JP2021129591A - 血液サンプルをプールする方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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−Na2、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。
(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−Na2、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。
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。
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。
「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。
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。
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.)。
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26種のオリゴマー)。
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))。
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。
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−Na2、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。
number)を含む。
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。
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。
Plasmodium vivax、およびPlasmodium knowlesiが挙げられる。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
。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。
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。
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。
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)。
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))。
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。
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)。
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2×103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、2×103コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、2×103コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、2×103コピー/50mL 全血もしくはこれより良好、または2×103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8×103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、8×103コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、8×103コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、8×103コピー/50mL 全血もしくはこれより良好、または8×103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24×103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、24×103コピー/5mL 全血もしくはこれより良好、24×103コピー/10mL 全血もしくはこれより良好、24×103コピー/50mL
全血もしくはこれより良好、または24×103コピー/100mL 全血もしくはこれより良好な感度で検出する。
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)。
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。
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。
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。
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 MgCl2、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
。
Claims (18)
- 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。 - 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−Na2、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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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