蛍光、生物発光、または化学発光化合物)、放射性同位体、特異的結合対(例えば、ビオチンおよびアビジン)のメンバー、酵素もしくは酵素基質、反応性の基、または発色団(例えば、検出可能な色を生じる色素または粒子)が挙げられる。
「捕捉プローブ」は、配列の標的相補性領域を含む第1のセグメント、およびこの捕捉プローブ(またはこの捕捉プローブを含むハイブリダイゼーション複合体)を固定化プローブに付着させるための第2のセグメントを含む。この第1のセグメントは、第1のセグメントおよび標的核酸がハイブリダイズして、ハイブリダイズする条件(例えば、実施例に記載されるもの)下で安定な(すなわち、検出可能な融解点を有する)二重鎖を形成し得るように、特定の標的核酸配列に実質的に相補性であるように構成され得る。あるいは、この第1のセグメントは、ハイブリダイズする条件下で、サンプル中の核酸配列に非特異的に結合するように構成され得る(WO 2008/016988を参照のこと)。この第2のセグメントは、固定化プローブの配列に相補的である配列の領域を含む。好ましくは、キメラ捕捉プローブは、核酸ホモポリマー(例えば、ポリ−Aまたはポリ−T)であって、捕捉プローブの標的相補性領域に共有結合されかつ先に記載される(Weisburgらの米国特許第6,110,678号)ように、固定化プローブの相補的ホモポリマー(例えば、それぞれ、ポリ−Tまたはポリ−A)に適切な条件下でハイブリダイズするものを含む。捕捉プローブは、クロージング配列(closing sequence)として作用して、捕捉反応において結合されていない標的捕捉プローブを不活性化する第3のセグメントをさらに含み得る。この第3のセグメントは、上記第2のセグメントに対向する上記第1のセグメントに隣接し得る(例えば、捕捉配列:標的ハイブリダイズする配列:クロージング配列)か、またはこの第3のセグメントは、上記第1のセグメントに対向する上記第2のセグメントに隣接し得る(例えば、クロージング配列:捕捉配列:標的ハイブリダイズする配列)。WO2006/007567およびUS2009−0286249を参照のこと。
「固定化プローブ」は、支持体に直接的にまたは間接的に結合される核酸を含む。この核酸は、上記捕捉プローブ中の核酸に相補的であるが、上記捕捉プローブにおける長さと同じ長さ(核酸塩基ユニットの数)であってもよいし、そうでなくてもよい。この固定化プローブ中の核酸は、好ましくは、少なくとも6個連続した核酸塩基のユニットを含み、例えば、10〜45個または10〜40個または10〜30個または10〜25個または15〜25個(両端を含む)のL−核酸塩基ユニットを含み得る。上記核酸は、好ましくはホモポリマーであり、より好ましくは、アデニンまたはチミンのホモポリマーである。固定化プローブの好ましい形態は、アデニン残基のホモポリマーを有する第2のセグメントを含む捕捉プローブと組み合わせて使用するための、14個のチミン残基のホモポリマーであるか、または14個のチミン残基のホモポリマーを含む。固定化プローブの核酸部分は、代表的には、1本鎖形態で提供されるか、またはそうでなければ、使用前もしくは使用中に、1本鎖形態へと変性される。
本明細書において使用される場合、「固体支持体」は、固定化プローブのための支持体(例えば、ニトロセルロース、ナイロン、シリカ、ポリアクリレート、混合ポリマー、ポリスチレン、シランポリプロピレン、および磁気で引きつけられ得る物質から作製されるマトリクスまたは粒子)として有用な種々の材料のうちの任意のものである。シート、ビーズ/スフェア、ウール/ファイバーの形状および他の一般的な形状の固体支持体は、この方法に有用である。単分散性磁性ビーズは好ましい支持体である。なぜならそれらは、サイズが比較的均質であり、好ましくは自動化システムにおいて反応容器へと磁力を印加することによって、溶液から容易に回収されるからである。固体支持体は、スラリー中に広範に分散させられていてもよいし、またはカラムに充填されていてもよい。固定化プローブは、その捕捉支持体へと、例えば、種々の共有結合、キレート化、もしくはイオン性相互作用のうちのいずれかを使用することによって直接結合されてもよいし、上記支持体に結合された1もしくはこれより多くのリンカーを介して間接的に結合されてもよい。このリンカーは、捕捉プローブにハイブリダイズすることは意図しないが、固定化プローブの核酸とその支持体との間のスペーサーとして作用することが意図される、1個もしくはこれより多くのヌクレオチドを含み得る。
「検出プローブ」は、標的配列に特異的に結合しかつこの結合が、この標的配列の存在を示す検出可能なシグナルを直接的にまたは間接的に生じる、核酸または他の分子である。検出プローブは、検出可能なシグナルを生成するために標識される必要はない(例えば、プローブがその標的配列に結合することから生じる電気インパルスが、検出可能なシグナルであり得る)。「標識されたプローブ」は、標識を含むか、または直接的にまたは間接的に標識に結合されているプローブである(例えば、Sambrookら, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed., Chapt. 10;米国特許第6,361,945号、Beckerら;米国特許第5,658,737号、Nelsonら;米国特許第5,656,207号、Woodheadら;米国特許第5,547,842号、Hoganら;米国特許第5,283,174号、Arnoldら;米国特許第4,581,333号、Kourilskyら;米国特許第5,731,148号、Beckerら)。例えば、検出プローブは、非ヌクレオチドリンカーおよびこのリンカーに付着された化学発光標識を含み得る(米国特許第5,185,439号、同第5,585,481号および同第5,639,604号、Arnoldら)。検出プローブの例は、均質系の反応(例えば、結合しているかまたは結合していないプローブ上の標識の差次的加水分解を使用するもの)において検出される付着された標識を有する約5〜50ヌクレオチドの長さのオリゴヌクレオチドを含む。
検出プローブは、アッセイの形式に依存して、標的配列と同じセンスまたは対向センス配列であるヌクレオチド配列を有し得る。検出プローブは、捕捉プローブと、標的配列の同じまたは異なるセグメントにハイブリダイズし得る。いくつかの検出プローブは、付着された化学発光マーカー、例えば、アクリジニウムエステル(AE)化合物を有する(米国特許第5,185,439号、同第5,639,604号、同第5,585,481号、および同第5,656,744号)。いくつかの検出プローブにおいて、アクリジニウムエステル標識は、ヌクレオチド塩基のアミンをAEの両側に拘束しかつインターカレーションのための部位を提供する非ヌクレオチドリンカーを使用することによって、AおよびT/Uの塩基対の領域の近くにあるプローブの中心領域に付着される(米国特許第5,585,481号および同第5,656,744号、Arnoldら)。あるいは、AE標識は、検出プローブの3’末端または5’末端に付着され得、この検出プローブは、標的核酸上の検出プローブに隣接してハイブリダイズして、標的核酸によって与えられる近くのアミンの効果を制限する第2のオリゴマーとともに使用される。いくつかの検出プローブにおいて、関連する非標的ポリヌクレオチド配列とのミスマッチの部位にまたはこの部位の近くにあるAE標識は、僅か1個のヌクレオチドが異なり得る関連する配列と標的配列との間の区別を可能にする。なぜならこのミスマッチ部位の周辺の二重鎖の領域は、その関連する非標的配列にハイブリダイズしたプローブ上のAEを、加水分解(hydrolysis degradation)に感受性にするために十分に不安定化されるからである。HIV−1およびHCVは、Grifols International,S.A.(スペイン)による市販のPROCLEIX(登録商標) ULTRIO assayの改変形態を使用して検出され得る。この改変は、捕捉プローブおよび固定化プローブにおけるD−ポリAおよびD−ポリTの配列を、それぞれ、L−ポリAおよびL−ポリTで置き換えることを要する。
「ハイブリダイゼーション条件」とは、1本の核酸鎖が相補的な鎖の相互作用および水素結合によって第2の核酸鎖に結合して、ハイブリダイゼーション複合体を生成する累積的環境をいう。このような条件は、核酸を含む水性または有機性の溶液の化学的成分およびそれらの濃度(例えば、塩、キレート化剤、ホルムアミド)、ならびにこの混合物の温度を含む。他の要因(例えば、インキュベーション時間の長さまたは反応チャンバの寸法)は、その環境に寄与し得る(例えば、Sambrookら, Molecular C
loning, A Laboratory Manual, 2.sup.nd ed., pp. 1.90−1.91, 9.47−9.51, 11.47−11.57
(Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989))。
1つのまたは複数の標的核酸への標的捕捉オリゴマーの特異的結合は、安定な二重鎖を形成する、標的捕捉オリゴマーの第1のセグメント中の1つの規定された配列と標的核酸上の正確にもしくは実質的に相補性のセグメントとの間の結合を意味する。このような結合は、その単一の規定された標的捕捉オリゴマー配列に正確にもしくは実質的に相補的なセグメントを欠いている、そのサンプル中の他の核酸への結合よりも検出可能に強い(より高いシグナルまたは融解温度)。標的核酸への標的捕捉オリゴマーの非特異的結合は、その標的捕捉オリゴマーが、単一の規定された標的捕捉オリゴマー配列に対して正確なもしくは実質的な相補性を有するセグメントを共有しない標的配列の集団に結合し得ることを意味する。例えば、その捕捉プローブの第1のセグメントにおけるランダム化配列を使用することによって、このようなことが達成され得る。
捕捉ハイブリッドの「放出」とは、捕捉ハイブリッドの1またはこれより多くの成分を互いから分離すること(例えば、標的核酸を捕捉プローブから、および/または標的捕捉オリゴマーを固定化プローブから分離すること)をいう。その標的核酸鎖の放出は、標的を、捕捉ハイブリッドの他の成分から分離し、その標的を検出プローブへの結合のために利用可能にする。この捕捉ハイブリッドの他の成分は、標的検出に影響を及ぼすことなく、例えば、標的捕捉オリゴマー鎖を、捕捉支持体上の固定化プローブに結合したままにし得る。
「感度」とは、それ自体として正確に特定された真の陽性の割合である(例えば、感染を有する感染血液サンプルのパーセンテージ)。感度はまた、検出下限によって特徴付けられ得る。例えば、プールする前の1粒子/mL 血液という病原体濃度において、アッセイは、感染したサンプルのうちの少なくとも95%を検出する。検出限界が低いほど、アッセイ感度は高くなる。特異度とは、正確に特定された真の陰性の割合を測定する(例えば、感染を有さないと正確に特定された非感染血液サンプルのパーセンテージ)。
値の範囲への言及はまた、範囲内の整数およびその範囲の中の整数によって規定される部分範囲を含む。任意の数値または数値範囲への言及は、他の代表的な使用条件を評価する測定時において本質的であるように、任意のこのようなバリエーションを包含すると理解されるものとする。
詳細な説明
I.一般
本開示は、血球を含むサンプル(例えば、全血球サンプル)のプール分析の方法を提供する。上記方法は、輸血などに使用される予定の多くの個体から集められた全血サンプルをスクリーニングするために特に有用である。プールする前に、このようなサンプルのアリコートは、溶解試薬(以下でさらに記載される)と個々に接触されて、上記サンプル中の赤血球を溶解させる。プールした後、その合わせられた溶解物またはその標本は、病原体に特徴的な標的の存在について試験される。プールする前に溶解することによって、複数の標的分子(例えば、RNA)はプールする前に放出され得、一緒にプールされた非感染サンプルのバックグラウンドに対して感染サンプルが検出される確率が増大する。上記方法は、赤血球の病原体を同定するために特に有用であるが、背景において記載される代表的な標的のうちの全てに関して少なくとも含む試験の完全なパネルを実行するためにも使用され得る。
II.溶解試薬
溶解試薬(これは、同時係属中の出願WO 2016/064887(2015年10月20日に出願され、参考として援用される)に最初に記載された)は、少なくとも緩衝剤、ラウリル硫酸リチウム(LLS)、および塩化物含有塩ならびにEDTA、EDTA−Na、EGTAおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される抗凝固薬のうちの少なくとも一方を含む。
いくつかの実施形態において、緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム緩衝剤である。いくつかの実施形態において、緩衝剤は、TRIS(2−アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール)緩衝剤である。いくつかの実施形態において、緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム緩衝剤である。いくつかの実施形態において、緩衝剤は、リン酸ナトリウム緩衝剤である。一部の実施形態において、緩衝剤は、約5mM〜約30mM、約10mM〜約20mM、約10mM〜約15mM、または約15mM〜約20mMの濃度の試薬中の炭酸水素ナトリウム緩衝剤である。一部の実施形態において、緩衝剤は、約75mM〜約150mM、約75mM〜約125mM、約100mM〜約125mM、または約90mM〜約110mMの濃度の試薬中のTRIS緩衝剤である。一部の実施形態において、緩衝剤は、約5mM〜約30mM、約10mM〜約20mM、約10mM〜約15mM、または約15mM〜約20mMの濃度の試薬中のリン酸ナトリウム(NaPO)緩衝剤である。一部の実施形態において、試薬中のリン酸ナトリウムの濃度は、約8mM〜約40mM、約10mM〜約33mM、約15mM〜約30mM、約30mM、または約15mMである。一部の実施形態において、試薬中のリン酸一ナトリウムの濃度は、約8mM〜約40mM、約10mM〜約33mM、約15mM〜約30mM、約30mM、または約15mMである。一部の実施形態において、試薬中のリン酸二ナトリウムの濃度は、約8mM〜約40mM、約10mM〜約33mM、約15mM〜約30mM、約30mM、または約15mMである。範囲は、範囲中の全ての整数および小数(partial
number)を含む。
いくつかの実施形態において、抗凝固薬は、EDTA((エチレンジニトリロ)四酢酸)、EDTA−Na(エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム二水和物)、EGTA(エチレン−ビス(オキシエチレンニトリロ)四酢酸)、ヘパリン、またはシトレートのうちの1種もしくはこれより多くである。一部の実施形態において、抗凝固薬は、約0.05mM〜約15mM、約0.1mM〜約10mM、または約0.5mM〜約5mMの濃度の試薬中のEDTAを含む。一部の実施形態において、抗凝固薬は、約0.05mM〜約15mM、約0.1mM〜約10mM、または約0.5mM〜約5mMの濃度の試薬中のEDTAである。一部の実施形態において抗凝固薬は、約0.05mM〜約15mM、約0.1mM〜約10mM、または約0.5mM〜約5mMの濃度の試薬中のEDTA−Naである。一部の実施形態において、抗凝固薬は、約0.05mM〜約15mM、約0.1mM〜約10mM、または約0.5mM〜約5mMの濃度の試薬中のEGTAである。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
いくつかの実施形態において、塩は、以下のイオンのうちの1種もしくはこれより多くを含む:ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、マグネシウムイオン、リチウムイオン、および塩化物イオン。いくつかの実施形態において、塩は、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム、または塩化ナトリウムである。一部の実施形態において、塩は、塩化物イオンと、マグネシウムイオン、ナトリウムイオンまたはカリウムイオンのうちの1つとを含み、試薬中の塩の濃度は、約10mM〜約50mM、約15mM〜約40mM、または約20mM〜約35mMである。一部の実施形態において、塩は、約100mM〜約500mM、約200mM〜約350mM、または約250mM〜約300mMの濃度の試薬中の塩化アンモニウムである。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
いくつかの実施形態において、界面活性剤は、ラウリル硫酸リチウム(LLS)、ノニルフェノキシポリエトキシルエタノール(NP 40)、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、およびTriton−X 100のうちの1種である。いくつかの実施形態において、界面活性剤は、アニオン性界面活性剤である。いくつかの実施形態において、界面活性剤は、LLSまたはSDSである。いくつかの実施形態において、界面活性剤は、約1.5%(v/v)より高い濃度で試薬中に存在する。一部の実施形態において、界面活性剤は、約15.5%(v/v)未満の濃度で試薬中に存在する。一部の実施形態において、界面活性剤は、約2%〜約15%(v/v)の濃度で試薬中に存在する。一部の実施形態において、界面活性剤は、約2%〜約15%(v/v)の濃度で試薬中に存在する。一部の実施形態において、界面活性剤はLLSであり、試薬中のLLSの濃度は、約2%〜約15%(v/v)、約4%〜約10%(v/v)、または約5%〜約8%(v/v)である。一部の実施形態において、界面活性剤はLLSであり、約14mM〜約50mMで試薬中に存在する。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
いくつかの実施形態において、試薬のpHは、pH5.5より高い。いくつかの実施形態において、試薬のpHは、pH10.5より低い。一部の実施形態において、試薬のpHは、約6.0〜約10.0である。一部の実施形態において、試薬のpHは、約6.5〜約8.0、または約7.0〜約8.0、または約7.2〜約7.6、または約6.7〜約7.5、または約6.7、または約7.3または約7.5である。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
試薬のいくつかの実施形態において、炭酸水素ナトリウムの濃度は、14mMであり、塩化アンモニウムの濃度は、250mMであり、LLSの濃度は、8%(v/v)であり、EDTAの濃度は、約0.1mM〜約10mMであり、pHは、7.2〜7.6である。試薬のいくつかの実施形態において、緩衝剤は、炭酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウムおよびTRISからなる群より選択され、界面活性剤は、約5%〜約10%(v/v)であり、pHは、約6.5〜約8.0であり、塩は、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム、および塩化カリウムからなる群より選択される。試薬のいくつかの実施形態において、緩衝剤は、リン酸ナトリウムおよびTRISからなる群より選択され、塩は、塩化マグネシウムおよび塩化アンモニウムからなる群より選択される。この実施形態のうちのいくつかの局面において、抗凝固薬の濃度は、約0mM〜約1mMである。この実施形態のうちのいくつかのさらなる局面において、界面活性剤は、約6%〜約10%(v/v)の濃度のLLSである。この実施形態のうちのいくつかのさらなる局面において、緩衝剤は、約90mM〜約110mMの濃度でのTRISであり、試薬のpHは、約7.2〜約7.5である。この実施形態のうちのいくつかのさらなる局面において、抗凝固薬は、約0.1mM〜約5mMの濃度にあり、そしてEGTA、EDTA、EDTA−Naまたはこれらの組み合わせである。
溶解試薬は、血液細胞を溶解し、放出された標的を溶解物中でのヌクレアーゼまたはプロテアーゼによる分解から保護するように働き、その標的の使用のためのその後の工程(例えば、標的捕捉、増幅、検出、および/または配列決定)と適合性である。上記溶解試薬は、赤血球に感染する病原体由来のRNA(BabesiaおよびPlasmodium speciesのような寄生生物が挙げられる)の分析に特に適している。溶解試薬は、サンプルから溶解試薬を除去することなく核酸検出の方法と適合性である。
(III.溶解試薬の使用)
血液細胞は、任意の利用可能な供給源(例えば、全血、または赤血球を含むものを含むその任意の画分(例えば、ペレット化赤血球))から得られ得る。全血は、ヒト全血、もしくは非ヒト全血、またはこれらの組み合わせであり得る。
溶解試薬は、細胞溶解を誘導し、細胞からの、望ましい標的の放出を引き起こすために十分な時間にわたって、血液細胞と混合され得る。溶解試薬と混合して血液細胞を維持するための例示的時間としては、1〜30分間、2〜15分間、3〜10分間、4〜6分間、または5分間が挙げられる。好ましくは、その時間は、少なくとも5分間である。好ましくは、上記混合物は、溶解後に目に見える粒子を欠いている。
溶解試薬を血液細胞とともにインキュベートする温度は、変動し得る。その温度は、好ましくは、溶解の程度および速度を最大限にしかつ標的の分解を最小限にするかまたはその後の加工処理の阻害を防止するように、選択される。例示的な温度範囲としては、0〜50℃、5〜45℃、10〜40℃、15〜37℃、20〜30℃、22〜27℃、または25℃が挙げられる。周囲温度は適切である。血液細胞の溶解は、本明細書で記載される方法によって検出可能であるに十分な量の標的分子を放出するべきである。好ましくは、溶解は、溶解されるサンプル中の血液細胞のうちの少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、または100%の溶解を生じる。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
血液細胞サンプルが溶解試薬と合わされる比は、細胞溶解の程度および速度、ならびに溶解した細胞からの放出後の分解からの標的分子の保護に影響を及ぼし得る。血液細胞サンプルが上記溶解試薬と混合される例示的な比としては、約1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、または1:1〜1:5または1:10(v/v; サンプル:試薬)の間の比の範囲の中の比が挙げられる。好ましい比は、約1:3(v/v サンプル:試薬)の比でサンプルアリコートが溶解試薬と混合される。別の好ましい比は、約1:4(v/v サンプル:試薬)の比でサンプルアリコートが溶解試薬と混合される。上記サンプルが全血から単離された赤血球(例えば、ペレット化赤血球)を含む場合、この赤血球は、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:10の、または1:1〜1:10(v/v; 赤血球:試薬)の間の比の範囲にある例示的な比で、上記溶解試薬と混合され得る。範囲は、範囲中の全ての整数および小数を含む。
IV.標的
本発明の溶解試薬によって血球から放出される標的は、宿主由来の標的および病原体由来の標的を含み得る。標的としては、タンパク質標的(例えば、ペプチド標的および抗体標的)、核酸標的(例えば、DNA標的またはRNA標的)、全粒子、脂質および炭水化物が挙げられる。RNA標的は、リボソームRNA(rRNA)標的、メッセンジャーRNA(mRNA)標的、または不均一核RNA(hnRNA)標的であり得る。病原体由来の標的に好ましい標的は、リボソームRNA標的、特に、18S rRNA標的、5S
rRNA標的、5.8S rRNA標的、または28S rRNA標的である。標的は、白血球、赤血球から放出され得るか、または血漿中に存在し得る。標的は、治療標的を含む。治療標的は、好ましくは、宿主由来の標的(例えば、ペプチド標的(例えば、トロンビン)および抗体標的)である。
例示的な病原生物として、肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、デングウイルス、西ナイルウイルス、フラビウイルス、ジカウイルス、および寄生生物が挙げれる。例示的な寄生生物として、Babesia属に由来する寄生生物、Plasmodium属に由来する寄生生物、Trypanosoma属に由来する寄生生物、Leishmania属に由来する寄生生物、Anaplasma属に由来する寄生生物、Toxoplasma属に由来する寄生生物、Babesia microti、Babesia divergens、Babesia duncani、Plasmodium falciparum、Plasmodium malariae、Plasmodium ovale、
Plasmodium vivax、およびPlasmodium knowlesiが挙げられる。
(V.アッセイ)
血液細胞を含むサンプルアリコートの溶解から放出される標的分子は、分析に供される。標的分子は、分析の前に、溶解試薬から(遠心分離または他の方法によって)分離されてもよいし、分離されなくてもよい。分離工程の省略は、そのアッセイを行うにあたって、効率的な作業フローを容易にし得る。アッセイのタイプは、標的に依存する。アッセイは、リアルタイムまたはエンドポイントのアッセイであり得る。
(A.核酸)
核酸標的の分析はしばしば、捕捉、増幅および検出の工程を伴う。あるいは、増幅法および検出法は、事前の標的捕捉なしで行われ得る。好ましくは、増幅、ならびに検出および標的捕捉(行われる場合)は、標的分子を溶解試薬から分離することなく起こる。従って、プロセス全体は、1つの容器中で行われ得る。
(1.標的捕捉アッセイ)
例示的な標的捕捉アッセイは、以下のとおりに1またはこれより多くの捕捉プローブ、固定化プローブ、サンプル、および適切な媒体を使用して行われて、標的核酸への標的捕捉オリゴマーの、および固定化プローブへの標的捕捉オリゴマーのハイブリダイゼーションを可能にし得る。標的サンプル(本明細書において好ましくは、標的サンプルはプールされた溶解物である)は、上記アッセイを行う前に(例えば、65℃から95℃へと)加熱されて、2本鎖形態にあるあらゆる核酸を変性し得る。その成分は、任意の順序で混合され得る。例えば、上記標的捕捉オリゴマーは、上記標的サンプルに加えられ得、上記固定化プローブを加える前に上記標的サンプル中の核酸標的とハイブリダイズされ得る。しかし、自動化アッセイに関しては、上記標的捕捉オリゴマーおよび固定化プローブを、同時または実質的に同時に供給することによって、加える工程の回数を最小限にすることが好ましい。この場合には、ハイブリダイゼーションの順序は、第1のセグメントの標的捕捉オリゴマーと核酸標的との間で二重鎖を形成し得るが、捕捉プローブの第1のセグメントと第2のセグメントとの間で、および標的捕捉オリゴマーと固定化プローブとの間で形成する二重鎖の融解温度を超える条件下で第1のハイブリダイゼーションを行うことによって、制御され得る。次に、低減したストリンジェンシー、好ましくは、第1のセグメントの標的捕捉オリゴマーと核酸標的との間で形成される二重鎖の融解温度未満の条件下で第2のハイブリダイゼーションを行う。第2のハイブリダイゼーション条件下では、二重鎖は、捕捉プローブの第2のセグメントと固定化プローブとの間で形成され得る。ストリンジェンシーは、アッセイミックスの温度を低下させることによって低減され得る。例えば、より高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーションは、60℃でまたは60℃付近で行われ得、より低いストリンジェンシーのハイブリダイゼーションは、室温または25℃へと冷却させることによって行われ得る。ストリンジェンシーはまた、塩濃度を低下させるか、またはカオトロピック溶媒を加えるかもしくはその濃度を増大させることによって、低減され得る。いくつかの方法では、全ての工程(2本鎖標的を変性させる、より高温での最初の変性工程を除くことはあり得る)が、等温で行われ得る。
核酸標的:捕捉プローブ:固定化プローブハイブリッド(捕捉複合体)の形成後に、捕捉複合体は、他のサンプル成分から分離される。捕捉複合体を他のサンプル成分から分離する1つの方法は、種々の公知の方法のうちのいずれか(例えば、遠心分離、濾過、または磁性捕捉支持体の磁気誘引)を使用することによって、捕捉複合体を含む固体支持体を他のサンプル成分から物理的に分離することによる。上記分離は、好ましくは、核酸標的、標的捕捉オリゴマーおよび固定化プローブの間に形成される二重鎖の融解温度未満の温度で行われる。いくつかの方法では、上記分離は、ハイブリダイゼーション条件のストリ
ンジェンシーおよびマッチした標的核酸とマッチしていない標的核酸とを区別する必要な能力を維持するために、このステム−ループ構造の融解温度より低いが、この融解温度の10℃以内の温度で(例えば、60℃で)行われる。別の方法は、サンプル構成要素がカラムからそして1個もしくはこれより多くの容器の中へと溶離する間に、捕捉複合体をカラム中に入れられた固体支持体へと付着したままであることを可能にする工程を包含する。次いで、その捕捉複合体を含むカラムは、溶離条件へと供されて、捕捉核酸標的が別個の容器へと溶離することを可能にする(例えば、米国特許第6,110,678号を参照のこと)。
捕捉ハイブリッドの任意の部分に非特異的に接着する他のサンプル成分から標的核酸を単離することをさらに容易にするために、上記捕捉ハイブリッドは、他のサンプル成分を希釈および除去するために、1回もしくはこれより多く洗浄され得る。洗浄は、適切な水溶液(例えば、TrisおよびEDTAを含む溶液。例えば、米国特許第6,110,678号を参照のこと)および適切な条件(例えば、上記成分のTより高い温度)において、捕捉ハイブリッドをその個々の成分へと解離し、次いで、その条件を再調節して、捕捉ハイブリッドの再形成を可能にすることによって達成され得る。しかし、取り扱いやすくし、工程を最小限にするために、洗浄は、好ましくは、上記捕捉支持体に付着した無傷の捕捉ハイブリッドを、この捕捉ハイブリッドを維持する条件を使用することによって溶液中ですすぐ。好ましくは、行われる場合、洗浄での標的核酸の捕捉は、上記標的核酸のうちの少なくとも70%、好ましくは、少なくとも90%、およびより好ましくは、約95%を、他のサンプル成分から単離する。単離された核酸は、核酸増幅のような多くの下流プロセスのために使用され得る。
標的捕捉アッセイはまた、リアルタイムの二相性標的捕捉および増幅法の一部として行われ得る。このような方法において、500μLのサンプルおよび400μLの標的捕捉試薬(TCR)が、反応チューブに加えられる。このTCRは、磁性粒子、上記サンプル中に存在する生物を溶解するための成分、捕捉オリゴ、T7開始プロモーター、および内部較正因子を含む。反応チューブ中の流体は、特定の時間にわたって特定の速度で混合され、上記混合物が均質であることを担保する。次いで、反応チューブは、反応チューブの中の流体を予備加熱するために、43.7℃のトランジションインキュベーター(transition incubator)へと移される。反応チューブは、次いで、64℃に設定したアニールインキュベーターへと移される。64℃でのインキュベーションの間に、溶解試薬によって事前に破壊されなかった、上記サンプル中に存在する任意の生物が破壊され、標的の放出を引き起こす。次いで、反応チューブは、クールダウンプロセスを開始するために移行インキュベーターへと移され、冷却機勾配(17℃〜19℃)の中でさらに冷却され、T7開始プロモーターの結合、ならびに捕捉オリゴを介する磁性粒子への標的および内部較正因子の両方の捕捉をもたらす。上記反応チューブは、磁気パーキングステーション(magnetic parking station)に移され、このステーションでは、上記チューブは、洗浄ステーションに入る前に、磁性粒子をチューブの側面に引きつける磁石に供される。洗浄ステーションでは、潜在的な妨害物質を、磁性粒子を洗浄することによって上記反応物から除去する。
2.増幅
核酸分析物は、等温増幅反応(例えば、転写媒介性増幅(TMA)、核酸配列ベースの増幅(NASBA)、ループ媒介性等温増幅、ポリメラーゼスパイラル反応(polymerase spiral reaction)(PSR)(Liu, W.ら Polymerase Spiral Reaction (PSR): A novel isothermal nucleic acid amplification method. Sci. Rep. 5, 12723; (2015))、リガーゼ連鎖反応、および他の等温増幅法)、または温度サイクリング増幅反応(例えば、ポリメラーゼ
連鎖反応(PCR)、定量的PCR(qPCT)、リアルタイムPCR(rt−PCT)、または他の温度サイクリング増幅法)、あるいは他の増幅法のような方法を使用して、増幅され得る。増幅されたRNA分析物生成物の検出は、増幅の間に(リアルタイムで)または増幅後に(エンドポイントで)行われ得る。
(i.転写媒介性増幅)
TMAは、以前に記載されている(例えば、米国特許第5,399,491号、同第5,554,516号、同第5,824,518号、および同第7,833,716号;そしてまた、例えば、F. Gonzales and S. McDonough. Applications of Transcription−Mediated Amplification to Quantification of Gene Sequences. Gene Amplification. 1998 Ed. Francois Ferre, Birkhauser, Boston. PP. 189−204)。TMAでは、増幅されるべき配列を含む標的核酸は、1本鎖核酸(例えば、ssRNAまたはssDNA)として提供される。2本鎖核酸(例えば、dsDNA)を1本鎖核酸へと変換する任意の従来の方法が、使用され得る。プロモータープライマーは、上記標的核酸へとその標的配列において特異的に結合し、逆転写酵素(RT)は、テンプレートとして上記標的鎖を使用して上記プロモータープライマーの3’末端を伸長して、cDNAコピーを作りだし、RNA:cDNA二重鎖を生じる。RNase活性(例えば、RT酵素のRNase H)は、RNA:cDNA二重鎖のRNAを消化し、第2のプライマーが、上記プロモーター−プライマー末端から下流にある、このcDNA中のその標的配列に特異的に結合する。次いで、RTは、テンプレートとしてそのcDNAを使用して第2のプライマーの3’末端を伸長して、機能的プロモーター配列を含むdsDNAを作り出すことによって、新たなDNA鎖を合成する。機能的プロモーターに対して特異的なRNAポリメラーゼは、転写を開始して、最初の標的鎖に相補的な約100〜1000個のRNA転写物(増幅されたコピーまたはアンプリコン)を生成する。この第2のプライマーは、各アンプリコン中のその標的配列に特異的に結合し、RTは、このアンプリコンRNAテンプレートからcDNAを作り出して、RNA:cDNA二重鎖を生成する。RNaseは、上記アンプリコンRNAを、RNA:cDNA二重鎖から消化し、このプロモータープライマーの標的特異的配列は、その新たに合成されたDNA中のその相補的配列に結合し、RTは、上記プロモータープライマーの3’末端および上記cDNAの3’末端を伸長して、RNAポリメラーゼが結合し、その標的鎖に相補的なさらなるアンプリコンを転写する機能的プロモーターを含むdsDNAを作り出す。反応の間にこれら工程を反復して使用する自動触媒サイクルは、その最初の標的配列の約10億倍の増幅を生じる。必要に応じて、アンプリコンは、上記アンプリコン中に含まれる配列に特異的に結合するプローブを使用することによって増幅の間(リアルタイム検出)に、または反応のエンドポイント(エンドポイント検出)で、検出され得る。その結合したプローブから生じるシグナルの検出は、上記サンプル中の標的核酸の存在を示す。
TMAはまた、リアルタイムの二相性標的捕捉および増幅法の一部として行われ得る。このような方法において、TMAは、増幅試薬(50μL/試験)を、捕捉された標的分子を含む反応チューブに加え、そして増幅ロードステーションにおいて混合することによって、行われ得る。この増幅試薬は、核酸を作るために必要なオリゴおよび成分を含む。この反応チューブは、反応チューブ中の液体の温度を上昇させるために43.7℃の移行インキュベーターに移され、次いで、それは、増幅ロードステーションへと戻されて、このステーションにおいて酵素(25μL/試験)が加えられる。反応チューブは、42.7℃に設定した増幅インキュベーターへと移され、インキュベーターの中に5分間留まり、その間に、第1回の増幅が開始される。反応チューブは、増幅ロードステーションへと戻され、このステーションにおいて、プロモーター試薬(25μL/試験)が加えられる。反応チューブは、標的増幅のさらなる回のために、増幅インキュベーターへと戻される
。このプロモーター試薬は、オリゴおよびトーチ(torch)を含む。このトーチは、上記標的または内部較正因子に相補的であり、結合した場合には、蛍光を発し、リアルタイムでシグナルを生成する。上記標的および内部較正因子に関するシグナルは、好ましくは、異なる波長を有し、区別され得る。
(ii.ポリメラーゼ連鎖反応)
あるいは、PCR増幅(例えば、逆転写酵素またはリアルタイムPCR)が、増幅のために使用され得る。PCRは、標的核酸を捕捉複合体から事前に放出してまたは放出せずに、行われ得る。このPCR反応は、捕捉工程と同じ容器(例えば、微量遠心チューブ)の中で行われ得る。このPCR反応は、解離のための約95℃(例えば、90〜99℃)という高温から、アニーリングのための約60℃という低温(例えば、40〜75℃、または50〜70℃または55〜64℃)の間でのサーモサイクリングを含む。代表的には、完全サーモサイクルの数は、少なくとも10、20、30または40である。PCR増幅は、1またはこれより多くのプライマー対を使用して行われる。PCR増幅に使用されるプライマー対は、配列決定されることが望まれる領域に隣接する標的核酸の対抗する鎖に相補的な2つのプライマーを含む。ウイルスゲノムの大部分(例えば、50、75または99%より多く)を配列決定するために、プライマーは、好ましくは、ウイルスゲノムの末端の近くに位置する。関連分子(例えば、患者サンプル中に存在する同じウイルスの変異形態)の増幅のために、プライマーは、好ましくは、その集団の大部分のメンバーに存在する可能性が高い標的核酸の保存された領域に相補的である。PCR増幅は、以下に記載される:PCR Technology: Principles and Applications for DNA Amplification (H.A. Erlich編, Freeman Press, NY, NY, 1992); PCR
Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innisら編, Academic Press, San Diego, CA, 1990); Mattilaら, Nucleic Acids Res. 19, 4967 (1991); Eckertら, PCR Methods and Applications 1, 17 (1991); PCR(McPhersonら編, IRL Press, Oxford);および米国特許第4,683,202号。
(3.検出)
核酸標的の検出は、捕捉後にかつ任意の公知の方法を使用することによって、増幅の間(リアルタイム)または増幅後(エンドポイント)のいずれかで行われ得る。RNAの増幅生成物はしばしば、RT−PCRから生じるDNA、またはTMAから生じるRNAコピーの形態にある。増幅された核酸は、液相中で検出され得るか、またはそれらをマトリクス中でまたはマトリクス上で濃縮し、上記核酸と関連した標識(例えば、臭化エチジウムのようなインターカレーティング剤)を検出することによって検出され得る。いくつかの検出法は、増幅された生成物中の配列に相補的なプローブを使用してプローブ:生成物複合体の存在を検出するか、またはプローブの複合体を使用して、増幅された生成物から検出されるシグナルを増幅する(例えば、米国特許第5,424,413号、同第5,451,503号および同第5,849,481号)。他の検出法は、シグナル生成が標的配列の存在に結び付いているプローブを使用する。なぜならシグナルの変化は、分子ビーコン、分子トーチ、またはハイブリダイゼーションスイッチプローブ(例えば、米国特許第5,118,801号、同第5,210,015号、同第5,312,728号、同第5,538,848号、同第5,541,308号、同第5,656,207号、同第5,658,737号、同第5,925,517号、同第6,150,097号、同第6,361,945号、同第6,534,274号、同第6,835,542号、および同第6,849,412号;ならびに米国公開番号2006/0194240 A1)におけるように、上記標識されたプローブが増幅された生成物に結合する場合にのみ生じるから
である。このようなプローブは、代表的には、このプローブの一方の末端に付着された標識(例えば、発蛍光団)、およびこのプローブが、増幅された生成物にハイブリダイズされていないことを示すあるコンホメーションにある(「閉じている」)ときの標識からのシグナル生成を阻害するが、プローブがそのコンホメーションを(「開いている」へと)変化させる増幅された生成物にハイブリダイズしているときに検出可能なシグナルが生成されるようにこのプローブの別の位置に付着される相互作用化合物(例えば、クエンチャー)を使用する。この増幅された生成物と特異的に会合する直接的にまたは間接的に標識されたプローブからのシグナルの検出は、増幅された標的核酸の存在を示す。
(4.配列決定)
増幅後に、標的核酸は、定性的もしくは定量的な検出をされるとともに、または定性的もしくは定量的な検出をされる代わりに、配列決定され得る。精製は、望ましい場合、シリカカラム(例えば、Qiagen重力流カラム)上で行われ得る。この標的核酸は、カラムに結合し、ここでこの標的核酸は、洗浄され得、次いで溶離され得る。あるいは、精製は、核酸プローブベースの精製システム(例えば、米国特許第6,110,678号もしくは同第8,034,554号、US 2013/0209992もしくはUS 2009/0286249、またはWO 2012/037531もしくはWO 2013/116774)を使用して行われ得る。その増幅された標的DNAはまた、アダプターの付着によって、いくつかの配列決定形式に適合させられ得る。その増幅されたDNAは、ヌクレオチド(通常は、ホモポリマー)のクレノウ媒介性付加によってテール付加され得、続いて、その付加されたテールに相補的なオリゴヌクレオチドにアニールされ得、ライゲーションされ得る。使用される配列決定プラットフォームに依存して、特別なアダプターが、配列決定前にテンプレートにライゲーションされる。例えば、SMRTベルアダプターは、Pacific Biosciences’ PacBio RS配列決定機での配列決定のために、サンプルテンプレートにライゲーションされる(例えば、Traversら Nucl. Acids Res. (2010) 38 (15): e159を参照のこと)。
その増幅された標的核酸は、種々の技術による配列分析に適している。標的核酸の捕捉は、いわゆる次世代および第三世代の配列決定法のいくつかの異なる形式につなげられ得る。このような方法は、数百万もの標的テンプレートを並行して配列決定し得る。このような方法は、標的核酸が改変体の不均一な混合物である場合に、特に有用である。その多くの利点の中でも、改変体を並行して配列決定することで、このサンプル内に比較的小さな割合で薬物変異が存在しても、サンプル中の薬物耐性変異のプロフィールが提供される。
いくつかの次世代配列決定法は、エマルジョンPCRによって増幅する(amplify)。標的捕捉オリゴマーを介してビーズに固定化された標的核酸は、エマルジョンPCRに適切な出発物質を提供する。そのビーズは、単一のビーズを含む個々のマイクロリアクターを作るために、PCR試薬およびエマルジョンオイルと混合される(Marguliesら, Nature 437, 376−80 (2005))。次いで、このエマルジョンは破壊され、増幅されたDNAを有するその個々のビーズが配列決定される。この配列決定は、例えば、Roche 454 GS FLX配列決定機(454 Life Sciences, Branford, CT 06405)を使用して行われるパイロシーケンシングであり得る。あるいは、配列決定は、例えば、ABI SOLiD Sequencing System(Life Technologies, Carlsbad, CA 92008)を使用して行われるライゲーション/検出であり得る。別のバリエーションにおいて、標的核酸は、標的捕捉オリゴマーを有するビーズから溶離され、アレイ上の異なる位置に固定化される(例えば、HiScanSQ(Illumina, San Diego, CA 92121))。その標的核酸は、ブリッ
ジ増幅によって増幅され、アレイ形式で、標識されたヌクレオチドのテンプレート指向性組み込みによって配列決定される(Illumina)。別のアプローチでは、標的核酸は、標的捕捉オリゴマーから溶離され、単一の分子が、リアルタイムで、ポリメラーゼによるヌクレオチドの組み込みを検出することによって分析される(単一分子リアルタイム配列決定またはSMRT配列決定)。このヌクレオチドは、組み込まれた場合にシグナルを放出する標識されたヌクレオチドであり得る(例えば、Pacific Biosciences、Eidら, Sciences 323 pp. 133−138 (2009))か、または標識されていないヌクレオチドであり得る(この場合、上記システムは、組み込みの際の化学変化を測定する(例えば、Ion Torrent Personal Genome Machine (Life Technologies))。
捕捉された標的核酸が、任意の技術によって配列決定され得るが、第三世代、次世代または大規模並列処理法(massively parallel method)は、Sanger and Maxam Gilbert配列決定を上回るかなりの利点を提供する。いくつかのグループは、超ハイスループットDNA配列決定手順を記載している(例えば、Cheeseman、米国特許第5,302,509号、Metzkerら, Nucleic Acids Res. 22: 4259 (1994)を参照のこと)。4種の天然のヌクレオチド(アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、またはチミン(T)という塩基を含む)および合成によってDNAを配列決定するためのいくつかの他の酵素を使用するパイロシーケンシングアプローチは、今や変異検出のために広く使用されている(Ronaghi, Science 281, 363 (1998); Binladinら, PLoS ONE, issue 2, e197 (February 2007); Rehmanら, American Journal of Human Genetics, 86, 378 (March 2010); Lindら, Next Generation Sequencing: The solution for high−resolution, unambiguous human leukocyte antigen typing, Hum.
Immunol. (2010), doi 10.1016/jhumimm.2010.06.016 (印刷中); Shaferら, J Infect Dis. 1;199(5):610 (2009))。このアプローチにおいて、検出は、DNAポリメラーゼ反応の間に放出されるピロホスフェート(PPi)、スルフリラーゼによるピロホスフェートのアデノシン三リン酸(ATP)への定量的変換、およびその後のホタルルシフェラーゼによる可視光の生成に基づく。より近年の研究は、デオキシヌクレオシド三リン酸(dNTPs)の3’−OH基にキャップをするために蛍光色素に連結される光切断可能な化学部分に大部分は焦点を当てた合成法によってDNA配列決定を行う(Welchら Nucleosides and Nucleotides 18, 197 (1999) & European Journal, 5:951−960 (1999); Xuら、米国特許第7,777,013号; Williamsら、米国特許第7,645,596号; Kao et al, 米国特許第6,399,335号; Nelsonら, 米国特許第7,052,839号および同第7,033,762号; Kumarら, 米国特許第7,041,812号; Sood et al,
米国特許出願番号2004−0152119; Eidら, Science 323, 133 (2009))。合成による配列決定方法論(sequencing−by−synthesis methodology)では、DNA配列は、各デオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTP)を別個にかつ逐次的に用いてDNA/ポリメラーゼ複合体を試験する際のピロホスフェート放出を測定することによって導き出されている。Ronaghiら, Science 281: 363 365 (1998); Hyman, Anal. Biochem. 174, 423 (1988); Harris、米国特許第7,767,400号を参照のこと。
(B.他の標的)
抗体、タンパク質、粒子および他の標的は、免疫沈降、ウェスタンブロッティング、ELISA、ラジオイムノアッセイ、競合アッセイおよび免疫測定アッセイ(immunometric assay)のような形式によって検出され得る。Harlow & Lane, Antibodies: A Laboratory Manual (CSHP NY, 1988); 米国特許第3,791,932号;同第3,839,153号;同第3,850,752号;同第3,879,262号;同第4,034,074号、同第3,791,932号;同第3,817,837号;同第3,839,153号;同第3,850,752号;同第3,850,578号;同第3,853,987号;同第3,867,517号;同第3,879,262号;同第3,901,654号;同第3,935,074号;同第3,984,533号;同第3,996,345号;同第4,034,074号;および同第4,098,876号を参照のこと。サンドイッチアッセイは、好ましい形式である(米国特許第4,376,110号、同第4,486,530号、同第5,914,241号、および同第5,965,375号を参照のこと)。
競合アッセイがまた使用され得る。いくつかの方法では、サンプル中の標的抗原は、外因的に供給された、標識された標的抗原と抗体検出試薬への結合に関して競合する。その抗体に結合される標識された標的抗原の量は、サンプル中の標的抗原の量に逆比例する。その抗体は、検出する前に、サンプルからの結合した複合体の分離を容易にするために固定化され得る。
接線流デバイスはまた、標的を検出するために使用され得る。流体は、標的が存在し得るサンプルで処理された試験ストリップに適用される。標識された結合分子は、このストリップを通り、標的を有するサンプルを含む特定のゾーンに入るにつれて捕捉され得る。
(VI.感度)
本発明の方法は、血球を含むサンプルアリコート(例えば、全血、白血球、赤血球、または赤血球の他の調製物)からの標的の高い検出感度を提供し得る。病原体由来RNA標的に関しては、感度は、ある容積の全血に存在する病原体RNAコピーの最小数として表され得る。全血の容積は、溶解試薬と直接接触され得るものであるか、または血液画分(例えば、ペレット化赤血球)を調製するために使用され得るものであり、この血液画分は、翻って、この溶解試薬と接触させられる。好ましくは、上記方法は、全血中の病原性RNAの存在を、約2×10コピーのリボソームRNA/mL(1寄生生物/1mLに等しい) 全血もしくはこれより良好、2×10コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、2×10コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、2×10コピー/50mL 全血もしくはこれより良好、または2×10コピー/100mL 全血もしくはこれより良好な感度で検出する。好ましくは、上記方法は、全血中の病原性RNAの存在を、約8×10コピーのリボソームRNA/mL(4寄生生物/1mLに等しい) 全血もしくはこれより良好、8×10コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、8×10コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、8×10コピー/50mL 全血もしくはこれより良好、または8×10コピー/100mL 全血もしくはこれより良好な感度で検出する。好ましくは、上記方法は、全血中の病原性RNAの存在を、約24×10コピーのリボソームRNA/mL(12寄生生物/1mLに等しい) 全血もしくはこれより良好、24×10コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、24×10コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、24×10コピー/50mL
全血もしくはこれより良好、または24×10コピー/100mL 全血もしくはこれより良好な感度で検出する。
VII.作業フロー
複数の血液サンプルから個々に溶解したアリコートを、プールする。異なる血球サンプ
ルは、代表的には、異なる被験体に由来し、しばしば異なるヒトに由来する。個々の血液サンプルの例示的容積は、約200〜500mlである。プールするためのサンプルアリコートは、代表的には、血球サンプルの小さな割合(例えば、1μL〜2mlもしくは100μL〜1ml、または血球サンプルの容積のうちの1%未満もしくは0.1%未満)を表す。アリコートは、2個、4個、8個、16個、24個、または200個のサンプル(数の中でもとりわけ)からの個々の溶解後にプールされ得る。いくつかの方法において、少なくとも4個のサンプルから溶解したアリコートがプールされる。いくつかの方法において、2〜200個、4〜24個、14〜16個、または4〜20個のサンプルから溶解したアリコートは、プールされる。溶解後に、個々の溶解したサンプルアリコートは、全体においてまたは部分的に、プールされ得る。全体においてプールするとは、各溶解したサンプルアリコートの完全な容積がプールされることを意味する。プールするとは、各溶解したサンプルアリコートの標本(すなわち、画分)は、プールした溶解物を形成するためにプールされることを意味する。次いで、分析は、血球サンプル中に存在し得る標的を検出するために行われ得る。分析は、赤血球に感染する病原体(例えば、Babesia種およびPlasmodium種)の標的のみを探し得るか、または血漿または血清中におそらく存在する任意の病原体(例えば、HIV−1および−2、B型肝炎、C型肝炎、西ナイル、デング、梅毒トレポネーマ、ならびにTrypanosoma cruzi、Plasmodium種およびAnaplasma)の標的をも探し得るか、あるいは治療標的を探し得る。このような標的は、別個にまたは一緒に分析され得る(例えば、マイクロアレイ上での多重増幅および検出によって)。
方法の感度は、部分的には、1回もしくはこれより多くのサンプル採取(ここで元のサンプルのほんの一部が、その後の分析に進められる)の前に、血球の溶解を行うことから生じる。このようなサンプル採取は、プールするために各溶解したサンプルアリコートのほんの一部を使用して、または分析もしくは他の希釈のためにプールした溶解物のほんの画分を使用して、生じ得る。溶解と検出との間に行われる任意のまたは全てのサンプル採取によって行われる分画は、最終的に分析されるアリコートの最初の容積のうちの0.5(すなわち、50%)、0.25(25%)、0.2(20%)、0.125(12.5%)、0.1(10%)、0.0625(6.25%)、0.05(5%)、0.0416(4.16%)または0.01(1%)未満またはこれらに等しくてもよい。標的を含む血球の数は、抽出比の逆数と同じ次数またはこれより小さい可能性があるので、溶解なしのサンプル採取のためには、標的を全く含まない細胞が、サンプルアリコートからのその後の分析に進められる確率は高い。例えば、サンプルが、1mlあたり2個の感染細胞を有し、サンプルのうちの0.1mlが分析のために使用される場合、平均して、分析に使用されるわずか1/5サンプルが、陽性の結果を可能にする粒子を含む。しかし、サンプル採取して標的分子を血球から放出する前に溶解が行われる場合には、状況は異なる。各血球が、溶解の際に1000個の異なる標的分子を生じる場合、標的分子の数は、サンプル採取された割合の逆数を大きく超え、標的を検出する確率は高い。
標的が、血球サンプル中に望ましくない病原体由来の標的である場合、およびプールした溶解物が、試験される標的に関して陰性である場合、プールを生じる血球サンプルが使用され得る(例えば、輸血などのためにまたはこのような使用のために預けられる)。逆に、プールした溶解物が、望ましくない標的に関して陽性であることが見出される場合、予め合わされたサンプルからの個々のアリコートは、そのプールされたサンプルのうちのどれがその病原体を与えたのかをデコンボリューションするために試験され得る。その病原体を与える血球サンプルは、血球サンプルの収集物から取り出され、これらの他の血球サンプルが使用され得る(例えば、輸血などのために)。標的が望ましいものである場合、試験は、デコンボリューションする際に、その標的を含む血球サンプルが維持されるかつ使用され得る(例えば、その血球サンプルに関しておよび/またはそのドナーからタンパク質標的を採取する)ことを除いて、類似である。
実施例1
この実施例は、感染したハムスター血液を溶解し、次いで、溶解したサンプルをさらなる溶解緩衝剤で希釈する方法と、同じハムスター血液が正常な血液で最初に希釈され、次いで溶解される方法とを比較する。条件A(溶解−希釈)、10μL Babesia感染ハムスター全血(その細胞のうちの59%が感染していた)を、20μL PTM培地(250mM 塩化アンモニウム、14mM 炭酸水素ナトリウム、10mM EDTA、および8% ラウリル硫酸リチウム(LLS)、pHは、7.2〜7.6の範囲)中で溶解し、次いで、PTM中で段階希釈した。条件B(希釈−溶解)、10μLの同じ感染ハムスター血液を、ヒト全血で最初に段階希釈し、次いで、PTM(1:3(v/v))で溶解する。感染したハムスター血液の寄生虫血症を、顕微鏡検査によって、およびPCRによって決定した。ここで感染したハムスター血液からのPCR結果を、インビトロ転写希釈曲線のPCR結果と比較した。感染したハムスター血液の寄生虫血症は、43,130 寄生生物/mL(p/mL)であることが決定され、条件AおよびBの両方に関する希釈率は、以下を生じた: 4,313 p/mL、431 p/mL、43 p/mL、4.8 p/mL、1.6 p/mL、0.5 p/mL、0.18 p/mL、0.06 p/mL、0.02 p/mL、および0.01 p/mL。溶解を、周囲温度で5分間行った。上記希釈物における各サンプルからの5個の500μL アリコートを、標的捕捉およびリアルタイム転写媒介性増幅(TMA)アッセイを使用して、Babesiaに関して試験した。%反応性を、100,000より高いRLUシグナルを有する増幅/検出反応がBabesia標的の検出に関して陽性であるとして決定した。
標的捕捉を、米国特許第6,110,678号に一般に記載されるように行った。Babesia 18S rRNAを、米国特許第5,399,491号、同第5,554,516号、同第5,824,518号および同第7,833,716号に一般に記載されるように各サンプル中で増幅および検出した。サンプル中のBabesia 18S rRNAを増幅するために使用されるプライマーは、以下のとおりであった:
Figure 2021129591
その結果を、表2に示す。これは、%サンプル反応性と、試験した希釈での粒子数/mlとを比較する。全血中で希釈したサンプルに関しては、その反応性は、4.8粒子/mlと1.6粒子/mlの最終濃度間でゼロへと低下する。対照的に、サンプルをPTM中で希釈する場合、100%反応性が、0.18粒子/mlという少なくとも最終濃度まで得られる。これは、約200 18SリボソームRNAコピー/mlに相当する。さらに、0.06 p/mLおよび0.02 p/mLでは、PTM中で希釈したサンプルは、それぞれ、60%反応性および40%反応性を提供した。
Figure 2021129591
実施例2
24個のBabesia陽性臨床RBCサンプルを、American Red Cross(ARC)から得た。これらの臨床サンプルを、各々Adsol溶液(食塩水、アデニン、デキストロースおよびマンニトールを含む保存溶液(Fenwal Laboratories, Deerfield, Illinois))に入れ、受け取ったら−20℃で貯蔵した。上記サンプルを試験日に解凍し、操作する前に反転させることによって徹底的に混合した。各サンプルを、個々に試験する(個々のドナーを試験するまたはIDT)、および予備溶解プール法(pre−lysed pooling method)を使用してプールで試験するために調製することができた。
RBCサンプルの個々の溶解
臨床サンプルを溶解するために、サンプルのうちの500μL アリコートを、3.5mLの寄生生物輸送培地(parasite transport medium)(PTM)とともに混合し、次いで、周囲温度で少なくとも3回穏やかに反転させることによって混合し、5分間静置した。この溶解物は、IDT溶解物サンプルである。
この実施例において使用したPTMは、250mM 塩化アンモニウム、14mM 炭酸水素ナトリウム、10mM EDTA、および8% ラウリル硫酸リチウム(LLS)を含み、pHは、7.2〜7.6の範囲にある。
全血ドナーの15個の正常陰性サンプルを、Bioreclamation Inc.(Long Island, NY)から得、全血の1mL アリコート 対 3mLのPTMの比を使用することによって溶解した。各陰性ドナーの溶解したサンプルのアリコートを、陰性コントロール用としてとっておいた。
プールの調製
1:4、1:8および1:16のドナープールを、各臨床サンプルに関してIDT溶解物を使用して調製した。各プールしたサンプルの総容積は、4.8mLであった。
・1:4のプールを、溶解した臨床サンプル1200μLと3個の溶解した陰性ドナーの各々1200μLとを合わせることによって調製した。
・1:8のプールを、溶解した臨床サンプル600μLと7個の溶解した陰性ドナーの各々600μLとを合わせることによって調製した。
・1:16のプールを、溶解した臨床サンプル300μLと15個の溶解した陰性ドナーの各々300μLとを合わせることによって調製した。
サンプルを一旦調製した後、それらを試験する前に数回反転させることによって混合した。
各IDT溶解物、プールしたサンプル、および陰性コントロールサンプルに関して500μLの3個の複製物を、上記のBabesia TMAアッセイを使用して自動化Pantherシステムで試験した。100c/mLでのB.microti IVTパネルを、陽性コントロールとして含めた。
結果を以下の表3に示す。データは、プールされた方法が1:4のプール係数を有する全ての臨床サンプル中で、および1:16までのプール係数を有するサンプルの大部分において、Babesia感染を検出できたことを示す。プール法、続いて標的捕捉およびTMAに伴う感度は、個々のサンプルのPCRの感度に匹敵した。
Figure 2021129591
実施例3
この実施例において、B.microti感染ハムスター血液を、1寄生生物/mLへと希釈し、プールし、核酸増幅およびプールしたサンプル中の検出限界に関する検出を使用して試験した。B.microti感染ハムスター血液の近似の寄生虫血症を、顕微鏡検査を使用して計算した。最初の寄生虫血症概算に基づいて、B.microti感染ハムスター血液の段階希釈を、ヒト全血中で調製した。9個の別個の1mL アリコートを、約1p/mLのB.microtiを有すると概算したハムスター血液希釈レベルで作製した。その別個のアリコートの各々を、1ml アリコートと3mLの血球溶解溶液(約100mM TRIS、25〜30mM MgCl、6%(v/v)ラウリル硫酸リチウムを含む水性溶液(約7.3〜7.6の間のpH))とを合わせることによって溶解した。これらの9個の溶解物を、1:20および1:200プールにおいて直接試験した
上記9個の溶解物の各1:20プールを、250μLの溶解物をさらなる4.75mLの溶解試薬の中へと合わせることによって調製した。1:200プールを、500μLのこの1:20プールと、4.5mLの溶解試薬とを合わせることによって調製した。溶解物のその9個のアリコートを、自動化Pantherシステム(Hologic, Inc. San Diego, CA)での等温増幅および検出アッセイを使用して、5個の複製物で試験した。その9個の溶解物の各々から作製した1:20プールおよび1:200プールを、自動化Pantherシステムでの等温増幅および検出アッセイを使用して7個の複製物で試験した。結果を表4に示す。
Figure 2021129591
これらのデータは、わずか1p/mL程度を含むサンプル中で、1:20プールが100%反応性であることを示す。さらに、1:200プールは、良好な感度を示したが、100%反応性ではなかった。従って、100%での検出限界感度要件を有するアッセイに関しては、この実施例で示される溶解物プール結果は、少なくとも1:20プールがその要件を満たすことを示す。100%未満の感度要件を有するアッセイに関しては、この実施例は、1:200程度の希薄なプールが顕著に良好な結果を提供することを示す。
本発明は、理解を明瞭にする目的で詳細に記載されてきたが、ある種の改変が、添付の請求項の範囲内で実施され得る。本出願において引用されるアクセッション番号、ウェブサイトなどを含む全ての刊行物、および特許文書は、引用により各々が個々に援用されると示されているのと同程度まで、全ての目的のためにそれらの全体において参考として援用される。配列、ウェブサイトまたは他の参考文献の種々のバージョンが、種々の時間で存在し得る程度まで、有効な出願日での上記参考文献と関連するバージョンが意味を持つ。有効な出願日は、発行時のアクセッション番号が開示される最も早い優先日を意味する。文脈から別段明らかでなければ、本発明の任意の要素、実施形態、工程、特徴または局面が、任意の他のものと組み合わせて実施され得る。

Claims (18)

  1. 病原体の存在に関して、血球を含むサンプルアリコートを試験する方法であって、前記方法は、
    (a)複数のサンプルの各々からサンプルアリコートを提供し、それによって、複数のサンプルアリコートを提供する工程;
    (b)前記複数のサンプルアリコートのうちのサンプルアリコートの各々と、溶解試薬とを別個に接触させる工程であって、それによって、前記複数のサンプルアリコートの各々の中の前記血球のうちの少なくとも一部が溶解する、工程;
    (c)工程(b)の前記溶解したサンプルアリコートをプールして、プールした溶解物を形成する工程;
    (d)前記プールした溶解物を病原体の存在に関して試験する工程であって、それによって、前記プールした溶解物中の前記病原体の存在の同定が、前記サンプルアリコートのうちの少なくとも1つにおける前記病原体の存在を示す、工程、
    を包含する、方法。
  2. 前記溶解試薬は、(i)緩衝剤;(ii)ラウリル硫酸リチウム(LLS);ならびに(iii)塩化物含有塩ならびにEDTA、EDTA−Na、EGTA、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される抗凝固薬のうちの一方または両方を含み、そして前記試薬は、5.5より高いpHを有する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記緩衝剤は、5mM〜30mMの濃度で、または14mMの濃度で前記試薬中に存在する炭酸水素ナトリウムであり、前記試薬は、100mM〜500mMの濃度、または250mMの濃度の塩化アンモニウムである塩化物含有塩を含み、前記試薬のpHは、7.0〜8.0である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記緩衝剤は、75mM〜150mMの濃度で、または100mMの濃度で前記試薬中に存在するTRIS緩衝剤であり、前記塩化物含有塩は、20mM〜35mMの濃度で、または30mMの濃度で前記試薬中に存在する塩化マグネシウムであり、前記LLSは、4%(w/v)〜15%(w/v)の濃度で前記試薬中に存在する、請求項2に記載の方法。
  5. 前記溶解したサンプルアリコートの各々の容積全体がプールされるか、または前記溶解したサンプルアリコートの各々の容積のうちの25%までがプールされる、請求項1に記載の方法。
  6. 前記複数のサンプルアリコートは、4個のサンプルアリコートから200個のサンプルアリコートまでである、請求項1に記載の方法。
  7. 前記複数のサンプルアリコートは、20個までのサンプルアリコートであるか、または前記複数のサンプルアリコートは、16個までのサンプルアリコートである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記試験する工程(d)において、病原体が前記プールした溶解物に存在することが決定される場合、前記方法は、前記サンプルアリコートを個々に試験して、前記サンプルのうちのどれが前記病原体に感染しているのかを同定する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
  9. 前記サンプルアリコートの各々は、全血、赤血球を含むサンプルアリコートおよび白血球を含むサンプルアリコートからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  10. 各サンプルアリコートは、1:2〜1:10(v/v)であるサンプルアリコート 対 溶解試薬の容積比で、前記溶解試薬と接触される、請求項1に記載の方法。
  11. 前記試験する工程(d)は、前記試薬によって前記血球から放出される病原体由来の標的の存在に関して試験し、前記病原体由来の標的は、肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、デングウイルス、西ナイルウイルス、フラビウイルス、ジカウイルス、および寄生生物からなる群より選択される病原体に由来する、請求項1に記載の方法。
  12. 前記病原体由来の標的は、核酸標的である、請求項11に記載の方法。
  13. 前記病原体は、Babesia属に由来する寄生生物、Plasmodium属に由来する寄生生物、Trypanosoma属に由来する寄生生物、Leishmania属に由来する寄生生物、Anaplasma属に由来する寄生生物、Toxoplasma属に由来する寄生生物、Babesia microti、Babesia divergens、Babesia duncani、Plasmodium falciparum、Plasmodium malariae、Plasmodium ovale、Plasmodium vivax、およびPlasmodium knowlesiからなる群より選択される寄生生物である、請求項11に記載の方法。
  14. 前記病原体由来の標的は、RNA標的である、請求項12に記載の方法。
  15. 前記試験する工程(d)は、プールした溶解物と、捕捉プローブおよび固定化プローブとを接触させる工程であって、前記捕捉プローブは、前記核酸標的に相補的な第1のセグメントおよび前記固定化プローブに相補的な第2のセグメントを有する工程を包含し、ここで前記核酸標的は、前記捕捉プローブに結合し、そしてここで前記結合した捕捉プローブは、前記固定化プローブに結合する、請求項12に記載の方法。
  16. 前記核酸標的の転写媒介性増幅を行う工程および得られた増幅生成物を検出プローブで検出する工程をさらに包含する、請求項12に記載の方法。
  17. 前記試験する工程(d)は、核酸増幅および検出反応を行って、前記プールした溶解物中の病原体由来の標的を検出する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
  18. 前記方法は、遠心分離工程なしで行われる、請求項1に記載の方法。
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