JP2023052559A - Bead beating tubes and methods for extracting deoxyribonucleic acid and/or ribonucleic acid from microorganisms - Google Patents

Bead beating tubes and methods for extracting deoxyribonucleic acid and/or ribonucleic acid from microorganisms Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide improved methods for bead beating and bead beating systems useful therefor.
SOLUTION: Disclosed is a method for lysing cells contained in a blood sample comprising: agitating blood or a sample obtained by treating, extracting or separating the blood, in the absence of lysis buffer, in a bead beating system that comprises (i) a sample tube or a blood collecting tube and (ii) beads.
SELECTED DRAWING: None
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Description

1.背景
感染性疾患の遺伝子検査及び診断は、臨床微生物学の分野において重要な役割を担っている。培養ベースの方法論に固有の偏り及び制限を克服するために、試料に含まれる微生物を検出するために遺伝子検査がますます使用されるようになっている。そのような遺伝子検査を実施し得るためには、微生物からDNA及び/又はRNAをできる限り高い濃度で抽出することを可能にするために細胞を溶解する必要がある。
1. BACKGROUND Genetic testing and diagnosis of infectious diseases play an important role in the field of clinical microbiology. To overcome the inherent biases and limitations of culture-based methodologies, genetic tests are increasingly being used to detect microorganisms in samples. In order to be able to carry out such genetic tests, it is necessary to lyse the cells in order to be able to extract DNA and/or RNA from the microorganism in the highest possible concentration.

Zhongtang Yuら,2004,“Improved extraction of PCR-quality community DNA from digesta and fecal samples”,BioTechniques,Vol.36(5):808-812は、消化器内容物及び糞便試料からDNAを単離する方法を記載している。その方法においては、微生物、つまりは細菌を含むと推定されるウシの胃腸系から採取された0.25gの試料流体が、まず最初に500mMの塩化ナトリウム、50mMのトリス塩酸(pH8.0)、50mMのエチレンジアミン四酢酸、及び4%のドデシル硫酸ナトリウムを含む1mLのバッファーと混合される。さらに、0.4gの滅菌ジルコニアビーズが、その試料流体中に導入される。引き続き、こうして得られた混合物は、該ビーズが微生物の細胞壁を破壊するようにMini-Bead BeaterTMにより試料チューブ中で3分間にわたり振動される。この過程において、細胞内に含まれるDNAが放出される。前記バッファーは、試料流体中に含まれるDNアーゼによる分解からDNAを保護する役割も果たす。ビーズ破砕を実施した後に、酢酸アンモニウムによる沈殿によって試料から不純物が除去される。核酸はイソプロパノールでの沈殿により得られる。さらなる方法工程において、該DNAは、RNアーゼ及びプロテイナーゼKで順次に消化され、引き続きカラムにより精製される。 Zhongtang Yu et al., 2004, "Improved extraction of PCR-quality community DNA from digesta and fecal samples", BioTechniques, Vol. 36(5):808-812 describe methods for isolating DNA from gut contents and fecal samples. In that method, 0.25 g of a sample fluid taken from the bovine gastrointestinal system presumed to contain microorganisms, ie bacteria, was first diluted with 500 mM sodium chloride, 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), Mixed with 1 mL of buffer containing 50 mM ethylenediaminetetraacetic acid and 4% sodium dodecyl sulfate. Additionally, 0.4 g of sterile zirconia beads are introduced into the sample fluid. The mixture thus obtained is subsequently shaken in the sample tube for 3 minutes by a Mini-Bead Beater so that the beads break the cell walls of the microorganisms. In this process, the DNA contained within the cell is released. Said buffer also serves to protect the DNA from degradation by DNases contained in the sample fluid. After performing bead crushing, impurities are removed from the sample by precipitation with ammonium acetate. Nucleic acids are obtained by precipitation with isopropanol. In a further method step, the DNA is digested sequentially with RNase and proteinase K and subsequently purified by column.

該方法は、それが比較的複雑であるという欠点を有する。試料流体はバッファーの添加により希釈されるので、試料中のDNA濃度は低下する。したがって、該方法は、限られた検出精度及び感度しか可能にしない。 The method has the drawback that it is relatively complicated. As the sample fluid is diluted by the addition of buffer, the concentration of DNA in the sample is reduced. Therefore, the method allows only limited detection accuracy and sensitivity.

このように、細胞を溶解し、試料流体中に含まれる微生物から核酸を抽出するための改善された装置及び方法が求められている。 Thus, there is a need for improved apparatus and methods for lysing cells and extracting nucleic acids from microorganisms contained in sample fluids.

2.概要
本開示は、改善されたビーズ破砕用チューブ、並びにビーズ破砕用システム及びビーズ破砕方法に関する。用語「ビーズ破砕用チューブ」及び用語「試料チューブ」は、本明細書において区別なく使用される。理論により縛られるものではないが、本発明者等は、ビーズ破砕が、核酸を溶液へと溶解することを可能にするものと考えている。本開示は、部分的に、核酸抽出法におけるビーズ破砕の使用が、ビーズへの吸収のため核酸の損失をもたらすとともに、そのような損失が、該ビーズ上の結合部位をブロッキングする適切な量のブロッキング剤により妨げられ得るという知見に基づくものである。また本開示は、ビーズ破砕において今までに使用されてきた幾つかの溶解バッファーがブロッキング剤として作用する試薬を含有し得るものの、そのような試薬は一般的に使用されるよりも大幅に少ない量で使用され得るという認識に基づいている。本明細書において使用される場合に、用語「溶解バッファー」は、開放細胞を破壊するために使用されるバッファー溶液を言う。溶解バッファーは、例えば、バッファー(例えばトリス-HCl)及び1つ以上の塩(例えばNaCl、KCl)及び/又は洗浄剤(例えばドデシル硫酸ナトリウム)を含み得る。
2. SUMMARY The present disclosure relates to improved bead breaking tubes, as well as bead breaking systems and methods. The terms "bead crushing tube" and "sample tube" are used interchangeably herein. Without wishing to be bound by theory, the inventors believe that bead disruption allows nucleic acids to dissolve into solution. The present disclosure provides, in part, that the use of bead disruption in nucleic acid extraction methods results in loss of nucleic acid due to absorption to the beads, and that such loss blocks the binding sites on the beads in an appropriate amount. It is based on the finding that it can be hindered by blocking agents. The present disclosure also suggests that although some lysis buffers that have been used to date in bead disruption may contain reagents that act as blocking agents, such reagents are used in significantly lower amounts than commonly used. based on the recognition that it can be used in As used herein, the term "lysis buffer" refers to a buffer solution used to disrupt open cells. A lysis buffer can include, for example, a buffer (eg Tris-HCl) and one or more salts (eg NaCl, KCl) and/or detergents (eg sodium dodecyl sulfate).

さらに、また本開示は、幾つかの生物学的試料、例えば血液が固有にブロッキング剤を含有するため、そのような溶解バッファー等の添加剤の不存在下でビーズ破砕が行われ得るという認識に基づいている。したがって、例えば、血液は、市販の血液採集チューブ中に採集した後に、例えばビーズ破砕用ビーズを採集チューブに添加し、そして採集チューブを撹拌させることによりビーズ破砕に直接供されてよい。市販の採集チューブの例には、EDTAを含むラベンダートップチューブ、クエン酸ナトリウムを含むライトブルートップチューブ、シュウ酸カリウムを含むグレートップチューブ、又はヘパリンを含むグリーントップチューブが含まれる。あるいは、血液の一部をビーズ破砕のための試料チューブに移してよい。 Furthermore, the present disclosure also recognizes that some biological samples, such as blood, inherently contain blocking agents, so that bead disruption can be performed in the absence of additives such as lysis buffers. Based on Thus, for example, blood may be collected into a commercially available blood collection tube and then directly subjected to bead disruption by, for example, adding bead breaking beads to the collection tube and agitating the collection tube. Examples of commercially available collection tubes include lavender top tubes with EDTA, light blue top tubes with sodium citrate, gray top tubes with potassium oxalate, or green top tubes with heparin. Alternatively, a portion of the blood may be transferred to a sample tube for bead disruption.

特定の態様においては、本開示は、固有にブロッキング剤を含有しないビーズ破砕用試料、又はビーズによる核酸の吸収の効果的なブロッキングのために適切な量を下回る量でブロッキング剤を含有するビーズ破砕用試料の場合に使用するために適したビーズ破砕用システムを提供する。本開示のビーズ破砕用システムは、乾燥したブロッキング剤を含む。驚くべきことに、本開示のビーズ破砕用システムを微生物の溶解並びに液体試料中に含まれる微生物からのデオキシリボ核酸(DNA)及び/又はリボ核酸(RNA)の抽出のために使用した場合に、ブロッキング剤を含まない相応のビーズ破砕用チューブを使用した場合よりも大きいDNA及び/又はRNAの抽出率を達成することができることが見出された。 In certain aspects, the present disclosure provides samples for bead disruption that do not inherently contain blocking agents, or bead disruptions that contain blocking agents in amounts below the appropriate amount for effective blocking of nucleic acid absorption by the beads. To provide a system for bead disruption suitable for use with samples of various sizes. The bead breaking system of the present disclosure includes a dry blocking agent. Surprisingly, when the system for bead disruption of the present disclosure is used for lysis of microorganisms and extraction of deoxyribonucleic acid (DNA) and/or ribonucleic acid (RNA) from microorganisms contained in liquid samples, blocking It has been found that a greater extraction rate of DNA and/or RNA can be achieved than when using corresponding bead crushing tubes containing no agent.

本開示のビーズ破砕用システムは、ビーズ破砕の前に試料と溶解溶液とを合する必要性を回避することもできるため、試料希釈が無いことでより多くの核酸量の回収が可能となる。 The system for bead disruption of the present disclosure can also avoid the need to combine the sample and lysing solution prior to bead disruption, thus allowing recovery of a greater amount of nucleic acid without sample dilution.

さらに他の態様においては、本開示は、ビーズ破砕を行うことで、細胞を溶解し、生物学的試料から核酸を抽出する方法を提供する。該方法は、溶解バッファーの不存在下で生物学的試料に対してビーズ破砕を行うことを含む。該ビーズ破砕法は、本開示のビーズ破砕用システム又は標準的なビーズ破砕用システムを利用することができる。標準的なビーズ破砕用システムを使用する場合に、幾つかの実施形態においては、1種以上のブロッキング剤が、該ビーズ破砕用システムに添加される。その他の実施形態においては、特に生物学的試料が本来1種以上のブロッキング剤を含む場合には、ビーズ破砕の前にブロッキング剤は添加されない。 In yet another aspect, the present disclosure provides a method of bead disruption to lyse cells and extract nucleic acids from a biological sample. The method includes performing bead disruption on a biological sample in the absence of a lysis buffer. The bead-breaking method can utilize the bead-breaking system of the present disclosure or a standard bead-breaking system. When using a standard bead breaking system, in some embodiments, one or more blocking agents are added to the bead breaking system. In other embodiments, no blocking agents are added prior to bead disruption, particularly if the biological sample naturally contains one or more blocking agents.

特定の実施形態においては、本開示のビーズ破砕用システムは、内部空洞を有する容器メンバと、該内部空洞中に微生物を含む試料流体を充填するための開口部と、該開口部を閉じるための付属の又は非付属のクロージャとを備える試料チューブから構成され、該内部空洞中に複数の巨視的な粒子が配置されており、該粒子は、試料流体が前記内部空洞中に充填されて、ビーズ破砕用チューブが機械的振動にかけられたときに該試料流体中に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破壊するように適合されている。例示的なビーズ破砕用システムは、セクション4.1並びに以下の番号付けされた実施形態1~24及び90~98に記載されている。前記ビーズ破砕用システムにおいて使用することができる例示的な試料チューブは、セクション4.1.1に記載されており、前記ビーズ破砕用システムにおいて使用することができる例示的なブロッキング剤は、セクション4.1.2に記載されており、かつ前記ビーズ破砕用システムにおいて使用することができる例示的なビーズは、セクション4.1.3に記載されている。 In certain embodiments, the system for bead disruption of the present disclosure includes a container member having an internal cavity, an opening for filling the internal cavity with a sample fluid containing microorganisms, and a device for closing the opening. a sample tube with an attached or non-attached closure, wherein a plurality of macroscopic particles are disposed within the internal cavity, the particles being filled with a sample fluid into the internal cavity to form beads; A disruption tube is adapted to mechanically disrupt cell walls of microorganisms contained in the sample fluid when subjected to mechanical vibration. Exemplary bead breaking systems are described in Section 4.1 and numbered embodiments 1-24 and 90-98 below. Exemplary sample tubes that can be used in the bead disruption system are described in Section 4.1.1 and exemplary blocking agents that can be used in the bead disruption system are described in Section 4 .1.2 and exemplary beads that can be used in the bead breaking system are described in Section 4.1.3.

本開示はさらに、微生物を溶解して、該微生物からデオキシリボ核酸(DNA)及び/又はリボ核酸(RNA)を抽出する方法であって、前記微生物を含むと推定される試料流体を準備し、互いに相対的に移動可能な複数の粒子を該試料流体中に導入し、そして該粒子を含んだ試料流体を、該粒子が試料流体中に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破壊することが可能であるように振動させる、方法に関する。DNAが抽出され得る例示的な試料は、セクション4.2に記載されており、かつ核酸抽出前に試料を調製するために使用され得る例示的な試料前処理工程は、セクション4.3に記載されている。試料、例えばセクション4.2に記載される試料又はセクション4.3に記載されるように前処理された試料から核酸を抽出するための例示的な方法は、セクション4.4並びに以下の番号付けされた実施形態25~81及び99~104に記載されている。本開示の核酸抽出法を実施するために有用なキットは、セクション4.7及び以下の番号付けされた実施形態82~89に記載されている。 The present disclosure further provides a method of lysing a microorganism and extracting deoxyribonucleic acid (DNA) and/or ribonucleic acid (RNA) from the microorganism, comprising: providing a sample fluid suspected of containing the microorganism; A plurality of relatively mobile particles are introduced into the sample fluid, and the sample fluid containing the particles is capable of mechanically disrupting the cell walls of microorganisms in which the particles are contained in the sample fluid. It relates to a method of vibrating to be. Exemplary samples from which DNA can be extracted are described in Section 4.2, and exemplary sample pretreatment steps that can be used to prepare the sample prior to nucleic acid extraction are described in Section 4.3. It is Exemplary methods for extracting nucleic acids from a sample, such as a sample described in Section 4.2 or a sample pretreated as described in Section 4.3, are described in Section 4.4 and numbered below. described in embodiments 25-81 and 99-104. Kits useful for carrying out the nucleic acid extraction methods of the present disclosure are described in Section 4.7 and numbered embodiments 82-89 below.

3.図面の簡単な説明 3. Brief description of the drawing

試料チューブ(2)及びクロージャキャップ(6)を含む例示的なビーズ破砕用システム(1)の側面図である。FIG. 1 is a side view of an exemplary bead breaking system (1) including a sample tube (2) and a closure cap (6). 図1に示されるビーズ破砕用システムの平面図である。Figure 2 is a plan view of the system for bead breaking shown in Figure 1; 図1に示されるビーズ破砕用システムの下面図である。2 is a bottom view of the system for breaking beads shown in FIG. 1; FIG. 図1に示されるビーズ破砕用システムの中心面を通じた縦断面であり、その試料チューブからクロージャキャップが外されており、開口部(4)を通じて該試料チューブの内部空洞(3)に到達可能であることは明らかである。ビーズ(7)及び凍結乾燥されたブロッキング剤(8)が該内部空洞中に示されている。Figure 2 is a longitudinal section through the center plane of the system for bead breaking shown in Figure 1, with the closure cap removed from the sample tube and the internal cavity (3) of the sample tube accessible through the opening (4); One thing is clear. Beads (7) and lyophilized blocking agent (8) are shown in the inner cavity. 試料流体(5)が充填された図1に示されるビーズ破砕用システムの中心面を通じた縦断面である。Figure 2 is a longitudinal section through the center plane of the system for bead breaking shown in Figure 1 filled with sample fluid (5); ビーズ破砕後にC.アルビカンスから回収されたDNAを鋳型として使用したPCR増幅産物の強度を示す。Calbi144及びCalbi54は、2種の異なるC.アルビカンスの標的遺伝子であり、かつHCO1-Rat87は、ネガティブコントロール遺伝子である。この研究は、尿素がビーズ破砕においてブロッキング効果を有し、PD流体からのC.アルビカンスのDNAの回収を容易にすることを示している。C. after bead crushing. Intensity of PCR amplification products using DNA recovered from Albicans as template. Calbi144 and Calbi54 are two different C. albicans target gene and HCO1-Rat87 is a negative control gene. This study demonstrated that urea has a blocking effect on bead breakage and that C.I. albicans DNA facilitation. ビーズ破砕後にC.アルビカンスから回収されたDNAを鋳型として使用したPCR増幅産物の強度を示す。Calbi144及びCalbi54は、2種の異なるC.アルビカンスの標的遺伝子であり、かつHCO1-Rat87は、ネガティブコントロール遺伝子である。この研究は、RNAがビーズ破砕においてブロッキング効果を有し、PD流体からのC.アルビカンスのDNAの回収を容易にすることを示している。C. after bead crushing. Intensity of PCR amplification products using DNA recovered from Albicans as template. Calbi144 and Calbi54 are two different C. albicans target gene and HCO1-Rat87 is a negative control gene. This study demonstrated that RNA has a blocking effect on bead disruption and C. elegans from PD fluids. albicans DNA facilitation. ビーズ破砕後にC.アルビカンスから回収されたDNAを鋳型として使用したPCR増幅産物の強度を示す。Calbi144及びCalbi54は、2種の異なるC.アルビカンスの標的遺伝子であり、かつHCO1-Rat87は、ネガティブコントロール遺伝子である。抽出の最大理論収率に相当するC.アルビカンスのDNAの量が、鋳型として含まれていた。この研究は、C.アルビカンスのDNAが、添加剤の不存在下で血液をビーズ破砕することにより回収され得ることを示している。C. after bead crushing. Intensity of PCR amplification products using DNA recovered from Albicans as template. Calbi144 and Calbi54 are two different C. albicans target gene and HCO1-Rat87 is a negative control gene. C.I. corresponding to the maximum theoretical yield of the extraction. A quantity of C. albicans DNA was included as template. This study was carried out by C.I. albicans DNA can be recovered by bead disruption of blood in the absence of additives. ビーズ破砕後にS.アウレウスから回収されたDNAを鋳型として使用したPCR増幅産物の強度を示す。調査された遺伝子は、真正細菌(Eub)、グラム陰性細菌(Gng)、グラム陽性細菌(Gpo)、ブドウ球菌(AllStaph)、腸内細菌科(Entb)、S.アウレウス(Sau)、マイコプラズマ(Myco)の検出用である。N03 Rat 87は、ネガティブコントロールであり、かつCCは、内部コントロールである。抽出の最大理論収率に相当するS.アウレウスのDNAの量が、鋳型として含まれていた。この研究は、S.アウレウスのDNAが、添加剤の不存在下で血液をビーズ破砕することにより回収され得ることを示している。After crushing the beads, the S. Shown is the intensity of PCR amplification products using DNA recovered from Aureus as template. The genes investigated include Eubacteria (Eub), Gram-negative bacteria (Gng), Gram-positive bacteria (Gpo), Staphylococci (AllStaph), Enterobacteriaceae (Entb), S. For detection of Aureus (Sau), Mycoplasma (Myco). N03 Rat 87 is the negative control and CC is the internal control. The S.E.C. corresponding to the maximum theoretical yield of the extraction. Amounts of Aureus DNA were included as template. This study was published by S. Aureus DNA can be recovered by bead disruption of blood in the absence of additives. ビーズ破砕後にE.コリから回収されたDNAを鋳型として使用したPCR増幅産物の強度を示す。調査された遺伝子は、真正細菌(Eub)、グラム陰性細菌(Gng)、グラム陽性細菌(Gpo)、E.コリ(Eco)、ブドウ球菌(AllStaph)、腸内細菌科(Entb)の検出用である。N03 Rat 87は、ネガティブコントロールであり、かつCCは、内部コントロールである。抽出の最大理論収率に相当するE.コリのDNAの量が、鋳型として含まれていた。この研究は、E.コリのDNAが、添加剤の不存在下で血液をビーズ破砕することにより回収され得ることを示している。E. after bead crushing. FIG. 3 shows the intensity of PCR amplification products using DNA recovered from E. coli as template. The genes investigated include Eubacteria (Eub), Gram-negative bacteria (Gng), Gram-positive bacteria (Gpo), E. For detection of coli (Eco), Staphylococcus (AllStaph), Enterobacteriaceae (Entb). N03 Rat 87 is the negative control and CC is the internal control. E.C. corresponding to the maximum theoretical yield of the extraction. A quantity of E. coli DNA was included as template. This study was carried out by E. E. coli DNA can be recovered by bead disruption of blood in the absence of additives.

4.詳細な説明
ビーズ破砕は、細胞を溶解して、その核酸(DNA及びRNA)を含む内容物を放出させるために使用される均質化過程である。試料は、適切な粉砕用ビーズと一緒にチューブに入れられ、高エネルギー混合に供される。次いでその試料は、一般的に遠心分離され、溶解物は該ビーズの上部に回収される。一般的に、ビーズ破砕に供された試料は、細胞からのDNAの放出を容易にするために溶解バッファーで処理される。
4. DETAILED DESCRIPTION Bead disruption is a homogenization process used to lyse cells to release their nucleic acid (DNA and RNA) containing contents. The sample is placed in a tube with suitable grinding beads and subjected to high energy mixing. The sample is then typically centrifuged and the lysate collected on top of the beads. Generally, samples subjected to bead disruption are treated with a lysis buffer to facilitate the release of DNA from cells.

本開示は、改善されたビーズ破砕方法及びビーズ破砕用システムに関する。該ビーズ破砕方法は、溶解バッファーを使用せずに行うことができるので、細胞溶解及び核酸抽出の過程を簡易化し、そして試料の希釈が回避されるか、ビーズ上への吸収による損失は最小限となる。 The present disclosure relates to improved bead crushing methods and systems for bead crushing. The bead disruption method can be performed without the use of lysis buffers, simplifying the process of cell lysis and nucleic acid extraction, and avoiding sample dilution or minimizing losses due to absorption onto the beads. becomes.

本開示の方法は、適切な量のブロッキング剤を使用したビーズ破砕の実施に関する。ブロッキング剤は、試料に対して外因性又は内因性であってよい。例えば、尿は尿素を含有し、試薬はビーズ破砕用ビーズに生物学的試料中の核酸が結合することをブロッキングすることが分かった。したがって、本開示は、外因性のブロッキング剤を添加せずにそのような試料をビーズ破砕する方法を提供するが、内因性のブロッキング剤に外因性のブロッキング剤を補うことも検討される。内因性のブロッキング剤を含まないか、又は該ブロッキング剤を少量しか含まない生物学的試料に関しては、外因性のブロッキング剤を使用することができる。本開示はさらに、乾燥したブロッキング剤が導入されるビーズ破砕用システムであって、試料希釈をもたらす試薬を添加せずに生物学的試料のビーズ破砕を可能にする、システムを提供する。 The methods of the present disclosure relate to performing bead crushing using a suitable amount of blocking agent. Blocking agents may be exogenous or endogenous to the sample. For example, urine contains urea, a reagent that has been found to block the binding of nucleic acids in a biological sample to bead crushing beads. Thus, although the present disclosure provides methods for bead disruption of such samples without the addition of exogenous blocking agents, supplementing endogenous blocking agents with exogenous blocking agents is also contemplated. For biological samples that contain no endogenous blocking agent or only a small amount of said blocking agent, an exogenous blocking agent can be used. The present disclosure further provides a system for bead disruption into which a dry blocking agent is introduced, which allows for bead disruption of biological samples without the addition of reagents that result in sample dilution.

したがって、本開示は、乾燥したブロッキング剤を含むビーズ破砕用システムを提供する。本開示はさらに、ビーズ破砕を行うことで、生物学的試料中の細胞を溶解し、生物学的試料から核酸を抽出する方法を提供する。該方法は、溶解バッファーの不存在下で生物学的試料に対してビーズ破砕を行うことを含む。該ビーズ破砕法は、本開示のビーズ破砕用システム又は標準的なビーズ破砕用システムを利用することができる。標準的なビーズ破砕用システムを使用する場合に、幾つかの実施形態においては、1種以上のブロッキング剤が、該ビーズ破砕用システムに添加される。その他の実施形態においては、特に生物学的試料が本来1種以上のブロッキング剤を含む場合には、ビーズ破砕の前にブロッキング剤は添加されない。 Accordingly, the present disclosure provides a system for breaking beads that includes a dry blocking agent. The present disclosure further provides methods of bead disruption to lyse cells in a biological sample and extract nucleic acids from the biological sample. The method includes performing bead disruption on a biological sample in the absence of a lysis buffer. The bead-breaking method can utilize the bead-breaking system of the present disclosure or a standard bead-breaking system. When using a standard bead breaking system, in some embodiments, one or more blocking agents are added to the bead breaking system. In other embodiments, no blocking agents are added prior to bead disruption, particularly if the biological sample naturally contains one or more blocking agents.

本開示のビーズ破砕用システムを含む(又は該システムを得るために適した)キットも本明細書で提供される。 Kits containing (or suitable for obtaining) the system for bead disruption of the disclosure are also provided herein.

4.1 ビーズ破砕用システム
本開示は、細胞溶解、並びに液体試料中に含まれる細胞(例えば微生物)からのデオキシリボ核酸(DNA)及びリボ核酸(RNA)の抽出のために有用なビーズ破砕用システムを提供する。本開示のビーズ破砕用システムは、試料チューブ、並びに該試料チューブ内に位置するビーズ及び乾燥したブロッキング剤を含む。本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用することができるブロッキング剤には、尿素、グアニジン塩、界面活性剤、ヌクレオチド類、ポリビニルピロリドン(PVP)及びオリゴヌクレオチド類が含まれる。ブロッキング剤は、セクション4.1.2に詳細に記載されている。本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用することができるビーズには、鉱物及び/又は金属を含むビーズが含まれる。本開示のビーズ破砕用システムで使用するのに適したビーズは、セクション4.1.3に記載されている。
4.1 Bead Breaking System The present disclosure provides a bead breaking system useful for cell lysis and extraction of deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) from cells (e.g., microorganisms) contained in liquid samples. I will provide a. A system for bead disruption of the present disclosure includes a sample tube and beads and dry blocking agent located within the sample tube. Blocking agents that can be used in the bead breaking system of the present disclosure include urea, guanidine salts, detergents, nucleotides, polyvinylpyrrolidone (PVP) and oligonucleotides. Blocking agents are described in detail in Section 4.1.2. Beads that can be used in the bead crushing system of the present disclosure include beads containing minerals and/or metals. Beads suitable for use in the bead crushing system of the present disclosure are described in Section 4.1.3.

4.1.1 試料チューブ
本開示のビーズ破砕用システムは、開口部により到達可能な内部空洞を有するとともに、ビーズ、ブロッキング剤、及び液体試料を収容することができる試料チューブを含む。該試料チューブは、任意の生物学的に不活性な材料(例えば、プラスチック又はホウケイ酸塩)で作られていてよく、好ましくはプラスチック(例えば、ポリプロピレン、ポリプロピレンコポリマー、又はポリカーボネート)で作られている。本明細書で使用される場合に、用語「チューブ」は、バイアル(例えば粉砕バイアル)及びチューブ(例えばコニカルチューブ)を含む。
4.1.1 Sample Tube The bead breaking system of the present disclosure includes a sample tube having an internal cavity accessible by an opening and capable of containing beads, blocking agent, and liquid sample. The sample tube may be made of any biologically inert material (e.g. plastic or borosilicate), preferably plastic (e.g. polypropylene, polypropylene copolymer, or polycarbonate). . As used herein, the term "tube" includes vials (eg, crushed vials) and tubes (eg, conical tubes).

前記ビーズ破砕用システムは、前記開口部に被せて該試料チューブを密閉するためのクロージャを含み得る。該クロージャは、試料チューブに固定することができ(例えばヒンジにより試料チューブに固定されるキャップ)、又は試料チューブから分離可能であってよい(すなわち、取り外し可能なキャップ)。該試料チューブは、ねじ込みキャップと噛み合うように適合されているねじ切り領域を含み得る。ねじ山は、該試料チューブの内側表面又は外側表面にあってよい(例えば、図4~5に示されるように)。 The bead breaking system may include a closure for sealing the sample tube over the opening. The closure can be fixed to the sample tube (eg, a cap that is hingedly secured to the sample tube) or can be separable from the sample tube (ie, a removable cap). The sample tube may include a threaded region adapted to mate with a threaded cap. Threads may be on the inner or outer surface of the sample tube (eg, as shown in FIGS. 4-5).

本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用することができる試料チューブは、市販されており、例えばスクリューキャップポリプロピレンチューブ又はマイクロチューブである。標準的なチューブサイズ、例えば0.5mL、1.7mL、2mL、4.5mL、7mL、15mL、50mL又は250mLを、本開示のビーズ破砕用チューブ及びビーズ破砕用システムを作るために使用することができる。 Sample tubes that can be used in the system for bead disruption of the present disclosure are commercially available, eg, screw-cap polypropylene tubes or microtubes. Standard tube sizes such as 0.5 mL, 1.7 mL, 2 mL, 4.5 mL, 7 mL, 15 mL, 50 mL or 250 mL can be used to make the bead breaking tubes and bead breaking systems of the present disclosure. can.

4.1.2 ブロッキング剤
本開示のビーズ破砕用システムは、乾燥したブロッキング剤を含む。本明細書で使用される場合に、「乾燥した」又は「乾燥された」ブロッキング剤は、20%未満の水分を含むブロッキング剤である。幾つかの実施形態においては、該乾燥したブロッキング剤は、15%未満の、10%未満の、5%未満の、4%未満の、3%未満の、2%未満の、又は1%未満の水分を含有する。
4.1.2 Blocking Agent The bead breaking system of the present disclosure includes a dry blocking agent. As used herein, a "dry" or "dried" blocking agent is a blocking agent that contains less than 20% moisture. In some embodiments, the dry blocking agent is less than 15%, less than 10%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2%, or less than 1% Contains moisture.

該乾燥したブロッキング剤は、好ましくは長期安定性であり、すなわち該ビーズ破砕用システムは、該ブロッキング剤のブロッキング効果を大幅に減少させることなく、より長期間にわたって問題なく輸送及び貯蔵することができる。前記乾燥したブロッキング剤は、容器メンバの内部空洞中に緩く配置されていてよく、かつ/又は試料の内部空洞の一部もしくは内部空洞全体は、ブロッキング剤の層もしくは被膜で被覆されていてよい。該ブロッキング剤は、好ましくは凍結乾燥されている。該ブロッキング剤は、ビーズをチューブに添加する前に又はその後に凍結乾燥されてよい。 The dry blocking agent is preferably long-term stable, i.e. the bead breaking system can be safely transported and stored for longer periods of time without significantly reducing the blocking effectiveness of the blocking agent. . The dried blocking agent may be loosely disposed in the interior cavity of the container member and/or a portion of or the entire interior cavity of the sample may be coated with a layer or coating of blocking agent. The blocking agent is preferably lyophilized. The blocking agent may be lyophilized before or after adding the beads to the tube.

ブロッキング剤の例には、1種以上のカオトロピック剤(例えば尿素、グアニジン塩)、1種以上の界面活性剤、1種以上のヌクレオチド類、ポリビニルピロリドン(PVP)、1種以上のオリゴヌクレオチド類、又はそれらの任意の組み合わせが含まれる。そのような例示的なブロッキング剤の詳細は、以下のセクション4.1.2.1~4.1.2.5に示されている。微生物細胞壁の溶解に寄与するブロッキング剤(例えば界面活性剤)を含むことで、本開示のビーズ破砕用システムを使用して調製される核酸の収率が改善され得、そしてビーズ破砕の前に試料と溶解溶液とを合する必要性が避けられ得る。一般的に、本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用されるブロッキング剤の量は、溶解溶液において使用されるよりも少ない。 Examples of blocking agents include one or more chaotropic agents (e.g. urea, guanidine salts), one or more surfactants, one or more nucleotides, polyvinylpyrrolidone (PVP), one or more oligonucleotides, or any combination thereof. Details of such exemplary blocking agents are provided below in Sections 4.1.2.1-4.1.2.5. Including a blocking agent (e.g., a surfactant) that contributes to the lysis of the microbial cell wall can improve the yield of nucleic acids prepared using the system for bead disruption of the present disclosure, and the sample prior to bead disruption. and the lysing solution can be avoided. Generally, the amount of blocking agent used in the bead breaking system of the present disclosure is less than that used in the lysing solution.

ビーズ破砕用システムは、ビーズ破砕用チューブ中で溶解溶液(抽出バッファー又は溶解バッファーとも呼ばれる)を凍結乾燥させることにより製造され得る。ブロッキング剤を含有する溶解溶液は、当該技術分野で公知であるか、又は商業的に購入することができる。 A bead-breaking system can be manufactured by freeze-drying a lysis solution (also called extraction buffer or lysis buffer) in a bead-breaking tube. Lysis solutions containing blocking agents are known in the art or can be purchased commercially.

幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上の界面活性剤を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤及び1種以上の界面活性剤を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤及び1種以上のヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上の界面活性剤及び1種以上のヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上の界面活性剤及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のヌクレオチド類及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤、1種以上の界面活性剤、及び1種以上のヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤、1種以上の界面活性剤、及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤、1種以上のヌクレオチド類、及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上の界面活性剤、1種以上のヌクレオチド類、及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤、1種以上の界面活性剤、1種以上のヌクレオチド類、及び1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む。 In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more surfactants. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more nucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents and one or more surfactants. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents and one or more nucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more surfactants and one or more nucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more surfactants and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more nucleotides and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents, one or more surfactants, and one or more nucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents, one or more surfactants, and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents, one or more nucleotides, and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more surfactants, one or more nucleotides, and one or more oligonucleotides. In some embodiments, the blocking agent comprises one or more chaotropic agents, one or more detergents, one or more nucleotides, and one or more oligonucleotides.

前記ブロッキング剤は、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び/又はそのナトリウム塩を含むか、又はさらに含み得る。EDTAは、カルシウム、マグネシウム及び鉄を結合するため、デオキシリボヌクレアーゼ及びリボヌクレアーゼを失活させる。この措置は、ビーズ破砕用システムを使用して処理される試料流体中に含まれるDNA及びRNAの分解を妨げる。こうして、より高い検出感度及び測定結果のより高い再現性が、本開示のビーズ破砕用システムを使用して細胞(例えば微生物)から抽出されたDNA及び/又はRNAの調査の間に可能となる。 The blocking agent may comprise or further comprise ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and/or its sodium salt. EDTA binds calcium, magnesium and iron and thus deactivates deoxyribonucleases and ribonucleases. This measure prevents degradation of DNA and RNA contained in sample fluids processed using the system for bead disruption. Thus, higher detection sensitivity and higher reproducibility of measurement results are possible during the investigation of DNA and/or RNA extracted from cells (eg, microorganisms) using the system for bead disruption of the present disclosure.

該ブロッキング剤は、容器メンバの内部空洞中に、例えば粉末化された形で緩く配置され得る。該粉末は、例えば試料中でビーズと混合され得るか、又は該ビーズの上部及び/もしくは下部の層として試料チューブ中に配置され得る。それに代えて、又はそれに加えて、試料チューブの内壁は、ブロッキング剤の層又は被膜で少なくとも部分的に被覆されていてよい。前記層又は被膜は、試料チューブに添加されたブロッキング剤を含む水性混合物から液体を蒸発させることにより製造することができる。もう1つの実施形態においては、前記ビーズ破砕用システムにおけるビーズの幾つか又はすべては、ブロッキング剤で被覆されていてよい。 The blocking agent may be loosely disposed, for example in powdered form, in the internal cavity of the container member. The powder may for example be mixed with the beads in the sample or placed in the sample tube as a layer on top and/or under the beads. Alternatively or additionally, the inner wall of the sample tube may be at least partially coated with a layer or coating of blocking agent. The layer or coating can be produced by evaporating the liquid from an aqueous mixture containing the blocking agent added to the sample tube. In another embodiment, some or all of the beads in the bead breaking system may be coated with a blocking agent.

4.1.2.1 カオトロピック剤
カオトロピック剤は、タンパク質及び核酸等の巨大分子の構造を破壊し、該巨大分子を変性する。カオトロピック溶質は、タンパク質に近接した水分子の無秩序化のため、疎水性領域の正味の疎水性効果を低下させる。これは、溶液における疎水性領域を可溶化し、それによりタンパク質が変性される。これはまた脂質二重層における疎水性領域にもまさに当てはまる。カオトロピック溶質の臨界濃度に達すると(該二重層の疎水性領域において)膜完全性が損なわれることとなり、細胞は溶解することとなる。
4.1.2.1 Chaotropic Agents Chaotropic agents disrupt the structure of macromolecules such as proteins and nucleic acids and denature the macromolecules. Chaotropic solutes reduce the net hydrophobic effect of hydrophobic regions due to disordering of water molecules in close proximity to proteins. This solubilizes the hydrophobic regions in solution, thereby denaturing the protein. This is also true for hydrophobic regions in lipid bilayers. When a critical concentration of chaotropic solutes is reached (in the hydrophobic region of the bilayer) membrane integrity will be compromised and cells will lyse.

ブロッキング剤として使用することができる例示的なカオトロピック剤を以下に示す。 Exemplary chaotropic agents that can be used as blocking agents are shown below.

尿素:前記ブロッキング剤が尿素(又はチオ尿素;本明細書で使用される場合に、文脈で特に規定されていない限りは、尿素という用語はチオ尿素を含む)を含む場合に、尿素の量は、ビーズ破砕用システムで使用されることが意図される試料流体の量と、試料チューブに試料流体を添加した後に試料流体中に溶解される尿素の濃度が10グラム/リットルから100グラム/リットルの間、50グラム/リットルから100グラム/リットルの間、20グラム/リットルから50グラム/リットルの間、又は25グラム/リットルから35グラム/リットルの間の範囲になるように合わされ得る。このように、上述の実施形態に関しては、2mLのチューブに1mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用される尿素の量は、それぞれ10mgから100mgの間、50mgから100mgの間、20mgから50mgの間、又は25mgから35mgの間であり、そして2mLのチューブに0.8mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用される尿素の量は、それぞれ8mgから80mgの間、40mgから80mgの間、16mgから40mgの間、又は20mgから28mgの間であることとなる。 Urea: When the blocking agent comprises urea (or thiourea; as used herein, the term urea includes thiourea unless otherwise specified in the context), the amount of urea is , the amount of sample fluid intended to be used in the system for bead crushing and the concentration of urea dissolved in the sample fluid after addition to the sample tube of 10 grams/liter to 100 grams/liter. between 50 grams/liter and 100 grams/liter, between 20 grams/liter and 50 grams/liter, or between 25 grams/liter and 35 grams/liter. Thus, for the above-described embodiment, if 1 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amount of urea used in the blocking agent is between 10 mg and 100 mg, between 50 mg and 100 mg, respectively. Between 20 mg and 50 mg, or between 25 mg and 35 mg, and where 0.8 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amount of urea used in the blocking agent is between 8 mg and 80 mg, respectively. , between 40 and 80 mg, between 16 and 40 mg, or between 20 and 28 mg.

塩:特定の塩は、カオトロピック剤として働き得る。電荷を遮蔽し、塩橋の安定化を妨げることにより、塩はカオトロピック特性を有し得る。カオトロピック塩には、グアニジン、リチウム及びマグネシウムの様々な塩が含まれる。 Salts: Certain salts can act as chaotropic agents. Salts can have chaotropic properties by shielding charges and preventing stabilization of salt bridges. Chaotropic salts include various salts of guanidine, lithium and magnesium.

グアニジン塩:本開示のビーズ破砕用システムにおいてブロッキング剤として使用することができるグアニジン塩には、イソシアン酸グアニジン、塩化グアニジン、及びそれらの組み合わせが含まれる。 Guanidine Salts: Guanidine salts that can be used as blocking agents in the bead crushing system of the present disclosure include guanidine isocyanate, guanidine chloride, and combinations thereof.

リチウム塩:本開示のビーズ破砕用システムにおいてブロッキング剤として使用することができるリチウム塩には、過塩素酸リチウム、酢酸リチウム、及びそれらの組み合わせが含まれる。 Lithium Salts: Lithium salts that can be used as blocking agents in the bead crushing system of the present disclosure include lithium perchlorate, lithium acetate, and combinations thereof.

マグネシウム塩:本開示のビーズ破砕用システムにおいてブロッキング剤として使用することができるマグネシウム塩には、塩化マグネシウムが含まれる。 Magnesium Salts: Magnesium salts that can be used as blocking agents in the bead crushing system of the present disclosure include magnesium chloride.

界面活性剤:特定の界面活性剤、例えばドデシル硫酸ナトリウム(「SDS」)は、カオトロピック剤として作用し得る。界面活性剤のブロッキング剤としての使用は、セクション4.1.2.3に記載されている。 Detergents: Certain detergents, such as sodium dodecyl sulfate (“SDS”), can act as chaotropic agents. The use of surfactants as blocking agents is described in Section 4.1.2.3.

4.1.2.2 クレアチニン
前記ブロッキング剤がクレアチニンを含む場合には、試料チューブの内部空洞におけるクレアチニンの存在は、ビーズ破砕用システムを使用して処理される試料に含まれるDNA及び/又はRNAの分解を妨げ得る。さらに、クレアチニンは、DNA及び/又はRNAが、ビーズ及び/又は試料チューブの内壁に非特異的に結合することを防ぐ。これは、ビーズ破砕用チューブシステムを使用して処理された細胞(例えば微生物)からDNA及び/又はRNAを抽出する場合に、より高い収率を可能にする。
4.1.2.2 Creatinine When the blocking agent contains creatinine, the presence of creatinine in the internal cavity of the sample tube is an indication of DNA and/or RNA contained in samples processed using the system for bead disruption. can interfere with the decomposition of Additionally, creatinine prevents non-specific binding of DNA and/or RNA to the inner walls of the beads and/or sample tube. This allows for higher yields when extracting DNA and/or RNA from treated cells (eg, microorganisms) using a bead crushing tube system.

4.1.2.3 界面活性剤
本開示のビーズ破砕用システムにおいてブロッキング剤として使用することができる界面活性剤には、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウロイル硫酸サルコシン酸ナトリウム(sodium lauroylsulfate sarcosinate)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート、及びそれらの組み合わせが含まれる。ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートは、ポリソルベート20としても知られている。
4.1.2.3 Surfactants Surfactants that can be used as blocking agents in the bead crushing system of the present disclosure include sodium dodecyl sulfate, sodium lauroylsulfate sarcosinate, polyoxyethylene (20) Sorbitan monolaurate, and combinations thereof. Polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate is also known as polysorbate 20.

前記ブロッキング剤において使用される界面活性剤の量は、ビーズ破砕用システムで使用されることが意図される試料流体の量と合わせられ得る。特定の実施形態においては、試料チューブに試料流体を添加した後に試料流体中に溶解される界面活性剤の濃度は、1mg/mL~50mg/mLの、1mg/mL~25mg/mLの、又は25mg/mL~50mg/mLの範囲である。このように、上述の実施形態に関しては、2mLのチューブに1mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用される界面活性剤の量は、それぞれ1mg~50mgの、1mg~25mgの、又は25mg~50mgの範囲であり、そして2mLのチューブに0.8mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用される界面活性剤の量は、それぞれ0.8mg~40mgの、0.8mg~20mgの、又は20mg~40mgの範囲であることとなる。 The amount of surfactant used in the blocking agent can be matched with the amount of sample fluid intended to be used in the bead breaking system. In certain embodiments, the concentration of surfactant dissolved in the sample fluid after adding the sample fluid to the sample tube is between 1 mg/mL and 50 mg/mL, between 1 mg/mL and 25 mg/mL, or between 25 mg/mL and 25 mg/mL. /mL to 50 mg/mL. Thus, for the above-described embodiment, if 1 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amount of surfactant used in the blocking agent is 1 mg to 50 mg, 1 mg to 25 mg, respectively. or range from 25 mg to 50 mg, and 0.8 mL of sample is to be added to a 2 mL tube. It will range from 8 mg to 20 mg, or from 20 mg to 40 mg.

4.1.2.4 ヌクレオチド類
本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用することができるヌクレオチド類には、リボヌクレオチド類、デオキシリボヌクレオチド類、及びそれらの組み合わせが含まれる。
4.1.2.4 Nucleotides Nucleotides that can be used in the bead disruption system of the present disclosure include ribonucleotides, deoxyribonucleotides, and combinations thereof.

該ヌクレオチド類は、天然に存在するものであってよい。天然に存在するリボヌクレオチドは、アデノシン一リン酸、グアノシン一リン酸、シトシン一リン酸、及びチミジン一リン酸である。ブロッキング剤として使用することができる天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類は、デオキシアデノシン一リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシシトシン一リン酸、及びデオキシチミジン一リン酸である。 The nucleotides may be naturally occurring. Naturally occurring ribonucleotides are adenosine monophosphate, guanosine monophosphate, cytosine monophosphate, and thymidine monophosphate. Naturally occurring deoxyribonucleotides that can be used as blocking agents are deoxyadenosine monophosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxycytosine monophosphate, and deoxythymidine monophosphate.

該ヌクレオチド類は、天然に存在するヌクレオチド類の天然に存在しない類似体であってよい。天然に存在しない類似体の例には、制限されるものではないが、ペプチドヌクレオチド類、ロックド核酸(「LNA」)ヌクレオチド類(デオキシリボース又はリボース糖類の代わりに二環式糖部を含む)、非荷電の架橋(例えばメチルホスホン酸エステル、ホスホトリエステル、アミド亜リン酸エステル、カルバミン酸エステル等)、及び荷電した架橋(例えば、チオリン酸エステル、ジチオリン酸エステル等)を有するヌクレオチド類、並びにペンダント部を含むヌクレオチド類が含まれる。具体的な実施形態においては、前記類似体は、4-アセチルシトシン、8-ヒドロキシ-N6-メチルアデノシン、アジリジニルシトシン、シュードイソシトシン、5-(カルボキシヒドロキシルメチル)ウラシル、5-フルオロウラシル、5-ブロモウラシル、5-カルボキシメチルアミノメチル-2-チオウラシル、5-カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、イノシン、N6-イソペンテニルアデニン、1-メチルアデニン、1-メチルシュードウラシル、1-メチルグアニン、1-メチルイノシン、2,2-ジメチルグアニン、2-メチルアデニン、2-メチルグアニン、3-メチルシトシン、5-メチルシトシン、N6-メチルアデニン、7-メチルグアニン、5-メチルアミノメチルウラシル、5-メトキシアミノメチル-2-チオウラシル、β-D-マンノシルケオシン、5’-メトキシカルボニルメチルウラシル、5-メトキシウラシル、2-メチルチオ-N6-イソペンテニルアデニン、ウラシル-5-オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル-5-オキシ酢酸、オキシブトキソシン、シュードウラシル、ケオシン、2-チオシトシン、5-メチル-2-チオウラシル、2-チオウラシル、4-チオウラシル、5-メチルウラシル、N-ウラシル-5-オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル-5-オキシ酢酸、シュードウラシル、ケオシン、2-チオシトシン、及び2,6-ジアミノプリン、又は7-デアザグアノシンである。 The nucleotides may be non-naturally occurring analogues of naturally occurring nucleotides. Examples of non-naturally occurring analogs include, but are not limited to, peptide nucleotides, locked nucleic acid ("LNA") nucleotides (containing bicyclic sugar moieties in place of deoxyribose or ribose sugars), Nucleotides with uncharged bridges (e.g., methylphosphonates, phosphotriesters, amidophosphites, carbamates, etc.) and charged bridges (e.g., thiophosphates, dithiophosphates, etc.), and pendant moieties Nucleotides containing are included. In specific embodiments, the analogs are 4-acetylcytosine, 8-hydroxy-N6-methyladenosine, aziridinylcytosine, pseudoisocytosine, 5-(carboxyhydroxylmethyl)uracil, 5-fluorouracil, 5 -bromouracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouracil, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, inosine, N6-isopentenyl adenine, 1-methyladenine, 1-methylpseudouracil, 1-methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-methyladenine, 7-methylguanine, 5-methylaminomethyluracil, 5 -Methoxyaminomethyl-2-thiouracil, β-D-mannosylkeosine, 5′-methoxycarbonylmethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyl adenine, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, uracil -5-oxyacetic acid, oxybutoxin, pseudouracil, chaosine, 2-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, N-uracil-5-methyl oxyacetate uracil-5-oxyacetic acid, pseudouracil, chaosine, 2-thiocytosine, and 2,6-diaminopurine, or 7-deazaguanosine.

幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、少なくとも2種の、少なくとも3種の、又は4種の天然に存在するリボヌクレオチド類の混合物を含む。その他の実施形態においては、前記ブロッキング剤は、少なくとも2種の、少なくとも3種の、又は4種の天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類の混合物を含む。さらに他の実施形態においては、前記ブロッキング剤は、少なくとも2種の、少なくとも3種の、4種の、又はさらに4種より多くのヌクレオチド類似体の混合物を含む。さらに他の実施形態においては、前記ブロッキング剤は、(a)天然に存在するリボヌクレオチド類及び天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類の混合物、(b)天然に存在するリボヌクレオチド類及びヌクレオチド類似体の混合物、(c)天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類及びヌクレオチド類似体の混合物、又は(d)天然に存在するリボヌクレオチド類、天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類及びヌクレオチド類似体の混合物を含む。 In some embodiments, the blocking agent comprises a mixture of at least 2, at least 3, or 4 naturally occurring ribonucleotides. In other embodiments, the blocking agent comprises a mixture of at least 2, at least 3, or 4 naturally occurring deoxyribonucleotides. In still other embodiments, the blocking agent comprises a mixture of at least 2, at least 3, 4 or even more than 4 nucleotide analogues. In still other embodiments, the blocking agent comprises (a) a mixture of naturally occurring ribonucleotides and naturally occurring deoxyribonucleotides, (b) a mixture of naturally occurring ribonucleotides and nucleotide analogs. , (c) a mixture of naturally occurring deoxyribonucleotides and nucleotide analogues, or (d) a mixture of naturally occurring ribonucleotides, naturally occurring deoxyribonucleotides and nucleotide analogues.

前記ブロッキング剤において使用されるリボヌクレオチド類の量は、ビーズ破砕用システムで使用されることが意図される試料流体の量と合わせられ得る。特定の実施形態においては、試料チューブに試料流体を添加した後に試料流体中に溶解されるリボヌクレオチド類の濃度は、200pg/ml~20μg/mLの、1ng/ml~15μg/mlの、又は1μg/ml~10μg/mlの範囲である。このように、上述の実施形態に関しては、2mLのチューブに1mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用されるリボヌクレオチド類の量は、それぞれ200pg~20μgの、1ng~15μgの、又は1μg~10μgの範囲であり、そして2mLのチューブに0.8mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用されるリボヌクレオチド類の量は、それぞれ160pg~16μgの、0.8ng~12μgの、又は0.8μg~8μgの範囲であることとなる。 The amount of ribonucleotides used in the blocking agent can be matched with the amount of sample fluid intended to be used in the bead disruption system. In certain embodiments, the concentration of ribonucleotides dissolved in the sample fluid after adding the sample fluid to the sample tube is 200 pg/ml to 20 μg/mL, 1 ng/ml to 15 μg/ml, or 1 μg /ml to 10 μg/ml. Thus, for the above-described embodiment, if 1 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amounts of ribonucleotides used in the blocking agent are 200 pg-20 μg, 1 ng-15 μg, respectively. Or range from 1 μg to 10 μg, and if 0.8 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amount of ribonucleotides used in the blocking agent is from 0.8 ng to 160 pg to 16 μg, respectively. 12 μg, or in the range of 0.8 μg to 8 μg.

4.1.2.5 オリゴヌクレオチド類
ブロッキング剤として有用なオリゴヌクレオチド類は、合成することができるか、又は天然に存在する起源から生成され得る。
4.1.2.5 Oligonucleotides Oligonucleotides useful as blocking agents can be synthesized or produced from naturally occurring sources.

本明細書で参照される「オリゴヌクレオチド」は、該分子のサイズを意味せず、任意の長さのヌクレオチド類の重合形を意味する。しかしながら、一般的にオリゴマーは、2000ヌクレオチド以下、1000ヌクレオチド以下であり、より一般的には、500ヌクレオチド以下、さらにより一般的には250ヌクレオチド以下である。オリゴヌクレオチドという用語には、二本鎖及び一本鎖のDNA及びRNAが含まれる(しかしながら、好ましくは少なくとも部分的に一本鎖である)。それにはまた、公知の種類の修飾物、例えば当該技術分野で公知の標識、メチル化、「キャップ」、及び類似体(例えば、セクション4.1.2.4に記載される類似体)での天然に存在するヌクレオチド類の1種以上の置換が含まれる。 "Oligonucleotide" as referred to herein does not refer to the size of the molecule, but refers to a polymeric form of nucleotides of any length. Generally, however, the oligomer will be no more than 2000 nucleotides, no more than 1000 nucleotides, more usually no more than 500 nucleotides, even more usually no more than 250 nucleotides. The term oligonucleotide includes double- and single-stranded DNA and RNA (but preferably is at least partially single-stranded). It also includes known types of modifications such as labels, methylations, "caps" and analogs known in the art (e.g. analogs described in Section 4.1.2.4). One or more substitutions of naturally occurring nucleotides are included.

前記オリゴヌクレオチド類は、種々のサイズの混合物であってよく、かつ/又はリボヌクレオチド類、デオキシリボヌクレオチド類、ヌクレオチド類似体、もしくは前記の2種以上の組み合わせ(例えば、リボヌクレオチド類及びデオキシリボヌクレオチド類の混合物、リボヌクレオチド類及びヌクレオチド類似体の混合物、デオキシリボヌクレオチド類及びヌクレオチド類似体の混合物、又はリボヌクレオチド類、デオキシリボヌクレオチド類、及びヌクレオチド類似体の混合物)を含み得る。幾つかの実施形態においては、前記ブロッキング剤は、RNAを含む。 The oligonucleotides may be mixtures of various sizes and/or ribonucleotides, deoxyribonucleotides, nucleotide analogs, or combinations of two or more of the foregoing (e.g., ribonucleotides and deoxyribonucleotides). mixtures, mixtures of ribonucleotides and nucleotide analogues, mixtures of deoxyribonucleotides and nucleotide analogues, or mixtures of ribonucleotides, deoxyribonucleotides and nucleotide analogues). In some embodiments, the blocking agent comprises RNA.

本開示のビーズ破砕用システムにおいて使用することができる合成オリゴヌクレオチド類は、一般的に2~120ヌクレオチド長である。様々な実施形態においては、前記オリゴヌクレオチド類は、2、5、8、10、15、18、25、40、50、80、100もしくは120ヌクレオチド長であり、又は上述の値の任意の組の間の範囲の長さ、例えば2~100ヌクレオチド長、2~50ヌクレオチド長、2~25ヌクレオチド長、5~40ヌクレオチド長、2~15ヌクレオチド長、8~120ヌクレオチド長、8~80ヌクレオチド長、10~100ヌクレオチド長、15~50ヌクレオチド長、50~100ヌクレオチド長、100~120ヌクレオチド長等々を有するオリゴヌクレオチド類である。 Synthetic oligonucleotides that can be used in the bead disruption system of the present disclosure are generally 2-120 nucleotides in length. In various embodiments, the oligonucleotides are 2, 5, 8, 10, 15, 18, 25, 40, 50, 80, 100 or 120 nucleotides in length, or any set of the above values. lengths ranging between, such as 2-100 nucleotides in length, 2-50 nucleotides in length, 2-25 nucleotides in length, 5-40 nucleotides in length, 2-15 nucleotides in length, 8-120 nucleotides in length, 8-80 nucleotides in length, Oligonucleotides having a length of 10-100 nucleotides, 15-50 nucleotides, 50-100 nucleotides, 100-120 nucleotides, and the like.

天然に存在するオリゴヌクレオチド類は、1種以上の天然に存在する起源、例えばサケ精子DNA、仔ウシ胸腺DNA、ニシン精子DNA、又はそれらの組み合わせからDNAを断片化することにより調製され得る。 Naturally occurring oligonucleotides can be prepared by fragmenting DNA from one or more naturally occurring sources such as salmon sperm DNA, calf thymus DNA, herring sperm DNA, or combinations thereof.

前記ブロッキング剤において使用されるオリゴヌクレオチド類の量は、ビーズ破砕用システムで使用されることが意図される試料流体の量と合わせられ得る。特定の実施形態においては、試料チューブに試料流体を添加した後に試料流体中に溶解されるオリゴヌクレオチド類の濃度は、200pg/ml~20μg/mLの、1ng/ml~15μg/mlの、又は1μg/ml~10μg/mlの範囲である。このように、上述の実施形態に関しては、2mLのチューブに1mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用されるオリゴヌクレオチド類の量は、それぞれ200pg~20μgの、1ng~15μgの、又は1μg~10μgの範囲であり、そして2mLのチューブに0.8mLの試料が添加されるべき場合において、ブロッキング剤において使用されるリボヌクレオチド類の量は、それぞれ160pg~16μgの、0.8ng~12μgの、又は0.8μg~8μgの範囲であることとなる。 The amount of oligonucleotides used in the blocking agent can be matched with the amount of sample fluid intended to be used in the bead disruption system. In certain embodiments, the concentration of oligonucleotides dissolved in the sample fluid after adding the sample fluid to the sample tube is 200 pg/ml to 20 μg/mL, 1 ng/ml to 15 μg/ml, or 1 μg /ml to 10 μg/ml. Thus, for the above-described embodiment, if 1 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amounts of oligonucleotides used in the blocking agent are 200 pg-20 μg, 1 ng-15 μg, respectively. Or range from 1 μg to 10 μg, and if 0.8 mL of sample is to be added to a 2 mL tube, the amount of ribonucleotides used in the blocking agent is from 0.8 ng to 160 pg to 16 μg, respectively. 12 μg, or in the range of 0.8 μg to 8 μg.

4.1.3 ビーズ
本開示のビーズ破砕用システムは、試料流体中に配置されたときに互いに相対的に移動可能なビーズを含む。本明細書で使用される場合に、用語「ビーズ」は、球状粒子及び非球状粒子の両方を含む。前記ビーズは、鉱物ビーズ、例えば結晶性粒子(例えばジルコニウム、ジルコン(ケイ酸ジルコニウム)及びジルコニア(二酸化ジルコニウム))、石英、酸化アルミニウム、炭化ケイ素(カーボランダムとしても知られる)、ガーネット、セラミック粒子、ガラス(例えば二酸化ケイ素ガラス又はシリカ)、又は上述の1種以上を含む組み合わせ(例えばジルコニア/シリカビーズ又はジルコニア/イットリウムビーズ)で作られるビーズであってよい。該ビーズは、金属ビーズ、例えばステンレス鋼ビーズ又はクロム鋼ビーズであってもよい。
4.1.3 Beads The system for bead disruption of the present disclosure includes beads that are movable relative to each other when placed in a sample fluid. As used herein, the term "bead" includes both spherical and non-spherical particles. The beads include mineral beads such as crystalline particles such as zirconium, zircon (zirconium silicate) and zirconia (zirconium dioxide), quartz, aluminum oxide, silicon carbide (also known as carborundum), garnets, ceramic particles, Beads may be made of glass (eg silicon dioxide glass or silica) or combinations comprising one or more of the above (eg zirconia/silica beads or zirconia/yttrium beads). The beads may be metal beads, such as stainless steel beads or chrome steel beads.

細菌性DNAの回収のためには、該ビーズは、好ましくは石英粒子及び/又はジルコニウム粒子を含む。そのようなビーズは、大量に市販されており、DNA及びRNAに対して化学的に不活性である。石英粒子及び/又はジルコニウム粒子は、比較的高い比重を有し、硬質であり、かつ鋭利なエッジを有し得る。したがって、それらは、機械的振動にさらされたときに細胞膜を開くために非常に適している。 For recovery of bacterial DNA, the beads preferably contain quartz particles and/or zirconium particles. Such beads are commercially available in large quantities and are chemically inert to DNA and RNA. The quartz and/or zirconium particles have a relatively high specific gravity and can be hard and have sharp edges. They are therefore very suitable for opening cell membranes when subjected to mechanical vibrations.

所定のビーズ破砕用システムのためのビーズの材料及びサイズは、処理されるべき流体試料中の細胞型の個性に応じて当業者により選択され得る。一般的に、該ビーズは、50μm~3mmの範囲の直径であることとなる。細菌細胞から核酸を抽出するためには、ガラス又はジルコニウムで一般的に作られた50μm~0.5mmの範囲の直径の小さいサイズないし中程度のサイズのビーズを使用することができる。酵母等のより大きな微生物細胞から核酸を抽出するためには、中程度のサイズの又は大きなビーズ(例えば、0.5mm、1mm、又は1.5mmの直径を有するガラス又はジルコニウムで一般的に作られるビーズ)を使用することができる。種々のサイズのビーズ及び種々の細胞型を処理するための組成物は、市販されている。例えば、www.denvillescientific.com/sites/default/files/Bead_Blasting_Notes.pdfで入手可能なBenchmark Scientific,Product Note:Benchmark Bead Beating Guideを参照のこと。 The bead material and size for a given bead crushing system can be selected by one skilled in the art depending on the identity of the cell type in the fluid sample to be processed. Generally, the beads will range in diameter from 50 μm to 3 mm. For the extraction of nucleic acids from bacterial cells, small to medium size beads, typically made of glass or zirconium, with diameters ranging from 50 μm to 0.5 mm can be used. For the extraction of nucleic acids from larger microbial cells such as yeast, medium-sized or large beads (e.g., glass or zirconium with a diameter of 0.5 mm, 1 mm, or 1.5 mm) are commonly made. beads) can be used. Beads of various sizes and compositions for treating various cell types are commercially available. For example, www. denville scientific. com/sites/default/files/Bead_Blasting_Notes. See Benchmark Scientific, Product Note: Benchmark Bead Beating Guide, available in pdf.

本開示のビーズ破砕用システムは、特に多数の起源から核酸を回収することが望まれる場合(例えば、細菌性及び真菌性DNA)に、多数の種類のビーズ及び/又は同じ種類の多数のサイズのビーズを含み得る。多数の種類のビーズを有するビーズ破砕用システムの例には、酸化アルミニウムビーズ及び炭化ケイ素ビーズの組み合わせ、セラミックビーズ及びシリカビーズの組み合わせ、ガラスビーズ及び酸化ジルコニウムビーズの組み合わせ、ジルコニアビーズ及び酸化アルミニウムビーズの組み合わせ、又は炭化ケイ素ビーズ及びガラスビーズの組み合わせを有するシステムが含まれる。それらの様々な種類のビーズは、同じサイズ又は異なるサイズであってよい。 The system for bead disruption of the present disclosure provides multiple types of beads and/or multiple sizes of the same type, especially when it is desired to recover nucleic acids from multiple sources (e.g., bacterial and fungal DNA). May contain beads. Examples of bead breaking systems with multiple types of beads include a combination of aluminum oxide and silicon carbide beads, a combination of ceramic and silica beads, a combination of glass and zirconium oxide beads, a combination of zirconia and aluminum oxide beads. Combinations, or systems with a combination of silicon carbide beads and glass beads are included. These various types of beads may be of the same size or of different sizes.

4.2 試料
本開示のビーズ破砕方法を使用して核酸が抽出され得る試料の例には、様々な流体試料が含まれる。幾つかの事例においては、試料は、被験体からの体液試料であってよい。試料には、被験体から採取された組織が含まれ得る。試料には、被験体の体液、分泌物、及び/又は組織が含まれ得る。試料は生物学的試料であってよい。該生物学的試料は、体液試料、分泌物試料、及び/又は組織試料であってよい。生物学的試料の例には、限定されるものではないが、血液、血清、唾液、尿、胃液及び消化液、涙液、糞便、精液、膣液、腫瘍組織由来の間質液、眼液、汗、粘液、耳垢、油、腺分泌物、息、髄液、毛髪、爪、皮膚細胞、血漿、鼻腔スワブ又は鼻咽喉洗浄液、髄液、脳脊髄液、組織、咽喉スワブ、創傷スワブ、生検、胎盤液、羊水、臍帯血、リンパ液、体腔液、喀痰、膿又はその他の創傷滲出液、創面切除又は切除により試料採取された感染組織、脳脊髄液、洗浄液、白血球生成標本、腹膜透析液、乳汁及び/又はその他の排泄物、並びに植物及びそれらの一部が含まれ得る。
4.2 Samples Examples of samples from which nucleic acids can be extracted using the bead disruption methods of the present disclosure include various fluid samples. In some cases, the sample may be a bodily fluid sample from the subject. A sample can include tissue taken from a subject. A sample can include bodily fluids, secretions, and/or tissues of a subject. The sample may be a biological sample. The biological sample may be a bodily fluid sample, a secretion sample and/or a tissue sample. Examples of biological samples include, but are not limited to, blood, serum, saliva, urine, gastric and digestive juices, tears, feces, semen, vaginal fluid, interstitial fluid from tumor tissue, ocular fluid. , sweat, mucus, earwax, oil, glandular secretions, breath, cerebrospinal fluid, hair, nails, skin cells, plasma, nasal swab or nasopharyngeal wash, cerebrospinal fluid, cerebrospinal fluid, tissue, throat swab, wound swab, raw placental fluid, amniotic fluid, umbilical cord blood, lymphatic fluid, body cavity fluid, sputum, pus or other wound exudate, infected tissue sampled by debridement or excision, cerebrospinal fluid, lavage, leukopoiesis, peritoneal dialysate , milk and/or other excreta, and plants and their parts.

前記試料は、被験体から採取したままでビーズ破砕用チューブ中に入れてもよく、又はビーズ破砕用チューブに入れる前に、幾つかの形態の前処理(例えば以下のセクション4.3に記載される)、貯蔵、又は輸送に供されてもよい。該試料は、介入又は多くの時間をかけずにビーズ破砕用システムに加えられ得る。 The sample may be placed in the bead crushing tube as-taken from the subject, or may be pretreated in some form (e.g., as described in Section 4.3 below) prior to placement in the bead crushing tube. ), stored, or transported. The sample can be added to the bead breaking system without intervention or a lot of time.

被験体は試料を提供することができ、かつ/又は試料は、被験体から採集され得る(例えば、血液試料は、抗凝血薬、例えばEDTAを含む血液採集チューブに採集され得る。)。被験体は、ヒト又は非ヒト動物であってよい。試料は、生きている被験体又は死んだ被験体から採集され得る。動物は、哺乳動物、例えば家畜(例えば、ウシ、ブタ、ヒツジ)、競技用動物(例えば、ウマ)又はペット(例えば、イヌ又はネコ)であってよい。被験体は、患者、臨床的被験体、又は前臨床的被験体であってよい。被験体は、診断、治療、及び/又は疾患管理もしくは生活様式ケア又は予防的ケアを受けていてよい。被験体は、ヘルスケアの専門家のケア下にあってもよく、ケア下になくてもよい。 A subject can provide a sample and/or a sample can be collected from a subject (eg, a blood sample can be collected in a blood collection tube containing an anticoagulant, such as EDTA). A subject may be a human or non-human animal. Samples can be collected from living or deceased subjects. The animal may be a mammal, such as a farm animal (eg, cow, pig, sheep), a sport animal (eg, horse) or a pet (eg, dog or cat). A subject may be a patient, a clinical subject, or a preclinical subject. The subject may be undergoing diagnosis, treatment, and/or disease management or lifestyle care or preventative care. The subject may or may not be under the care of a health care professional.

幾つかの実施形態においては、該試料は、環境試料であってもよい。環境試料の例には、空気試料、水試料(例えば地下水、地表水、又は廃水)、土壌試料、又は植物試料が含まれ得る。 In some embodiments, the sample may be an environmental sample. Examples of environmental samples can include air samples, water samples (eg, groundwater, surface water, or wastewater), soil samples, or plant samples.

さらなる試料には、食料品、飲料、製造材料、テキスタイル、化学薬品、治療剤又はあらゆるその他の試料が含まれ得る。 Additional samples may include foodstuffs, beverages, manufacturing materials, textiles, chemicals, therapeutic agents or any other sample.

4.3 試料前処理
幾つかの事例においては、本開示のビーズ破砕用システムにおける処理の前に試料を前処理することが有利である場合がある。ビーズ破砕用チューブ中に試料を入れる前に使用され得る前処理工程の例には、本明細書で述べられるような、又はその他に当該技術分野で公知のような濾過、蒸留、抽出、濃縮、遠心分離、妨害成分の不活性化、試薬の添加等が含まれる。
4.3 Sample Pretreatment In some cases, it may be advantageous to pretreat the sample prior to processing in the system for bead disruption of the present disclosure. Examples of pretreatment steps that may be used prior to placing the sample in the bead crushing tube include filtration, distillation, extraction, concentration, as described herein or otherwise known in the art. Includes centrifugation, inactivation of interfering components, addition of reagents, and the like.

対象の細胞型からのDNAの回収を最大にするために、本開示のビーズ破砕用チューブ中に入れる前に、不所望な細胞型及び粒状物を生物学的試料から除去することが特に有利であると思われる。 To maximize the recovery of DNA from the cell type of interest, it is particularly advantageous to remove unwanted cell types and particulate matter from the biological sample prior to placing it in the bead disruption tube of the present disclosure. It appears to be.

生物学的試料中の細菌を検出することが意図される場合に、生物学的試料をフィルターを通して前処理して、粒状物及び非微生物細胞をフィルターに保持させる一方で、細菌細胞(所望であればその胞子を含む)を通過させることが望ましい。本明細書で使用される「フィルター」は、粒子及び分子のサイズに基づく差別的通過を可能にする膜又は装置である。一般的に、これは特定の標準サイズのフィルター中の細孔を有することにより達成される。例えば、細菌検出用途に特に該当するフィルターは、細菌の通過を可能にするのに十分な大きさであるが、対象の試料中に存在する真核細胞の通過を妨げるのに十分に小さい細孔を有する。一般的に、細菌細胞は、0.2μm~2μm(マイクロメートル又はミクロン)の範囲の直径であり、ほとんどの真菌細胞は、1μm~10μmの範囲の直径であり、血小板は、約3μmの直径であり、かつほとんどの有核哺乳動物細胞は、一般的に10μm~200μmの直径である。したがって、細菌の検出が意図される場合に、微生物学的試料から非細菌細胞を除去するためには、2μm未満又は1μm未満のフィルター孔径が特に適している。 When it is intended to detect bacteria in a biological sample, the biological sample is pretreated through a filter to retain particulate matter and non-microbial cells while the bacterial cells (if desired) are retained on the filter. spores) should be allowed to pass through. As used herein, a "filter" is a membrane or device that allows differential passage of particles and molecules based on their size. Generally, this is accomplished by having the pores in the filter of a certain standard size. For example, filters of particular interest for bacterial detection applications have pores that are large enough to allow the passage of bacteria, but small enough to prevent the passage of eukaryotic cells present in the sample of interest. have Generally, bacterial cells range in diameter from 0.2 μm to 2 μm (micrometers or microns), most fungal cells range in diameter from 1 μm to 10 μm, and platelets are approximately 3 μm in diameter. There are, and most nucleated mammalian cells are generally 10 μm to 200 μm in diameter. Filter pore sizes of less than 2 μm or less than 1 μm are therefore particularly suitable for removing non-bacterial cells from microbiological samples when the detection of bacteria is intended.

濾過工程に加えて、又は濾過工程の代わりに、微生物学的試料は、ビーズ破砕の前に試料から細胞及び破片を除去するために遠心分離にかけられ得る。真核生物を沈降するが、細菌細胞を沈降しない遠心分離パラメータは、当該技術分野で公知である。上清は、所望であればその後に濾過され得る。 In addition to, or instead of, a filtration step, the microbiological sample can be centrifuged to remove cells and debris from the sample prior to bead disruption. Centrifugation parameters that sediment eukaryotes but not bacterial cells are known in the art. The supernatant can then be filtered if desired.

濾過工程により生成された濾液は「試料」であってよく、本開示によるビーズ破砕用チューブ中に入れられるか、又はさらなる前処理工程(例えば濃縮又は希釈)に供され得る。 The filtrate produced by the filtration step may be a "sample" and may be placed in a bead crushing tube according to the present disclosure or subjected to further pretreatment steps (eg, concentration or dilution).

4.4 ビーズ破砕
核酸調製の初期工程として、試料は、ビーズ破砕のためにビーズ破砕用チューブ中に入れられる。該ビーズ破砕工程は、本開示のビーズ破砕用システム又は標準的なビーズ破砕用システムを利用することができる。幾つかの事例においては、標準的なビーズ破砕用システムを使用する場合には1種以上の外因性のブロッキング剤が添加され得るが、内因性のブロッキング剤を含む生物学的試料の場合には、外因性のブロッキング剤の添加は必要とされない。1種以上のブロッキング剤が添加される場合に、試料の添加前に、試料の添加後にビーズ破砕用チューブに添加され得るか、又は試料及び1種以上のブロッキング剤の両方は、同時に添加され得る(例えば、試料及び1種以上のブロッキング剤が混合された後に、ビーズ破砕用チューブに移送され得る)。
4.4 Bead Breaking As an initial step in nucleic acid preparation, the sample is placed in a bead breaking tube for bead breaking. The bead breaking process can utilize the bead breaking system of the present disclosure or a standard bead breaking system. In some cases, one or more exogenous blocking agents can be added when using standard bead disruption systems, whereas biological samples containing endogenous blocking agents , the addition of exogenous blocking agents is not required. If one or more blocking agents are added, they can be added to the bead breaking tube before sample addition, after sample addition, or both sample and one or more blocking agents can be added simultaneously. (For example, the sample and one or more blocking agents may be mixed and then transferred to a bead crushing tube).

試料をビーズ破砕用チューブ中に入れた後に、該チューブを撹拌して、細胞を機械的に溶解させる。溶解は、通常の研究室用のボルテックス装置又はホモジナイザーにより達成され得る。ボルテックス装置における処理時間は、専門のホモジナイザー中での時間よりも3倍~10倍長いが、ボルテックス操作は、細胞を容易に破壊する働きがあり、廉価である。 After the sample is placed in the bead crushing tube, the tube is agitated to mechanically lyse the cells. Lysis can be accomplished with a normal laboratory vortexer or homogenizer. Processing times in a vortex apparatus are 3 to 10 times longer than in professional homogenizers, but vortexing easily disrupts cells and is inexpensive.

ビーズ破砕のために適した多くのホモジナイザーは市販されており、本開示のビーズ破砕用システムで使用することができる。例示的なホモジナイザーは、BeadBug及びBeadBlaster 24(Benchmark Scientific社)、PowerLyzer 24(MO Bio Laboratories Inc.社)、FastPrep-24、FastPrep-24 5G及びSuperFastPrep-1(MP Biomedicals社)、並びにMini-Beadbeater-16(BioSpec Products社)である。 Many homogenizers suitable for bead crushing are commercially available and can be used with the bead crushing system of the present disclosure. Exemplary homogenizers are the BeadBug and BeadBlaster 24 (Benchmark Scientific), PowerLyzer 24 (MO Bio Laboratories Inc.), FastPrep-24, FastPrep-24 5G and SuperFastPrep-1 (MP Biomedicals), and 16 (BioSpec Products).

均質化パラメータは、製造業者の推奨に従って選択され得る。一般的に、機械的破壊(例えばビーズ破砕)の時間は、1秒間未満、1秒間~5秒間、5秒間~10秒間、10秒間~25秒間、25秒間~60秒間、1分間~2分間、2分間~5分間、5分間又はそれより長くてよい。機械的破壊の反復回数(例えばビーズ破砕作業の回数)は、2回、3回、4回、5回、6回、7回、7回~10回、10回又はそれより多くの反復であってよい。破壊の速度(例えばビーズ破砕の速度又は設定)は、1分間当たりに50回転未満、50回転~100回転、100回転~250回転、250回転~500回転、500回転~750回転、750回転~1000回転、1000回転~1500回転、1500回転~2000回転、2000回転又はそれより多くの回転(振動)であってよい。 Homogenization parameters may be selected according to the manufacturer's recommendations. Generally, the time for mechanical disruption (eg, bead disruption) is less than 1 second, 1 second to 5 seconds, 5 seconds to 10 seconds, 10 seconds to 25 seconds, 25 seconds to 60 seconds, 1 minute to 2 minutes, 2 minutes to 5 minutes, may be 5 minutes or longer. The number of repetitions of mechanical disruption (eg, number of bead breaking operations) may be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7-10, 10 or more repetitions. you can The speed of breakage (e.g. speed or setting of bead breakage) is less than 50 revolutions per minute, 50-100 revolutions, 100-250 revolutions, 250-500 revolutions, 500-750 revolutions, 750-1000 revolutions per minute. revolutions, 1000 to 1500 revolutions, 1500 to 2000 revolutions, 2000 revolutions or more revolutions (oscillations).

4.5 核酸精製
細胞溶解後に、流体試料はビーズから、例えば液体試料を試料チューブから試料チューブの底に沈殿しているビーズを残してピペット等で除去することにより分離される。
4.5 Nucleic Acid Purification After cell lysis, the fluid sample is separated from the beads, eg, by pipetting or otherwise removing the liquid sample from the sample tube, leaving the beads settling to the bottom of the sample tube.

抽出されたDNAの分析を妨害し得る不純物は、例えば酢酸アンモニウムを用いるような公知法による不純物の沈殿により、又は市販のキットを使用して除去され得る。 Impurities that may interfere with analysis of the extracted DNA may be removed by precipitation of the impurities by known methods, such as using ammonium acetate, or using commercially available kits.

核酸が回収され、洗浄され、任意にさらに精製され得る。核酸の回収及び/又は精製は、通常の方法を使用して、例えばイソプロパノールでの沈殿により、又は市販のキットもしくは自動化された機器を使用して実施され得る。 Nucleic acids can be recovered, washed, and optionally further purified. Recovery and/or purification of nucleic acids can be performed using conventional methods, eg, by precipitation with isopropanol, or using commercially available kits or automated instruments.

4.6 核酸分析
対象の核酸(例えば細菌性又は真菌性DNA)の存在に関する試料の分析は、任意の核酸分析法、例えば、増幅技術に限定されるものではないが、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、等温増幅、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(Q-PCR)、ディジタルPCR、ゲル電気泳動、キャピラリー電気泳動、質量分析法、蛍光検出、紫外分光測定、ハイブリダイゼーションアッセイ、DNA又はRNAシーケンシング、制限分析、逆転写、NASBA、アレル特異的ポリメラーゼ連鎖反応、ポリメラーゼサイクリングアセンブリ(PCA)、非対称ポリメラーゼ連鎖反応、指数後線形的ポリメラーゼ連鎖反応(LATE-PCR)、ヘリカーゼ依存性増幅(HDA)、ホットスタート型ポリメラーゼ連鎖反応、配列間特異的ポリメラーゼ連鎖反応(ISSR)、逆ポリメラーゼ連鎖反応、ライゲーション媒介ポリメラーゼ連鎖反応、メチル化特異的ポリメラーゼ連鎖反応(MSP)、多重ポリメラーゼ連鎖反応、ネステッドポリメラーゼ連鎖反応、固相ポリメラーゼ連鎖反応又はそれらの任意の組み合わせを使用して実施することができる。そのような技術は、当業者によく知られている。標的核酸の配列を知ることで、科学者は、標的の増幅及び/又は検出を可能にするプライマー及び/又はプローブを構築することが可能となる。PCRアンプリコンは、その同一性の確認のためにもシーケンシングされ得る。
4.6 Nucleic Acid Analysis Analysis of a sample for the presence of nucleic acids of interest (e.g., bacterial or fungal DNA) can be performed by any nucleic acid analysis method, such as, but not limited to, the polymerase chain reaction (PCR). , isothermal amplification, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), quantitative real-time polymerase chain reaction (Q-PCR), digital PCR, gel electrophoresis, capillary electrophoresis, mass spectrometry, fluorescence detection, ultraviolet spectrometry, high Bridization assay, DNA or RNA sequencing, restriction analysis, reverse transcription, NASBA, allele-specific polymerase chain reaction, polymerase cycling assembly (PCA), asymmetric polymerase chain reaction, post-exponential linear polymerase chain reaction (LATE-PCR), helicase dependent amplification (HDA), hot-start polymerase chain reaction, sequence-specific polymerase chain reaction (ISSR), inverse polymerase chain reaction, ligation-mediated polymerase chain reaction, methylation-specific polymerase chain reaction (MSP), multiplex polymerase chain reaction, nested polymerase chain reaction, solid-phase polymerase chain reaction, or any combination thereof. Such techniques are well known to those skilled in the art. Knowing the sequence of the target nucleic acid allows the scientist to construct primers and/or probes that allow amplification and/or detection of the target. PCR amplicons may also be sequenced to confirm their identity.

本開示によるビーズ破砕用システムにより、試料流体中に含まれる微生物から、DNA及び/又はRNAを自体公知の方法で微生物学的に直接的に調査するのに十分な濃度でDNA及び/又はRNAを抽出することが可能である。これは、特に、試料流体を、DNA及び/もしくはRNA並びに/又はそこに含まれるDNA及び/もしくはRNA成分に特異的に結合する、表面上に固定された受容体と接触させることにより行うことができる。DNA及び/もしくはRNA並びに/又はDNA及び/もしくはRNA成分の該受容体への結合は、自体公知の様式で、マーカー、特に光学的マーカー、例えば蛍光色素により検出し、必要に応じて定量することができる。あるいは試料流体中に含まれる微生物からのDNA及び/又はRNAは、試験前に、例えばPCRにより増幅され得る。 A system for bead disruption according to the present disclosure extracts DNA and/or RNA from microorganisms contained in a sample fluid in concentrations sufficient for direct microbiological interrogation of DNA and/or RNA in a manner known per se. It is possible to extract This can be done in particular by contacting the sample fluid with receptors immobilized on the surface that specifically bind to DNA and/or RNA and/or DNA and/or RNA components contained therein. can. The binding of DNA and/or RNA and/or DNA and/or RNA components to the receptor is detected and optionally quantified in a manner known per se by markers, in particular optical markers, e.g. fluorochromes. can be done. Alternatively, DNA and/or RNA from microorganisms contained in the sample fluid can be amplified, for example by PCR, prior to testing.

4.7 キット
本開示はさらに、本開示のビーズ破砕用システムを含む(又は該システムを得るために適した)キットを提供する。該キットは、試料チューブ、例えばセクション4.1.1に記載される試料チューブ、1種以上のブロッキング剤、例えばセクション4.1.2に記載されるブロッキング剤、及び/又は1種以上のビーズ、例えばセクション4.1.3に記載されるビーズを含み得る。上記1種以上のブロッキング剤のそれぞれは、事前に凍結乾燥され、該チューブ内に又は該チューブとは別に含まれていてよい。同様に、前記ビーズは、該チューブ内に又は該チューブとは別に含まれていてよい。
4.7 Kits The present disclosure further provides kits containing (or suitable for obtaining) the systems for bead disruption of the present disclosure. The kit comprises a sample tube, such as a sample tube described in Section 4.1.1, one or more blocking agents, such as those described in Section 4.1.2, and/or one or more beads. , for example, the beads described in Section 4.1.3. Each of the one or more blocking agents may be pre-lyophilized and contained within the tube or separately from the tube. Likewise, the beads may be contained within the tube or separate from the tube.

幾つかの実施形態においては、前記キットは、試料チューブ及び1種以上のブロッキング剤を含む。さらなる実施形態においては、上記キットはさらに、1種以上の種類のビーズを含む。 In some embodiments, the kit includes sample tubes and one or more blocking agents. In further embodiments, the kit further comprises one or more types of beads.

本開示のキットは、試料前処理のための1種以上の構成要素、例えば生理食塩水、1種以上のバッファー溶液、セクション4.3に記載されるフィルター等を含み得る。 Kits of the present disclosure may include one or more components for sample pretreatment, such as saline, one or more buffer solutions, filters as described in Section 4.3, and the like.

前記キットは、対象の1種以上の病原体(例えばマイコバクテリウム・ツベルクロシス(Mycobacterium tuberculosis)、マイコバクテリウム・アビウム(Mycobacterium avium)亜種パラツベルクロシス(paratuberculosis)、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)、メチシリン耐性スタフィロコッカス・アウレウス(MRSA)、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)、ストレプトコッカス・ニューモニエ(Streptococcus pneumoniae)、ストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)、ヘモフィルス・インフルエンザ(Haemophilus influenzae)、ヘモフィルス・パラインフルエンゼ(Haemophilus parainfuluezae)、モラキセラ・カタラーリス(Moraxella catarrhalis)、クレブシエラ・ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae)、エシェリキア・コリ(Escherichia coli)、シュードモナス・アエルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)、アシネトバクター属種(Acinetobacter sp.)、ボルデテラ・ペルツシス(Bordetella pertussis)、ネイセリア・メニンジチディス(Neisseria meningitidis)、バシラス・アントラシス(Bacillus anthracis)、ノカルディア属種(Nocardia sp.)、アクチノマイセス属種(Actinomyces sp.)、マイコプラズマ・ニューモニエ(Mycoplasma pneumoniae)、クラミジア・ニューモニア(Chlamydia pneumonia)、レジオネラ属種(Legionella species)、ニューモシスティス・イロベチイ(Pneumocystis jiroveci)、インフルエンザA型ウイルス、サイトメガロウイルス、リノウイルス、エンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)、アシネトバクター・バウマンニイ(Acinetobacter baumannii)、コリネバクテリウム・アミコラツム(Corynebacterium amycolatum)、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)CI4413、セラチア・マルセッセンス(Serratia marcescens)、ストレプトコッカス・エクイ(Streptococcus equi)及びカンジダ・アルビカンス(Candida albicans)の1種以上)からDNA及び/又はRNAを増幅するための1種以上のオリゴヌクレオチド類を含み得る。 The kit may contain one or more pathogens of interest (e.g., Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis, Staphylococcus aureus). ), methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae (Haemophilus parainfuluezae), Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter sp., Bordetella pertussis ( Bordetella pertussis, Neisseria meningitidis, Bacillus anthracis, Nocardia sp., Actinomyces sp., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia Chlamydia pneumonia, Legionella species, Pneumocystis jiroveci, influenza A virus, cytomegalovirus, rhinovirus, Enterococcus faecium, Acinetobacter baumannii), Corynebacterium amycolatum, Enterobacter aerogenes, Enterococcus faecalis CI4413, Serratia marcescens, Streptococcus equi and Candida albicans (one or more of Candida albicans)).

前記キットは、対象の1種以上の病原体(例えばマイコバクテリウム・ツベルクロシス、マイコバクテリウム・アビウム亜種パラツベルクロシス、スタフィロコッカス・アウレウス、メチシリン耐性スタフィロコッカス・アウレウス(MRSA)、ストレプトコッカス・ピオゲネス、ストレプトコッカス・ニューモニエ、ストレプトコッカス・アガラクチア、ヘモフィルス・インフルエンザ、ヘモフィルス・パラインフルエンゼ、モラキセラ・カタラーリス、クレブシエラ・ニューモニエ、エシェリキア・コリ、シュードモナス・アエルギノーサ、アシネトバクター属種、ボルデテラ・ペルツシス、ネイセリア・メニンジチディス、バシラス・アントラシス、ノカルディア属種、アクチノマイセス属種、マイコプラズマ・ニューモニエ、クラミジア・ニューモニア、レジオネラ属種、ニューモシスティス・イロベチイ、インフルエンザA型ウイルス、サイトメガロウイルス、リノウイルス、エンテロコッカス・ファエシウム、アシネトバクター・バウマンニイ、コリネバクテリウム・アミコラツム、エンテロバクター・アエロゲネス、エンテロコッカス・ファエカリスCI4413、セラチア・マルセッセンス、ストレプトコッカス・エクイ及びカンジダ・アルビカンスの1種以上)からDNA及び/又はRNAを検出するための1種以上のプローブを含み得る。1つの実施形態においては、前記1種以上のプローブは、蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチド類を含む。種々のプローブは、対象の多数の病原体を同時に検出するために種々の色素で標識されていてよい。 The kit comprises one or more pathogens of interest (e.g., Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis, Staphylococcus aureus, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Bordetella pertussis, Neisseria meningitidis, Bacillus sp. Anthracis, Nocardia spp., Actinomyces spp., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Legionella spp., Pneumocystis jirovecii, Influenza A virus, Cytomegalovirus, Rhinovirus, Enterococcus faecium, Acinetobacter baumannii , Corynebacterium amycolatum, Enterobacter aerogenes, Enterococcus faecalis CI4413, Serratia marcescens, Streptococcus equi and Candida albicans). can contain. In one embodiment, the one or more probes comprise oligonucleotides labeled with a fluorescent dye. Different probes may be labeled with different dyes for simultaneous detection of multiple pathogens of interest.

5.例示的なビーズ破砕用システム
例示的なビーズ破砕用システムは、図面に示されている。図1~3における参照符号(1)で示されるビーズ破砕用システムは、内部空洞(3)及び閉鎖可能な開口部(4)を有する試料チューブ(2)を含む。試料チューブは、好ましくはプラスチックで作られているが、それ以外の生物学的に不活性な材料で作られてもよい。
5. Exemplary Bead Breaking System An exemplary bead breaking system is shown in the drawings. The system for bead breaking, indicated by reference numeral (1) in Figures 1-3, comprises a sample tube (2) having an internal cavity (3) and a closable opening (4). The sample tube is preferably made of plastic, but may be made of other biologically inert materials.

微生物を含むと推定される試料流体(5)は、開口部(4)を通じて試料チューブ(2)の内部空洞(3)中に充填され、そこから取り出され得る。開口部(4)を閉じるために、試料チューブは、開放位置及び閉鎖位置に送られるように適合されたクロージャ(6)を有し、それは開口部(4)の境界となる試料チューブ(2)の外壁の縁部領域に設けられた外側ねじ山と螺合されるように適合された内側ねじ山を含むクロージャキャップとして設計されている。 A sample fluid (5), presumed to contain microorganisms, is filled into the internal cavity (3) of the sample tube (2) through the opening (4) and can be removed therefrom. In order to close the opening (4), the sample tube has a closure (6) adapted to be sent to an open position and a closed position, which bounds the opening (4) to the sample tube (2). It is designed as a closure cap including an inner thread adapted to be screwed with an outer thread provided in the edge region of the outer wall of the.

内部空洞(3)において、最大寸法が平均で約100μmであるビーズ(7)(例えば、2グラムの二酸化ケイ素及び/又はジルコニウムビーズ)がさらに配置されている。該ビーズ(7)は、互いに相対的に移動可能である緩いバルクの形態で入手できる。凍結乾燥されたブロッキング剤(8)もその内部空洞(3)中に配置されている。 In the inner cavity (3) are further arranged beads (7) (for example 2 grams of silicon dioxide and/or zirconium beads) whose largest dimension is on average about 100 μm. The beads (7) are available in loose bulk form that are movable relative to each other. A freeze-dried blocking agent (8) is also placed in the inner cavity (3).

該ビーズ(7)は、試料流体(5)が内部空洞(3)中に充填され、該ビーズ破砕用チューブが機械的振動、例えば超音波振動にかけられたときに試料流体(5)中に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破壊する働きがある。それらの振動は、図面に詳細に図解されていない振動発生器で発生され得、ビーズ破砕用システム(1)に伝えられ得る。そのような振動発生器は、MP Biomedicals社からMPBio bead beaterの名称で市販されている。細胞壁の破壊のため、微生物中に含まれる核酸(例えばDNA)は、試料流体(5)中に放出及び溶解される。 The beads (7) are contained in the sample fluid (5) when the sample fluid (5) is filled in the internal cavity (3) and the bead breaking tube is subjected to mechanical vibration, for example ultrasonic vibration. It has the function of mechanically destroying the cell walls of microorganisms. These vibrations can be generated with a vibration generator, not illustrated in detail in the drawing, and transmitted to the system for bead breaking (1). Such a vibration generator is commercially available from MP Biomedicals under the name MPBio bead beater. Due to cell wall disruption, the nucleic acids (eg DNA) contained in the microorganisms are released and dissolved in the sample fluid (5).

6.事例研究
6.1 喀痰から病原体DNAを回収するためのビーズ破砕の使用
マイコバクテリウム・ツベルクロシス(「MTB」)は、マイコバクテリウム科における偏性病原性細菌種であり、結核のほとんどの事例の原因因子である。主として哺乳動物の呼吸器系の病原体であり、それは肺に感染する。マイコバクテリアが栄養欠乏又は低酸素のようなストレスのさなかに非複製又は休眠(胞子形成)の状態に移行し得ることを示す証拠がある。胞子の形成は、細菌細胞を溶解して、細菌性DNAを抽出することを困難にする。
6. 6. CASE STUDY 6.1 Use of bead disruption to recover pathogen DNA from sputum Mycobacterium tuberculosis (“MTB”) is an obligately pathogenic bacterial species in the family Mycobacteriaceae, responsible for most cases of tuberculosis. It is the causative factor. It is primarily a respiratory pathogen of mammals and it infects the lungs. There is evidence that mycobacteria can enter a state of non-replication or dormancy (sporulation) during stress such as nutrient deprivation or hypoxia. Spore formation makes it difficult to lyse bacterial cells and extract bacterial DNA.

マイコバクテリアDNAの回収をさらに複雑にするのは、マイコバクテリア株が一般的に感染された患者の喀痰から単離されることである。喀痰は、濃厚で粘性であり、処理しづらい。分析のためのほとんどの喀痰標本は、様々な量の有機的破片と、多岐にわたる混入細菌叢、通常の細菌叢又は一過的な細菌叢とを含む。化学的浄化/処理は一般的に、粘度を減少させ、マイコバクテリアの回収を可能にしつつ混入菌を死滅させるために使用される。 Further complicating recovery of mycobacterial DNA is that mycobacterial strains are commonly isolated from the sputum of infected patients. Sputum is thick, viscous, and difficult to handle. Most sputum specimens for analysis contain varying amounts of organic debris and a wide variety of contaminating, normal or transient flora. Chemical clarification/treatment is commonly used to reduce viscosity and kill contaminants while allowing recovery of mycobacteria.

MTBを含むと疑われる試料は、利用者に潜在的な危険性を引き起こす。したがって、この危険性を緩和するために、喀痰試料は、加熱及び/又は試料中に存在する微生物の不活性化に適した試薬を添加することにより前処理され得る。MTB等の微生物の不活性化は、活性なタンパク質の変性のための加熱(例えば90℃で5分)、細胞壁構造の酵素的消化、細胞の物理的破壊もしくは細胞の不活性化のための機械的破壊、化学的処理、又はそれらの組み合わせにより行われ得る。 Samples suspected of containing MTB pose a potential hazard to the user. Therefore, to mitigate this risk, the sputum sample may be pretreated by heating and/or adding reagents suitable for inactivating the microorganisms present in the sample. Microbial inactivation, such as MTB, involves heating for denaturation of active proteins (e.g. 90°C for 5 minutes), enzymatic digestion of cell wall structures, physical disruption of cells or mechanical processes for inactivation of cells. It can be done by physical destruction, chemical treatment, or a combination thereof.

喀痰試料(一般的に、1mL~10mLの間、5mL~10mLの間又はそれより多くの容量で収集される)は、まず最初にその粘度及び不均質性を減らして一貫して試料を処理するために液化され得る。喀痰試料は、特に問題を引き起こす。喀痰中のMTBは、抗酸桿菌の脂質が豊富な疎水性細胞壁及び喀痰の粘性の不均質な性質のため最も処理しづらい細胞及び試料の型の1つである。喀痰のための標準的な抽出方法は一般的に、しばしばN-アセチル-L-システイン(NALC)、ゼフィラン-リン酸三ナトリウム(Z-TSP)又はベンザルコニウムのような粘液溶解剤での処理を含む沈降のプロセスから始まり、引き続き遠心分離、傾瀉、及び再懸濁が行われる。 Sputum samples (generally collected in volumes between 1 mL and 10 mL, between 5 mL and 10 mL or more) first reduce their viscosity and heterogeneity to process samples consistently can be liquefied for Sputum samples pose a particular problem. MTB in sputum is one of the most intractable cell and sample types due to the lipid-rich, hydrophobic cell walls of acid-fast bacilli and the viscous, heterogeneous nature of sputum. Standard extraction methods for sputum generally include treatment with mucolytic agents, often N-acetyl-L-cysteine (NALC), zephyran-trisodium phosphate (Z-TSP) or benzalkonium. followed by centrifugation, decantation, and resuspension.

したがって、高度に粘性の試料、例えば喀痰を処理する場合に、該試料は、その粘度を下げるために化学的処理に供され得るため、後続の1つ以上の処理工程は妨げられない。1つの実施形態においては、粘液溶解剤での化学処理による喀痰試料の液化は、60℃で20分間にわたり行われる。喀痰は90s-1のせん断速度で約100cP~6000cP(mPas)の範囲の粘度を有する。mPasで測定される粘度は、せん断強さをせん断速度で割ることにより測定される。好ましくは、前記試料を液化させることで、喀痰の粘度は少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、又は少なくとも99%だけ低減される。 Thus, when processing highly viscous samples, such as sputum, the sample may be subjected to chemical treatment to reduce its viscosity so that one or more subsequent processing steps are not hindered. In one embodiment, liquefaction of sputum samples by chemical treatment with a mucolytic agent is performed at 60° C. for 20 minutes. Sputum has a viscosity ranging from about 100 cP to 6000 cP (mPas) at a shear rate of 90 s −1 . Viscosity, measured in mPas, is determined by dividing the shear strength by the shear rate. Preferably, liquefying said sample reduces the viscosity of sputum by at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99%.

再懸濁の後に、該試料は、セクション4.4に記載されるように細胞溶解のために本開示のビーズ破砕用システム(セクション4.1に記載される)に添加される。溶解及び核酸抽出(セクション4.5を参照)の後に、MTBのDNAは、MTB配列のPCR増幅により分析することができ、MTB薬剤耐性は、薬剤耐性遺伝子の増幅により分析することができる。喀痰試料は、その他の細菌性及びウイルス性病原体、例えば限定されるものではないが、スタフィロコッカス・アウレウス、メチシリン耐性スタフィロコッカス・アウレウス(MRSA)、ストレプトコッカス・ピオゲネス、ストレプトコッカス・ニューモニエ、ストレプトコッカス・アガラクチア、ヘモフィルス・インフルエンザ、ヘモフィルス・パラインフルエンゼ、モラキセラ・カタラーリス、クレブシエラ・ニューモニエ、エシェリキア・コリ、シュードモナス・アエルギノーサ、アシネトバクター属種、ボルデテラ・ペルツシス、ネイセリア・メニンジチディス、バシラス・アントラシス、ノカルディア属種、アクチノマイセス属種、マイコプラズマ・ニューモニエ、クラミジア・ニューモニア、レジオネラ属種、ニューモシスティス・イロベチイ、インフルエンザA型ウイルス、サイトメガロウイルス、及びリノウイルスについて分析することができる。 After resuspension, the sample is added to the bead disruption system of the present disclosure (described in Section 4.1) for cell lysis as described in Section 4.4. After lysis and nucleic acid extraction (see Section 4.5), MTB DNA can be analyzed by PCR amplification of MTB sequences and MTB drug resistance can be analyzed by amplification of the drug resistance gene. The sputum sample may also contain other bacterial and viral pathogens, including but not limited to Staphylococcus aureus, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae. , Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Bordetella pertussis, Neisseria meningitidis, Bacillus anthracis, Nocardia spp., Actinomyces Cess spp., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Legionella spp., Pneumocystis jirovecii, influenza A virus, cytomegalovirus, and rhinovirus can be analyzed.

6.2 獣医学的病原体からDNAを回収するためのビーズ破砕の使用
マイコバクテリウム・アビウム亜種パラツベルクロシス(MAP)は、パラ結核又はヨーネ病(JD)、家畜及び野生の反芻動物における慢性肉芽腫性胃腸炎の原因となる獣医学的病原体である。MAPは、群れにおいて精液、乳汁、初乳経由及び子宮内で直接的に伝播するとともに、汚染した餌、飼料、牧草、水等を通じた経口経路(糞口経路)により間接的に伝播する。JDは、家畜の生産性に甚大な影響を及ぼし(早期淘汰及び乳生産の低下)、家畜産業は多大な経済的損失を受ける。JD防除の努力は、土壌及び水内のMAPの残存並びに不顕性及び臨床的なウシによる落ち毛により妨害されている。
6.2 Use of Bead Disruption to Recover DNA from Veterinary Pathogens Mycobacterium avium subsp. It is a veterinary pathogen that causes chronic granulomatous gastroenteritis. MAP is transmitted directly in a herd via semen, milk, colostrum and in the uterus, and indirectly via an oral route (fecal-oral route) through contaminated food, feed, pasture, water, and the like. JD has a profound effect on livestock productivity (early culling and reduced milk production) and the livestock industry suffers great economic losses. Efforts to control JD have been hampered by the persistence of MAP in soil and water and by subclinical and clinical bovine hair fall.

先のセクションで述べられるように、胞子の形成は、マイコバクテリア細胞を溶解して、細菌性DNAを抽出することを困難にする。したがって、本開示のビーズ破砕用システムは、MAP回収を改善するために使用することができる。例えば、該ビーズ破砕用システムは、乳汁、土壌、糞便、精液等に存在するMAPからDNAを回収するために使用することができる。 As mentioned in the previous section, spore formation makes it difficult to lyse mycobacterial cells and extract bacterial DNA. Accordingly, the system for bead disruption of the present disclosure can be used to improve MAP recovery. For example, the bead crushing system can be used to recover DNA from MAP present in milk, soil, feces, semen, and the like.

乳汁試料は、本開示のビーズ破砕用システムを使用して直接的に処理することができ、又は試料中に存在するのであれば、例えばMAPの濃度の増加のために前処理することができる。例示的な前処理法は、乳汁の試料を遠心分離することで、乳脂分画、乳清分画、及びペレットを得ることを含む。乳脂分画及び該ペレットはプールされ、細胞溶解のために本開示のビーズ破砕用システムに添加され得る。 Milk samples can be processed directly using the system for bead disruption of the present disclosure, or can be pretreated, for example, to increase the concentration of MAP, if present in the sample. An exemplary pretreatment method includes centrifuging a milk sample to obtain a milk fat fraction, a whey fraction, and a pellet. The milk fat fraction and the pellet can be pooled and added to the bead disruption system of the present disclosure for cell lysis.

糞便飼料は、例えば糞便懸濁液を調製し、それを次いで細胞溶解のために本開示のビーズ破砕用システムに添加することにより前処理することができる。例示的な糞便懸濁液は、糞便試料を水、生理食塩水又はバッファー(例えばリン酸ナトリウム、リン酸緩衝生理食塩水、トリス等)と混合し、その混合物を沈殿させ、分離させた後に、上清を遠心分離し、最後にペレットを適切な液体、例えば水、生理食塩水又はバッファー中に再懸濁することにより調製することができる。 Fecal feed can be pretreated, for example, by preparing a fecal suspension, which is then added to the bead crushing system of the present disclosure for cell lysis. Exemplary fecal suspensions are prepared by mixing a fecal sample with water, saline, or a buffer (e.g., sodium phosphate, phosphate-buffered saline, Tris, etc.), allowing the mixture to settle and separate, followed by It can be prepared by centrifuging the supernatant and finally resuspending the pellet in a suitable liquid such as water, saline or buffer.

土壌試料は、液体(例えば水、生理食塩水又はバッファー)中に懸濁し、その後に溶解のために本開示のビーズ破砕用システムに添加することができる。精液試料は、精液試料をビーズ破砕前に一定量の水、生理食塩水又はバッファーと合することにより同様に前処理することができる。 A soil sample can be suspended in a liquid (eg, water, saline, or buffer) and then added to the bead crushing system of the present disclosure for dissolution. A semen sample can similarly be pretreated by combining the semen sample with a volume of water, saline or buffer prior to bead crushing.

6.3 創傷から病原体DNAを回収するためのビーズ破砕の使用
創傷感染の検出のために、創傷スワブは、生理食塩溶液、細胞培養培地、又は市販のキットからの試料調製溶液中でインキュベートされ得る。該スワブは、一般的に約5分間~1時間の期間にわたり、より好ましくは0.25時間~1時間(例えば、0.25時間、0.5時間又は0.75時間)にわたりインキュベートされる。溶液の適切な容量は、200μL~10mLであり、特定の実施形態においては、500μL、1mL、2mL、5mL、8mLであり、又は上記実施形態のいずれか2つを境界とする範囲、例えば1mL~5mL、500μl~10mL、200μl~8mL等々から選択される。該溶液を、定期的に振り混ぜ又は撹拌することで、スワブからの病原体細胞の放出を促進することができる。インキュベート期間が終わったら、該スワブを絞り、破棄してよい。
6.3 Use of bead disruption to recover pathogen DNA from wounds For detection of wound infection, wound swabs can be incubated in saline solution, cell culture medium, or sample preparation solutions from commercial kits. . The swab is generally incubated for a period of about 5 minutes to 1 hour, more preferably 0.25 hours to 1 hour (eg 0.25 hours, 0.5 hours or 0.75 hours). Suitable volumes of solution are 200 μL to 10 mL, in particular embodiments 500 μL, 1 mL, 2 mL, 5 mL, 8 mL, or ranges bounded by any two of the above embodiments, such as 1 mL to 5 mL, 500 μl-10 mL, 200 μl-8 mL and so on. The solution can be shaken or agitated periodically to facilitate the release of pathogen cells from the swab. After the incubation period is over, the swab may be squeezed and discarded.

その後に該溶液を、本開示のビーズ破砕用システムに入れることができる。任意に、その溶液はビーズ破砕前に濾過及び/又は濃縮される。 The solution can then be placed into the bead crushing system of the present disclosure. Optionally, the solution is filtered and/or concentrated prior to bead crushing.

通常創傷に感染する病原体には、限定されるものではないが、E.コリ、P.アエルギノーサ、E.ファエシウム、S.アウレウス(MRSAを含む)、K.ニューモニエ、A.バウマンニイ、C.アミコラツム、E.アエロゲネス、E.ファエカリスCI4413、S.マルセッセンス、S.エクイ及びC.アルビカンスが含まれる。したがって、創傷スワブ試料は、上記の生物のいずれについても、単独でも又は組み合わせでも分析することができる。 Pathogens that commonly infect wounds include, but are not limited to, E. Cori, P. Aeruginosa, E. Faecium, S. aureus (including MRSA), K. Newmonier, A. Baumannii, C. Amicolatum, E. Aerogenes, E. Faecalis CI4413, S. Marcescens, S. Equi and C.I. Contains albicans. Thus, wound swab samples can be analyzed for any of the above organisms, either alone or in combination.

6.4 腹膜透析液から病原体DNAを回収するためのビーズ破砕の使用
腹膜透析は、重症の慢性腎臓病を伴う患者のための治療である。この種の透析は、患者の腹部の腹膜を、流体及び溶解された物質を血液から交換させるための膜として使用する。流体は、腹部に常設されたチューブを通して導入され、その後に流し出すことで、過剰の塩、尿酸及びその他の老廃物が浄化される。腹膜を介した浸透により、溶質は血液及び透析液の間で交換される。適切な時間後に、透析液は腹膜から除去され、破棄される。このようにして血液は平衡状態になり、終端代謝産物、例えば尿酸は、血液中での無期限の蓄積が妨げられる。
6.4 Use of Bead Fragmentation to Recover Pathogen DNA from Peritoneal Dialysis Fluid Peritoneal dialysis is a treatment for patients with severe chronic kidney disease. This type of dialysis uses the peritoneal membrane of the patient's abdomen as a membrane for exchanging fluids and dissolved substances from the blood. Fluid is introduced through a permanent tube in the abdomen and then drained to cleanse excess salts, uric acid and other waste products. Solutes are exchanged between blood and dialysate by osmosis through the peritoneum. After an appropriate amount of time, the dialysate is removed from the peritoneum and discarded. The blood is thus brought into equilibrium and terminal metabolites, such as uric acid, are prevented from accumulating indefinitely in the blood.

腹膜透析の一次合併症は、腹部にある常設のチューブの存在による感染症である。少なくとも1つの感染部位は腹腔内であり、それにより腹痛、濁った透析溶出液、及びグラム染色での病原体の発見又はカテーテル内からの培養における病原体の発見がもたらされる。さらに、組織トンネル又はカテーテルの外部表面は、接触汚染からの一般的な感染箇所である。組織トンネルでの感染は、最も一般的には皮膚部位からの移入によるものである。感染症は腹膜炎を引き起こすことがあり、幾つかの事例では死を引き起こすことがある。 A primary complication of peritoneal dialysis is infection due to the presence of permanent tubes in the abdomen. At least one site of infection is intraperitoneal, resulting in abdominal pain, cloudy dialysate effluent, and pathogen detection on Gram stain or on culture from within the catheter. Additionally, the external surfaces of tissue tunnels or catheters are common sites of infection from contact contamination. Infections in tissue tunnels are most commonly due to introduction through cutaneous sites. Infection can cause peritonitis and in some cases death.

腹膜感染症は、腹膜透析を受けている個人から取り出された腹膜透析液において検知され得る。S.アウレウス及びP.アエルギノーサが大部分の感染症の原因であるが、その他の細菌(ジフテリア菌類、嫌気性生物、非発酵性細菌、連鎖球菌、非結核性マイコバクテリア、レジオネラ、酵母及び真菌)も関与することがある。したがって、腹膜透析液試料は、上記の生物のいずれについても、単独でも又は組み合わせでも分析することができる。 Peritoneal infections can be detected in peritoneal dialysate drawn from individuals undergoing peritoneal dialysis. S. aureus and P. Aeruginosa is responsible for most infections, but other bacteria (Diphtheriae, anaerobes, non-fermentative bacteria, streptococci, non-tuberculous mycobacteria, Legionella, yeasts and fungi) may also be involved. . Thus, peritoneal dialysate samples can be analyzed for any of the above organisms, either alone or in combination.

腹膜透析液は、セクション4.3に記載されるように濾過及び任意に濃縮により前処理され得る。 Peritoneal dialysate may be pretreated by filtration and optionally concentration as described in Section 4.3.

6.5 廃水汚染物からDNAを回収するためのビーズ破砕の使用
生物学的廃水処理法における問題となる泡だって嵩が増す細菌種の検出に関する米国特許第9,290,796号明細書の実施例1は、廃水処理プラントから回収された廃水からビーズ破砕プロトコールを使用してDNAを抽出することを記載している。該ビーズ破砕プロトコールは、本開示のビーズ破砕用システムを導入するように適合され得る。
6.5 Use of Bead Fragmentation to Recover DNA from Wastewater Contaminants Implementation of U.S. Pat. No. 9,290,796 for Detection of Problematic Bulking Bacterial Species in Biological Wastewater Treatment Methods Example 1 describes extracting DNA from wastewater collected from a wastewater treatment plant using a bead crushing protocol. The bead-breaking protocol can be adapted to incorporate the bead-breaking system of the present disclosure.

6.6 食品病原体からDNAを回収するためのビーズ破砕の使用
液状食品試料は、ビーズ破砕の前にセクション4.3で先に記載されたように濾過及び/又は遠心分離により前処理され得る。例えば、飲料は、好ましくは濾過により前処理することで、存在し得る微生物を回収することができる。濾過により回収された微生物は、ビーズ破砕の前に任意に洗浄され、そして遠心分離に供され得る。固形食品、例えば肉又は魚から病原体を検出するためには、食品の試料をスワブで拭うことで、その食品の表面から微生物を回収することができる。その後に該微生物をスワブから洗い出し、その後にビーズ破砕に供することができる。
6.6 Use of Bead Disruption to Recover DNA from Food Pathogens Liquid food samples may be pretreated by filtration and/or centrifugation as previously described in Section 4.3 prior to bead disruption. For example, the beverage can be pretreated, preferably by filtration, to recover any microorganisms that may be present. Microorganisms recovered by filtration can optionally be washed and subjected to centrifugation prior to bead disruption. For the detection of pathogens in solid food such as meat or fish, a sample of the food can be swabbed to recover the microorganisms from the surface of the food. The organisms can then be washed off the swab and then subjected to bead disruption.

幾つかの場合に、ビーズ破砕の前に、食品試料を一定期間にわたり前培養し、試料上又は試料中に存在し得る病原体(例えばサルモネラ)の増殖を促すことが望ましい場合がある。例えば、固形食品試料は、研究室用ブレンダー(例えばStomacher(登録商標)サーキュレーター、Seward Limited社、英国)を使用して破砕し、次いで培養することで微生物の増殖を促す(例えば8時間~12時間)ことができる。その後に培養の試料を、ビーズ破砕に供することができる。 In some cases, it may be desirable to pre-incubate the food sample for a period of time prior to bead crushing to encourage growth of pathogens (eg Salmonella) that may be present on or in the sample. For example, solid food samples can be ground using a laboratory blender (eg Stomacher® circulator, Seward Limited, UK) and then incubated to encourage microbial growth (eg 8-12 hours). )be able to. A sample of the culture can then be subjected to bead disruption.

6.7 血液から病原体DNAを回収するためのビーズ破砕の使用
ヒト感染症のための迅速分子診断試験の開発は、世界人口の健康改善のために世界保健機構の最も高い優先順位にあることである(Daarら,2002,Nat.Genet.32:229-232)。重症の血液感染症は、世界的に入院患者における罹患率及び死亡の重大な原因であり、集中治療における最も重要な課題の1つである。例えば、敗血症発生率の最近の概算は、米国内で100000事例につき240事例である。敗血症の人的負担及び経済的負担は相当のものである(Grossiら,2006,Surg.Infect.(Larchmt)7:S87-S91)。感染性疾患及び集中治療管理における進歩並びに新たな治療を開発するための多くの試みにもかかわらず、敗血症の罹患率は、20%から50%までの範囲という許容できない高さに留まっている。重症の血液感染症及び/又は重症の敗血症の徴候の確認並びに早期かつ正確な診断を行うことは、治療の改善と生存率の増加に重要である。実際に、迅速診断により、血液試料の採取と抗微生物療法の適用との間の時間間隔を減らすことにより患者の生存は高められ得た。
6.7 Use of Bead Fragmentation to Recover Pathogen DNA from Blood The development of rapid molecular diagnostic tests for human infections remains the highest priority of the World Health Organization for improving the health of the world's population. (Daar et al., 2002, Nat. Genet. 32:229-232). Severe blood infections are a significant cause of morbidity and mortality in hospitalized patients worldwide and are one of the most important challenges in intensive care. For example, a recent estimate of sepsis incidence is 240 per 100,000 cases in the United States. The human and economic burden of sepsis is substantial (Grossi et al., 2006, Surg. Infect. (Larchmt) 7:S87-S91). Despite advances in infectious disease and intensive care management and many attempts to develop new treatments, the prevalence of sepsis remains unacceptably high, ranging from 20% to 50%. Identification of symptoms and early and accurate diagnosis of severe blood infections and/or severe sepsis are important for improved treatment and increased survival. Indeed, rapid diagnosis could enhance patient survival by reducing the time interval between taking a blood sample and applying antimicrobial therapy.

病原体の検出の分子的技術(例えばPCR及びDNA配列解析)のために、病原体のDNAの適切な単離が、検出の成功を保証するために重要である。様々な方法は、血液からの病原体DNAの回収を改善するために溶解バッファーを使用するが、時々ビーズ破砕等の物理的破壊法を伴う。 For molecular techniques of pathogen detection (eg, PCR and DNA sequencing), proper isolation of the pathogen's DNA is critical to ensure successful detection. Various methods use lysis buffers to improve recovery of pathogen DNA from blood, sometimes involving physical disruption methods such as bead crushing.

本開示は、血液中に天然に存在するブロッキング剤の存在を利用し、血液から病原体DNAを単離するための単純化された方法を提供する。血液は、例えば市販の血液採集チューブ(例えば、BD Vacutainer(登録商標)血液採集チューブ)を使用して被験体から採集され得る。多数の標準的な血液採集チューブ(そのいくつかは抗凝血薬を含む)が市販されており、容易な識別のためにコード化された色、例えばEDTAを含むラベンダートップチューブ、クエン酸ナトリウムを含むライトブルートップチューブ、シュウ酸カリウム及びフッ化ナトリウムを含むグレートップチューブ、並びにヘパリンを含むグリーントップチューブが入手できる。例えばEDTAを含む血液採集チューブ中で採集されたその血液は、あらゆるバッファー又はその他の添加剤で希釈することなく、本開示のビーズ破砕用システム(ブロッキング剤を含む)又は従来のビーズ破砕用システム(ブロッキング剤を含まない)を使用したビーズ破砕に供することができる。ビーズ破砕後に、病原体DNAを回収するために、標準的な方法、例えばセクション4.5に記載される方法を使用することができる。任意に、回収された病原体DNAはその後に、例えばセクション4.6に記載される方法により分析される。 The present disclosure takes advantage of the presence of naturally occurring blocking agents in blood and provides a simplified method for isolating pathogen DNA from blood. Blood can be collected from a subject using, for example, commercially available blood collection tubes (eg, BD Vacutainer® blood collection tubes). A number of standard blood collection tubes (some of which contain anticoagulants) are commercially available and are color coded for easy identification, e.g., lavender top tubes with EDTA, sodium citrate. A light blue top tube with hexamethylene chloride, a gray top tube with potassium oxalate and sodium fluoride, and a green top tube with heparin are available. The blood, collected in blood collection tubes containing, for example, EDTA, can be treated with the bead disruption system of the present disclosure (including blocking agents) or conventional bead disruption systems (including blocking agents) without dilution with any buffers or other additives. (without blocking agent). After bead disruption, standard methods, such as those described in Section 4.5, can be used to recover pathogen DNA. Optionally, the recovered pathogen DNA is then analyzed, eg, by methods described in Section 4.6.

敗血症を引き起こす病原体は、一般的には細菌性又は真菌性の病原体である。敗血症の通常の細菌性の原因は、グラム陰性桿菌(例えば、E.コリ、P.アエルギノーサ、E.コロデンス、及びH.インフルエンザ)である。同様に敗血症を引き起こすその他の細菌は、S.アウレウス、ストレプトコッカス属種、エンテロコッカス属種、及びナイセリアである。カンジダ属種は、敗血症を引き起こす最も多い真菌の一部である。したがって、血液試料は、上記の生物のいずれについても、単独でも又は組み合わせでも分析することができる。 Pathogens that cause sepsis are generally bacterial or fungal pathogens. Common bacterial causes of sepsis are Gram-negative bacilli such as E. coli, P. aeruginosa, E. corodens, and H. influenzae. Other bacteria that also cause sepsis are S. Aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp., and Neisseria. Candida spp. are some of the most common fungi that cause sepsis. Accordingly, blood samples can be analyzed for any of the above organisms, either alone or in combination.

7.実施例
7.1 実施例1: ビーズ破砕用システムは、DNA損失をもたらす。
7. Examples 7.1 Example 1: A system for bead disruption results in DNA loss.

7.1.1 材料
この研究で使用される材料は以下の通りである:
ビーズ破砕用チューブ:品番:ARY0007 OPS Diagnostics、2.0グラムの100μmSiO2ビーズを有する4.5mLのクライオバイアル
PD流体:グルコースと残部のNa+、Ca2+、Mg2+とを含有する腹膜透析液
BEバッファー:Taigen Bioscience社、1μl当たりに1μgのRNAを含有する
尿素:ACSグレード。
7.1.1 Materials Materials used in this study are as follows:
Bead crushing tubing: Part #: ARY0007 OPS Diagnostics, 4.5 mL cryovial with 2.0 grams of 100 μm SiO 2 beads PD Fluid: Peritoneal dialysis containing glucose and balance Na + , Ca 2+ , Mg 2+ Liquid BE buffer: Taigen Bioscience, urea containing 1 μg RNA per μl: ACS grade.

7.1.2 方法
2mLのPD流体にEDTAを10mMの濃度でスパイクし、C.アルビカンスを5000CFU/mLでスパイクしたものが標準マトリックスであった。尿素及びBEバッファーの12種の異なる組み合わせを、以下の第1表に示されるように試料に添加した:

Figure 2023052559000001
7.1.2 Method 2 mL of PD fluid was spiked with EDTA to a concentration of 10 mM; albicans spiked at 5000 CFU/mL was the standard matrix. Twelve different combinations of urea and BE buffer were added to the samples as shown in Table 1 below:
Figure 2023052559000001

すべての試料を、45秒間にわたりビーズ破砕した。ビーズ破砕の後に、DNAを、試料からLabTurbo(登録商標)48核酸抽出システム(Taigen Bioscience Corporation社、台湾、台北)を使用して製造業者の試薬及びプロトコールを使用して単離した。2.0mlのそれぞれのビーズ破砕試料から単離されたDNAを、100μlのTE(トリスEDTA)バッファー中で希釈した。単離されたDNAを、リアルタイムPCR増幅及び定量に供して、それぞれの試料中の標的DNAの量を測定した。 All samples were bead-broken for 45 seconds. After bead disruption, DNA was isolated from the samples using the LabTurbo® 48 Nucleic Acid Extraction System (Taigen Bioscience Corporation, Taipei, Taiwan) using the manufacturer's reagents and protocols. 2.0 ml of DNA isolated from each bead-smashed sample was diluted in 100 μl of TE (Tris-EDTA) buffer. Isolated DNA was subjected to real-time PCR amplification and quantification to determine the amount of target DNA in each sample.

7.1.3 結果
それぞれの試料に関する光学密度比(単離されたDNAの純度の尺度である)及び相応のDNA濃度を、以下の第2表に示す:

Figure 2023052559000002
7.1.3 Results The optical density ratio (which is a measure of the purity of the isolated DNA) and the corresponding DNA concentration for each sample are shown in Table 2 below:
Figure 2023052559000002

PCR増幅及びハイブリダイゼーション後のアレイからのシグナルのイメージングにより得られたシグナルの強度により表されるDNAの収率は、図6及び図7に図示されている。 The yield of DNA, represented by the intensity of the signal obtained by imaging the signal from the array after PCR amplification and hybridization, is illustrated in FIGS.

7.1.4 まとめ
ブロッキング剤を含まない試料1においては、C.アルビカンスのDNAの回収は、たった5.5ng/mLであった。ブロッキング剤として尿素を含むと、回収が3~4倍増加し、ブロッキング剤としてRNAを含むと、回収が約10~20倍増加し、収率は、理論上の最大に達した。この回収の増加は、C.アルビカンスのPCR遺伝子増幅に改善をもたらす。
7.1.4 Summary In sample 1 containing no blocking agent, C.I. The recovery of albicans DNA was only 5.5 ng/mL. Inclusion of urea as a blocking agent increased recovery by 3-4 fold, and inclusion of RNA as a blocking agent increased recovery by approximately 10-20 fold, with yields reaching a theoretical maximum. This increased recovery is associated with C.I. results in improved PCR gene amplification of albicans.

7.2 実施例2: 本開示のビーズ破砕用システムを使用したDNAの抽出
7.2.1 本開示のビーズ破砕用システムの製造
250mg/mLの尿素、25mg/mLのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)の四ナトリウム塩、125mg/mLのアデノシン一リン酸、125mg/mLのグアノシン一リン酸、125mg/mLのシトシン一リン酸、125mg/mLのチミジン一リン酸、及び75mg/mLのラウロイルサルコシン酸ナトリウムを含むブロッキング剤のストック溶液は、TE(トリス/EDTA)バッファー中で調製した。
7.2 Example 2: Extraction of DNA Using the Disclosed Bead Disruption System 7.2.1 Manufacture of the Disclosed Bead Disruption System 250 mg/mL Urea, 25 mg/mL Ethylenediaminetetraacetic Acid (EDTA) tetrasodium salt of, 125 mg/mL adenosine monophosphate, 125 mg/mL guanosine monophosphate, 125 mg/mL cytosine monophosphate, 125 mg/mL thymidine monophosphate, and 75 mg/mL sodium lauroyl sarcosinate A stock solution of blocking agent containing was prepared in TE (Tris/EDTA) buffer.

200マイクロリットルの前記ストック溶液を、4.5mL~5mLの試料チューブに加え、真空により乾燥させることで、試料チューブの内壁の下部領域に沈積した乾燥されたブロッキング剤が得られた。乾燥されたブロッキング剤は、少なくとも1年間にわたり安定であると予想される。 Two hundred microliters of the stock solution was added to a 4.5-5 mL sample tube and dried by vacuum, resulting in a dried blocking agent deposited on the lower region of the inner wall of the sample tube. Dried blocking agents are expected to be stable for at least one year.

次いで2.0グラムの100マイクロメートルの二酸化ケイ素ビーズを、その試料チューブに加えた。 2.0 grams of 100 micron silicon dioxide beads were then added to the sample tube.

7.2.2 本開示のビーズ破砕用システムの使用
6mLの尿及び6mLの腹膜透析液を0.4マイクロメートルの滅菌フィルターを通して濾過し、次いで培養室において増殖された1ミリリットル当たり10000コロニー形成単位のスタフィロコッカス・アウレウスを、その尿及び腹膜透析液の濾液に添加した。
7.2.2 Use of the Bead Breaking System of the Present Disclosure 6 mL of urine and 6 mL of peritoneal dialysate were filtered through a 0.4 micrometer sterile filter and then 10,000 colony forming units per milliliter grown in the culture chamber. of Staphylococcus aureus was added to the urine and peritoneal dialysate filtrates.

2.9mLのスパイクされた尿及び2.9mLのスパイクされた腹膜透析液を、セクション7.2.1に記載されるように製造された試料チューブ、又は2.0グラムの100マイクロメートルの二酸化ケイ素ビーズを含むが、ブロッキング剤を含まない試料チューブに移した。 2.9 mL of spiked urine and 2.9 mL of spiked peritoneal dialysate were placed in a sample tube manufactured as described in Section 7.2.1, or 2.0 grams of 100 micron dioxide Transferred to a sample tube containing silicon beads but no blocking agent.

それらのチューブにキャップをし、MPBio bead beater中に取り付け、全出力で30秒間にわたり作動させた。キャップを取り外し、市販のDNA単離装置の試料ラックに設置した。2mLのそれぞれの試料を、それぞれのチューブから取り出し、次いでDNA抽出剤を添加した(LabTurbo(登録商標))。次いでDNA抽出を実施した。100マイクロリットルのDNA抽出物が、それぞれの試料から得られた。 The tubes were capped, mounted in the MPBio bead beater and run at full power for 30 seconds. The cap was removed and placed in the sample rack of a commercial DNA isolation device. 2 mL of each sample was removed from each tube and then DNA extractant was added (LabTurbo®). DNA extraction was then performed. A 100 microliter DNA extract was obtained from each sample.

それぞれの試料中の抽出されたスタフィロコッカス・アウレウスのDNAの量を、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応によりGillespieら,2005,“Simultaneous Detection of Mastitis Pathogens,Staphylococcus aureus, Streptococcus uberis,and Streptococcus agalactiae by Multiplex Real-Time Polymerase Chain Reaction”,J.Dairy Sci.88:3510-3518に従って測定した。1マイクロリットルのそれぞれのDNA抽出物を、20マイクロリットルの反応において増幅させた。 それぞれの試料中の抽出されたスタフィロコッカス・アウレウスのDNAの量を、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応によりGillespieら,2005,“Simultaneous Detection of Mastitis Pathogens,Staphylococcus aureus, Streptococcus uberis,and Streptococcus agalactiae by Multiplex Real-Time Polymerase Chain Reaction", J. Am. Dairy Sci. 88:3510-3518. One microliter of each DNA extract was amplified in a 20 microliter reaction.

ブロッキング剤を含まない試料チューブを使用して処理された試料は、尿に関して32のサイクル閾値を有し、腹膜透析液に関して38のサイクル閾値を有し、低いDNA回収が示された。 Samples processed using sample tubes containing no blocking agent had a cycle threshold of 32 for urine and a cycle threshold of 38 for peritoneal dialysate, indicating low DNA recovery.

ブロッキング剤を有する試料チューブを使用して処理された試料は、尿に関して31のサイクル閾値を有し、腹膜透析液に関して32のサイクル閾値を有し、これらの条件下では腹膜透析液に関して改善された回収が示された。 Samples processed using sample tubes with blocking agent had a cycle threshold of 31 for urine and a cycle threshold of 32 for peritoneal dialysate, and were improved for peritoneal dialysate under these conditions. Recovery was shown.

7.3 実施例3: ブロッキング剤としての血液
7.3.1 概略
この研究は、血液試料のために最適なビーズ破砕条件を特定するために行った。培養陰性の血液試料に、病原性S.アウレウス、E.コリ及びC.アルビカンスをスパイクした。陽性PCRコントロールを実行した。このコントロールの濃度(ゲノムコピー)を、導入された病原体の理論上100%の回収として定めた。この研究は、バッファー、界面活性剤等の添加剤の不存在下でビーズ破砕を使用して血中病原体からDNAを抽出することが可能であることを裏付けた。
7.3 Example 3: Blood as Blocking Agent 7.3.1 General This study was conducted to identify the optimal bead crushing conditions for blood samples. Culture-negative blood samples were infected with pathogenic S. cerevisiae. Aureus, E. coli and C. spiked albicans. A positive PCR control was run. This control concentration (genome copies) was defined as theoretical 100% recovery of the introduced pathogen. This study confirmed that it is possible to extract DNA from circulating pathogens using bead disruption in the absence of additives such as buffers, detergents, and the like.

7.3.2 材料
該研究で具体的に使用される材料は以下の通りである:
ビーズ破砕用チューブ:品番:ARY0007 OPS Diagnostics、2.0グラムの100μmSiO2ビーズを有する4.5mLのクライオバイアル
血液:健康なドナーからの培養陰性の血液
S.アウレウス、E.コリ、及びC.アルビカンスの培養:すべてATCC起源。
7.3.2 Materials Materials specifically used in the study are as follows:
Bead crushing tube: Item #: ARY0007 OPS Diagnostics, 4.5 mL cryovial with 2.0 grams of 100 μm SiO 2 beads Blood: Culture negative blood from healthy donors S.E. Aureus, E. coli, and C. albicans cultures: all of ATCC origin.

7.3.3 方法
3.0mLの血液及び培養された病原体を含む15μLの生理食塩水培養物からなる一連の38種のスパイクされた血液試料を調製した。それぞれの血液試料には、培養された病原体を含む生理食塩水培養物以外は何も添加しなかった。破砕用チューブを、FastPrep(登録商標)24ホモジナイザー(MP Biomedicals社)を使用して6.5m/sの速度で処理した。次いで、DNAを、試料からLabTurbo(登録商標)48核酸抽出システム(Taigen Bioscience Corporation社)を使用して製造業者の試薬及びプロトコールを使用して単離した。DNAを55サイクルのPCRで増幅させ、アレイにハイブリダイズさせた後に、洗浄し、イメージングした。病原体の量及びビーズ破砕回数を以下の第3表に示す:

Figure 2023052559000003
7.3.3 Methods A series of 38 spiked blood samples were prepared consisting of 3.0 mL blood and 15 μL saline cultures containing cultured pathogens. Nothing was added to each blood sample other than the saline culture containing the cultured pathogen. The disruption tube was processed using a FastPrep® 24 homogenizer (MP Biomedicals) at a speed of 6.5 m/s. DNA was then isolated from the samples using the LabTurbo® 48 Nucleic Acid Extraction System (Taigen Bioscience Corporation) using the manufacturer's reagents and protocols. DNA was amplified by 55 cycles of PCR, hybridized to the array, washed and imaged. The amount of pathogen and the number of bead breaks are shown in Table 3 below:
Figure 2023052559000003

Figure 2023052559000004
Figure 2023052559000004

所定のスパイク濃度での3種の異なる病原体について、DNA単離からの1μl当たりのゲノム出力を計算した。このゲノムコピー値を100%効率の目標として使用した。 Genomic output per μl from DNA isolation was calculated for three different pathogens at given spike concentrations. This genome copy value was used as the target for 100% efficiency.

7.3.4 結果
結果は図8~10に図示されており、それらは、PCR増幅及びハイブリダイゼーション後のアレイからのシグナルのイメージングにより得られたシグナルの強度により表されるDNAの収率を示している。図8は、C.アルビカンスの時系列と一緒に前記の100%目標を表している。図9は、S.アウレウスの時系列と一緒に前記の100%目標を表している。図10は、E.コリの時系列と一緒に前記の100%目標を表している。
7.3.4 Results The results are illustrated in Figures 8-10 and show the yield of DNA represented by the intensity of the signal obtained by imaging the signal from the array after PCR amplification and hybridization. showing. FIG. 8 shows C.I. Together with the time series of albicans, the 100% target is represented. FIG. 9 shows S.M. Together with the Aureus timeline, the 100% target is represented. FIG. The 100% target is shown along with the time series of stiffness.

7.3.5 まとめ
3種の異なる病原体に関して、病原体DNAがビーズに結合することによるシグナル損失の証拠はなかった。すべての事例において、理論値の少なくとも100%が裏付けられた。2つの事例においては、恐らくスパイク中に死んだ細菌からのDNAが存在したため、100%より多くの回収がなされた。
7.3.5 Summary There was no evidence of signal loss due to binding of pathogen DNA to the beads for the three different pathogens. At least 100% of the theoretical values were confirmed in all cases. In two cases more than 100% recovery was achieved, presumably due to the presence of DNA from dead bacteria in the spike.

8.具体的な実施形態
本開示を、以下で具体的な実施形態により例示する。
8. Specific Embodiments The present disclosure is illustrated below by specific embodiments.

1. 開口部により到達可能な内部空洞を有する試料チューブ(i)と、ビーズ(ii)と、乾燥したブロッキング剤(iii)とを含むビーズ破砕用システムであって、前記ビーズ及び乾燥したブロッキング剤は、前記試料チューブの内部空洞内に位置している、ビーズ破砕用システム。 1. A system for bead disruption comprising a sample tube (i) having an internal cavity accessible by an opening, beads (ii), and a dry blocking agent (iii), said beads and dry blocking agent comprising: A system for bead breaking located within the internal cavity of the sample tube.

2. 前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤、クレアチニン、1種以上のヌクレオチド類、1種以上のオリゴヌクレオチド類、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態1に記載のビーズ破砕用システム。 2. 2. The system for breaking beads of embodiment 1, wherein the blocking agent comprises one or more chaotropic agents, creatinine, one or more nucleotides, one or more oligonucleotides, or combinations thereof.

3. 前記ブロッキング剤は、1種以上のカオトロピック剤を含み、該カオトロピック剤は、尿素、1種以上のグアニジン塩、1種以上のリチウム塩、1種以上のマグネシウム塩、1種以上の界面活性剤、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態2に記載のビーズ破砕用システム。 3. The blocking agent comprises one or more chaotropic agents, the chaotropic agents being urea, one or more guanidine salts, one or more lithium salts, one or more magnesium salts, one or more surfactants, 3. A system for breaking beads according to embodiment 2, including combinations thereof.

4. 前記ブロッキング剤は、1種以上のグアニジン塩を含み、該グアニジン塩は、イソシアン酸グアニジン、塩化グアニジン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態3に記載のビーズ破砕用システム。 4. 4. The system for breaking beads of embodiment 3, wherein the blocking agent comprises one or more guanidine salts, wherein the guanidine salts comprise guanidine isocyanate, guanidine chloride, or combinations thereof.

5. 前記ブロッキング剤は、1種以上のリチウム塩を含み、該リチウム塩は、過塩素酸リチウム、酢酸リチウム、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態3又は4に記載のビーズ破砕用システム。 5. 5. The system for breaking beads of embodiment 3 or 4, wherein the blocking agent comprises one or more lithium salts, wherein the lithium salts comprise lithium perchlorate, lithium acetate, or combinations thereof.

6. 前記ブロッキング剤は、塩化マグネシウムを含む、実施形態3から5までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 6. 6. The system for breaking beads of any one of embodiments 3-5, wherein the blocking agent comprises magnesium chloride.

7. 前記ブロッキング剤は、1種以上の界面活性剤を含み、該界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウロイル硫酸サルコシン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態3から6までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 7. wherein said blocking agent comprises one or more surfactants, said surfactants comprising sodium dodecyl sulfate, sodium lauroyl sulfate sarcosinate, polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, or combinations thereof; A system for breaking beads according to any one of aspects 3-6.

8. 前記ブロッキング剤は、1種以上のヌクレオチド類を含み、該ヌクレオチド類は、天然に存在するヌクレオチド類、天然に存在しないヌクレオチド類、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態2から7までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 8. Any one of embodiments 2-7, wherein the blocking agent comprises one or more nucleotides, wherein the nucleotides comprise naturally occurring nucleotides, non-naturally occurring nucleotides, or combinations thereof A system for breaking beads according to 1.

9. 前記1種以上のヌクレオチド類は、1種以上の天然に存在するデオキシリボヌクレオチド類、1種以上の天然に存在するリボヌクレオチド類、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態8に記載のビーズ破砕用システム。 9. 9. The system for breaking beads of embodiment 8, wherein the one or more nucleotides comprises one or more naturally occurring deoxyribonucleotides, one or more naturally occurring ribonucleotides, or combinations thereof. .

10. 前記ブロッキング剤は、1種以上のデオキシリボヌクレオチド類を含み、該デオキシリボヌクレオチド類は、デオキシアデノシン一リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシシトシン一リン酸、デオキシチミジン一リン酸、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態9に記載のビーズ破砕用システム。 10. The blocking agent comprises one or more deoxyribonucleotides, wherein the deoxyribonucleotides are deoxyadenosine monophosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxycytosine monophosphate, deoxythymidine monophosphate, or combinations thereof. 10. A system for bead breaking according to embodiment 9, comprising:

11. 前記ブロッキング剤は、1種以上のリボヌクレオチド類を含み、該リボヌクレオチド類は、アデノシン一リン酸、グアノシン一リン酸、シトシン一リン酸、チミジン一リン酸、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態9又は10に記載のビーズ破砕用システム。 11. Embodiments wherein said blocking agent comprises one or more ribonucleotides, said ribonucleotides comprising adenosine monophosphate, guanosine monophosphate, cytosine monophosphate, thymidine monophosphate, or combinations thereof. 11. The system for bead crushing according to 9 or 10.

12. 前記ブロッキング剤は、1種以上のオリゴヌクレオチド類を含み、該オリゴヌクレオチド類は、リボヌクレオチド類、デオキシリボヌクレオチド類、ヌクレオチド類似体、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態2から11までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 12. Any one of embodiments 2 through 11, wherein said blocking agent comprises one or more oligonucleotides, said oligonucleotides comprising ribonucleotides, deoxyribonucleotides, nucleotide analogs, or combinations thereof. A system for breaking beads according to 1.

13. 前記ブロッキング剤は、1種以上のオリゴヌクレオチド類を含み、そのそれぞれは、独立して、2~120ヌクレオチド長、2~100ヌクレオチド長、2~50ヌクレオチド長、2~25ヌクレオチド長、5~40ヌクレオチド長、2~15ヌクレオチド長、8~120ヌクレオチド長、8~80ヌクレオチド長、10~100ヌクレオチド長、15~50ヌクレオチド長、50~100ヌクレオチド長、又は100~120ヌクレオチド長である、実施形態12に記載のビーズ破砕用システム。 13. Said blocking agent comprises one or more oligonucleotides, each of which is independently 2-120 nucleotides long, 2-100 nucleotides long, 2-50 nucleotides long, 2-25 nucleotides long, 5-40 nucleotides long. Embodiments that are nucleotides in length, 2-15 nucleotides in length, 8-120 nucleotides in length, 8-80 nucleotides in length, 10-100 nucleotides in length, 15-50 nucleotides in length, 50-100 nucleotides in length, or 100-120 nucleotides in length 13. A system for bead crushing according to 12.

14. 前記オリゴヌクレオチド類は、DNA及び/又はRNAを含む、実施形態12又は13に記載のビーズ破砕用システム。 14. 14. A system for bead disruption according to embodiment 12 or 13, wherein said oligonucleotides comprise DNA and/or RNA.

15. 前記試料チューブの内部空洞は、ブロッキング剤の層又は被膜で少なくとも部分的に被覆されている、実施形態1から14までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 15. 15. The system for bead breaking according to any one of embodiments 1-14, wherein the internal cavity of the sample tube is at least partially coated with a layer or coating of a blocking agent.

16. 前記ビーズの幾らか又はすべては、ブロッキング剤の層又は被膜で部分的に又は完全に被覆されている、実施形態1から15までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 16. 16. A system for breaking beads according to any one of embodiments 1-15, wherein some or all of the beads are partially or completely coated with a layer or coating of blocking agent.

17. 前記ブロッキング剤を含有する粉末を含む、実施形態1から16までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 17. 17. The system for bead breaking according to any one of embodiments 1-16, comprising a powder containing said blocking agent.

18. 前記粉末は、前記ブロッキング剤を含有する凍結乾燥された粉末である、実施形態17に記載のビーズ破砕用システム。 18. 18. The system for breaking beads of embodiment 17, wherein said powder is a lyophilized powder containing said blocking agent.

19. 前記ビーズは、細菌、酵母、糸状菌、胞子、植物細胞、又は動物細胞を溶解するように適合されている、実施形態1から18までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 19. 19. The system for bead breaking according to any one of embodiments 1-18, wherein the beads are adapted to lyse bacteria, yeast, filamentous fungi, spores, plant cells or animal cells.

20. 前記ビーズは、鉱物ビーズ、セラミックビーズ、ガラスビーズ、金属ビーズ、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態1から19までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 20. 20. The system for breaking beads of any one of embodiments 1-19, wherein the beads comprise mineral beads, ceramic beads, glass beads, metal beads, or combinations thereof.

21. 前記ビーズは、ジルコニウムビーズ、ジルコンビーズ、ジルコニアビーズ、石英ビーズ、酸化アルミニウムビーズ、炭化ケイ素ビーズ、セラミックビーズ、二酸化ケイ素ガラスビーズ、ステンレス鋼ビーズ、クロム鋼ビーズ、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態20に記載のビーズ破砕用システム。 21. Embodiment 20, wherein said beads comprise zirconium beads, zircon beads, zirconia beads, quartz beads, aluminum oxide beads, silicon carbide beads, ceramic beads, silicon dioxide glass beads, stainless steel beads, chromium steel beads, or combinations thereof. A system for bead crushing as described in .

22. 前記ビーズは、50μm~3mmの範囲の直径を有する、実施形態1から21までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 22. 22. A system for breaking beads according to any one of embodiments 1-21, wherein the beads have a diameter in the range of 50 μm to 3 mm.

23. 前記試料チューブの内部空洞内に位置するエチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び/又はそのナトリウム塩をさらに含む、実施形態1から22までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 23. 23. The system for bead breaking according to any one of embodiments 1-22, further comprising ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and/or its sodium salt located within the internal cavity of the sample tube.

24. 前記試料チューブの内部空洞内に位置するクレアチニンをさらに含む、実施形態1から22までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム。 24. 23. The system for bead breaking according to any one of embodiments 1-22, further comprising creatinine located within the internal cavity of the sample tube.

25. 液体試料中に含まれる細胞を溶解する(例えば、該細胞から核酸を抽出するための)方法であって、該液体試料を、実施形態1から24までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システムの試料チューブ内で、細胞を溶解させるのに十分な条件下で撹拌することを含む、方法。 25. 25. A method of lysing cells contained in a liquid sample (e.g., for extracting nucleic acids from the cells), wherein the liquid sample is subjected to bead disruption according to any one of embodiments 1-24. A method comprising agitating under conditions sufficient to lyse cells in a sample tube of the system.

26. 外因性ブロッキング剤を含有する液体試料中に含まれる細胞を溶解する(例えば、該細胞から核酸を抽出するための)方法であって、該液体試料を、試料チューブ及びビーズを含むビーズ破砕用システム内で、溶解バッファー及び/又は添加剤の不存在下に撹拌することを含む、方法。 26. A method for lysing cells (e.g., for extracting nucleic acids from the cells) contained in a liquid sample containing an exogenous blocking agent, wherein the liquid sample is lysed in a system for bead disruption comprising a sample tube and beads in the absence of lysis buffer and/or additives.

27. 溶解バッファーと一緒にインキュベートされていない液体試料中に含まれる細胞を溶解する(例えば、該細胞から核酸を抽出するための)方法であって、該液体試料及び1種以上のブロッキング剤を、試料チューブ及びビーズを含むビーズ破砕用システム内で撹拌することを含み、任意に、前記1種以上のブロッキング剤は、実施形態1から24までのいずれか1つに記載の試料チューブ中に存在する、方法。 27. A method of lysing (e.g., for extracting nucleic acids from) cells contained in a liquid sample that has not been incubated with a lysis buffer, wherein the liquid sample and one or more blocking agents are combined with the sample. optionally, the one or more blocking agents are present in the sample tube of any one of embodiments 1-24, comprising agitation in a system for bead disruption comprising a tube and beads; Method.

28. 前記液体試料は、内因性のブロッキング剤を含む、実施形態27に記載の方法。 28. 28. The method of embodiment 27, wherein said liquid sample comprises an endogenous blocking agent.

29. 前記ビーズは、細菌、酵母、糸状菌、胞子、植物細胞、又は動物細胞を溶解するように適合されている、実施形態26から28までのいずれか1つに記載の方法。 29. 29. The method of any one of embodiments 26-28, wherein the beads are adapted to lyse bacteria, yeast, filamentous fungi, spores, plant cells, or animal cells.

30. 前記ビーズは、鉱物ビーズ、セラミックビーズ、ガラスビーズ、金属ビーズ、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態26から29までのいずれか1つに記載の方法。 30. 30. The method of any one of embodiments 26-29, wherein the beads comprise mineral beads, ceramic beads, glass beads, metal beads, or combinations thereof.

31. 前記ビーズは、ジルコニウムビーズ、ジルコンビーズ、ジルコニアビーズ、石英ビーズ、酸化アルミニウムビーズ、炭化ケイ素ビーズ、セラミックビーズ、二酸化ケイ素ガラスビーズ、ステンレス鋼ビーズ、クロム鋼ビーズ、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態30に記載の方法。 31. 30. The beads comprise zirconium beads, zircon beads, zirconia beads, quartz beads, aluminum oxide beads, silicon carbide beads, ceramic beads, silicon dioxide glass beads, stainless steel beads, chromium steel beads, or combinations thereof, Embodiment 30 The method described in .

32. 前記ビーズは、50μm~3mmの範囲の直径を有する、実施形態26から31までのいずれか1つに記載の方法。 32. 32. The method of any one of embodiments 26-31, wherein said beads have a diameter in the range of 50 μm to 3 mm.

33. 前記液体試料を撹拌する前に、該液体試料を前記試料チューブ内に入れる工程をさらに含む、実施形態25から32までのいずれか1つに記載の方法。 33. 33. The method of any one of embodiments 25-32, further comprising placing the liquid sample in the sample tube prior to agitating the liquid sample.

34. 前記撹拌は、前記ビーズ破砕用システムを振動動作に供することを含む、実施形態25から33までのいずれか1つに記載の方法。 34. 34. The method of any one of embodiments 25-33, wherein said agitating comprises subjecting said bead breaking system to a vibratory motion.

35. 前記試料は、生物学的試料、環境試料、又は食料品である、実施形態25から34までのいずれか1つに記載の方法。 35. 35. The method of any one of embodiments 25-34, wherein the sample is a biological sample, an environmental sample, or a food product.

36. 前記試料は、血液、血清、唾液、尿、胃液、消化液、涙液、糞便、精液、膣液、間質液、腫瘍組織由来の流体、眼液、汗、粘液、耳垢、油、腺分泌物、息、髄液、毛髪、爪、皮膚細胞、血漿、鼻腔スワブから得られた流体、鼻咽喉洗浄から得られた流体、脳脊髄液、組織試料、咽喉スワブから得られた流体もしくは組織、創傷スワブから得られた流体もしくは組織、生検組織、胎盤液、羊水、腹膜透析液、臍帯血、リンパ液、体腔液、喀痰、膿、微生物叢、胎便、乳汁、又は前記のいずれかから処理、抽出もしくは分別された試料から選択される生物学的試料である、実施形態35に記載の方法。 36. The sample may be blood, serum, saliva, urine, gastric juice, digestive juice, tear fluid, feces, semen, vaginal fluid, interstitial fluid, fluid from tumor tissue, ocular fluid, sweat, mucus, cerumen, oil, glandular secretions. material, breath, cerebrospinal fluid, hair, nails, skin cells, plasma, fluids obtained from nasal swabs, fluids obtained from nasopharyngeal lavage, cerebrospinal fluid, tissue samples, fluids or tissues obtained from throat swabs, Fluid or tissue obtained from wound swabs, biopsy tissue, placental fluid, amniotic fluid, peritoneal dialysate, umbilical cord blood, lymphatic fluid, body cavity fluid, sputum, pus, microflora, meconium, milk, or any of the foregoing; 36. The method of embodiment 35, which is a biological sample selected from extracted or fractionated samples.

37. 前記生物学的試料は、尿、喀痰、又は尿から処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態36に記載の方法。 37. 37. The method of embodiment 36, wherein the biological sample is urine, sputum, or a sample processed, extracted or fractionated from urine.

38. 前記生物学的試料は、喀痰、又は喀痰から処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態36に記載の方法。 38. 37. The method of embodiment 36, wherein the biological sample is sputum or a sample processed, extracted or fractionated from sputum.

39. 前記生物学的試料は、創傷スワブ、又は創傷スワブから処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態36に記載の方法。 39. 37. The method of embodiment 36, wherein the biological sample is a wound swab or a sample processed, extracted or fractionated from a wound swab.

40. 前記生物学的試料は、血液、又は血液から処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態36に記載の方法。 40. 37. The method of embodiment 36, wherein the biological sample is blood or a sample processed, extracted or fractionated from blood.

41. 前記血液は、抗凝血薬を含む、実施形態40に記載の方法。 41. 41. The method of embodiment 40, wherein said blood comprises an anticoagulant.

42. 前記抗凝血薬は、EDTAである、実施形態41に記載の方法。 42. 42. The method of embodiment 41, wherein the anticoagulant is EDTA.

43. 前記抗凝血薬は、クエン酸塩(例えばクエン酸ナトリウム)である、実施形態41に記載の方法。 43. 42. The method of embodiment 41, wherein the anticoagulant is a citrate (eg, sodium citrate).

44. 前記抗凝血薬は、シュウ酸塩(例えばシュウ酸カリウム)である、実施形態41に記載の方法。 44. 42. The method of embodiment 41, wherein the anticoagulant is an oxalate (eg, potassium oxalate).

45. 前記抗凝血薬は、ヘパリン(例えばナトリウムヘパリン)である、実施形態41に記載の方法。 45. 42. The method of embodiment 41, wherein the anticoagulant is heparin (eg, sodium heparin).

46. さらに、撹拌前に血液を血液採集チューブから試料チューブに移すことを含み、ここで、任意に、血液採集チューブ中の全ての又は一部のみの血液を試料チューブに移すことを含む、実施形態41に記載の方法。 46. Embodiment 41 further comprising transferring the blood from the blood collection tube to the sample tube prior to agitation, wherein optionally all or only a portion of the blood in the blood collection tube is transferred to the sample tube. The method described in .

47. 前記血液採集チューブは、抗凝血薬を含む、実施形態46に記載の方法。 47. 47. The method of embodiment 46, wherein the blood collection tube contains an anticoagulant.

48. 前記抗凝血薬は、EDTAである、実施形態47に記載の方法。 48. 48. The method of embodiment 47, wherein the anticoagulant is EDTA.

49. 前記抗凝血薬は、クエン酸塩(例えばクエン酸ナトリウム)である、実施形態47に記載の方法。 49. 48. The method of embodiment 47, wherein said anticoagulant is a citrate (eg, sodium citrate).

50. 前記抗凝血薬は、シュウ酸塩(例えばシュウ酸カリウム)である、実施形態47に記載の方法。 50. 48. The method of embodiment 47, wherein said anticoagulant is an oxalate (eg, potassium oxalate).

51. 前記抗凝血薬は、ヘパリン(例えばナトリウムヘパリン)である、実施形態47に記載の方法。 51. 48. The method of embodiment 47, wherein the anticoagulant is heparin (eg, sodium heparin).

52. さらに、血液を試料チューブに移す前に血液採集チューブに血液を採集することを含む、実施形態46から51までのいずれか1つに記載の方法。 52. 52. The method of any one of embodiments 46-51, further comprising collecting blood in a blood collection tube prior to transferring the blood to the sample tube.

53. 前記血液採集チューブは、前記採集前に抗凝血薬を含む、実施形態52に記載の方法。 53. 53. The method of embodiment 52, wherein said blood collection tube contains an anticoagulant prior to said collection.

54. さらに、血液を試料チューブに移す前に、血液採集チューブ中の血液を移す及び/又は貯蔵することを含む、実施形態52又は53に記載の方法。 54. 54. The method of embodiment 52 or 53, further comprising transferring and/or storing the blood in the blood collection tube prior to transferring the blood to the sample tube.

55. 溶解バッファーと共にインキュベートさせずに血液試料中に含まれる細胞を溶解する(例えば細胞から核酸を抽出するための)方法であって、(a)血液を含む血液採集チューブ中でビーズと血液とを合すること、及び(b)ビーズの存在下で血液を撹拌することにより、血液試料中に含まれる細胞を溶解すること、を含む前記方法。 55. A method of lysing cells contained in a blood sample (e.g., for extracting nucleic acids from cells) without incubation with a lysis buffer comprising: (a) combining beads and blood in a blood-containing blood collection tube; and (b) lysing cells contained in the blood sample by agitating the blood in the presence of the beads.

56. 前記ビーズは、血液を含む血液採集チューブに添加される、実施形態55に記載の方法。 56. 56. The method of embodiment 55, wherein the beads are added to a blood collection tube containing blood.

57. 前記血液は、ビーズを含む血液採集チューブに採集される、実施形態55に記載の方法。 57. 56. The method of embodiment 55, wherein the blood is collected in a blood collection tube containing beads.

58. 前記血液採集チューブは、抗凝血薬を含む、実施形態55から57のいずれか1つに記載の方法。 58. 58. The method of any one of embodiments 55-57, wherein the blood collection tube comprises an anticoagulant.

59. 前記抗凝血薬は、EDTAである、実施形態58記載の方法。 59. 59. The method of embodiment 58, wherein said anticoagulant is EDTA.

60. 前記抗凝血薬は、クエン酸塩(例えばクエン酸ナトリウム)である、実施形態58に記載の方法。 60. 59. The method of embodiment 58, wherein said anticoagulant is a citrate (eg, sodium citrate).

61. 前記抗凝血薬は、シュウ酸塩(例えばシュウ酸カリウム)である、実施形態58に記載の方法。 61. 59. The method of embodiment 58, wherein said anticoagulant is an oxalate (eg, potassium oxalate).

62. 前記抗凝血薬は、ヘパリン(例えばナトリウムヘパリン)である、実施形態58に記載の方法。 62. 59. The method of embodiment 58, wherein said anticoagulant is heparin (eg, sodium heparin).

63. 前記生物学的試料は、腹膜透析液、又は腹膜透析液から処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態36に記載の方法。 63. 37. The method of embodiment 36, wherein the biological sample is peritoneal dialysate or a sample processed, extracted or fractionated from peritoneal dialysate.

64. 前記試料は、土壌、地下水、地表水、廃水、又は前記のいずれかから処理、抽出もしくは分別された試料である、実施形態35に記載の方法。 64. 36. The method of embodiment 35, wherein the sample is soil, groundwater, surface water, wastewater, or a sample processed, extracted or fractionated from any of the foregoing.

65. 前記細胞は、1種以上の病原体を含む、実施形態25から64までのいずれか1つに記載の方法。 65. 65. The method of any one of embodiments 25-64, wherein said cells comprise one or more pathogens.

66. 前記1種以上の病原体は、1種以上の細菌性病原体、ウイルス性病原体、真菌性病原体、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態65に記載の方法。 66. 66. The method of embodiment 65, wherein said one or more pathogens comprises one or more bacterial pathogens, viral pathogens, fungal pathogens, or combinations thereof.

67. 前記1種以上の病原体は、マイコバクテリウム・ツベルクロシス、マイコバクテリウム・アビウム亜種パラツベルクロシス、スタフィロコッカス・アウレウス、メチシリン耐性スタフィロコッカス・アウレウス(MRSA)、ストレプトコッカス・ピオゲネス、ストレプトコッカス・ニューモニエ、ストレプトコッカス・アガラクチア、ヘモフィルス・インフルエンザ、ヘモフィルス・パラインフルエンゼ、モラキセラ・カタラーリス、クレブシエラ・ニューモニエ、エシェリキア・コリ、シュードモナス・アエルギノーサ、アシネトバクター属種、ボルデテラ・ペルツシス、ネイセリア・メニンジチディス、バシラス・アントラシス、ノカルディア属種、アクチノマイセス属種、マイコプラズマ・ニューモニエ、クラミジア・ニューモニア、レジオネラ属種、ニューモシスティス・イロベチイ、インフルエンザA型ウイルス、サイトメガロウイルス、リノウイルス、エンテロコッカス・ファエシウム、アシネトバクター・バウマンニイ、コリネバクテリウム・アミコラツム、エンテロバクター・アエロゲネス、エンテロコッカス・ファエカリスCI4413、セラチア・マルセッセンス、ストレプトコッカス・エクイ及びカンジダ・アルビカンスの1種以上を含む、実施形態65又は66に記載の方法。 67. The one or more pathogens are Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis, Staphylococcus aureus, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae , Streptococcus agalactia, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Bordetella pertussis, Neisseria meningitidis, Bacillus anthracis, Nocardia spp. species, Actinomyces spp., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Legionella spp., Pneumocystis jirovecii, Influenza A virus, Cytomegalovirus, Rhinovirus, Enterococcus faecium, Acinetobacter baumannii, Corynebacterium spp. 67. The method of embodiment 65 or 66, comprising one or more of Amycolatum, Enterobacter aerogenes, Enterococcus faecalis CI4413, Serratia marcescens, Streptococcus equi and Candida albicans.

68. 前記試料は、喀痰、又は喀痰から処理、抽出もしくは分別された試料であり、かつ前記1種以上の病原体は、マイコバクテリウム・ツベルクロシス、スタフィロコッカス・アウレウス、メチシリン耐性スタフィロコッカス・アウレウス(MRSA)、ストレプトコッカス・ピオゲネス、ストレプトコッカス・ニューモニエ、ストレプトコッカス・アガラクチア、ヘモフィルス・インフルエンザ、ヘモフィルス・パラインフルエンゼ、モラキセラ・カタラーリス、クレブシエラ・ニューモニエ、エシェリキア・コリ、シュードモナス・アエルギノーサ、アシネトバクター属種、ボルデテラ・ペルツシス、ネイセリア・メニンジチディス、バシラス・アントラシス、ノカルディア属種、アクチノマイセス属種、マイコプラズマ・ニューモニエ、クラミジア・ニューモニア、レジオネラ属種、ニューモシスティス・イロベチイ、インフルエンザA型ウイルス、サイトメガロウイルス、及びリノウイルスの1種以上を含む、実施形態65に記載の方法。 68. The sample is sputum or a sample processed, extracted or fractionated from sputum, and the one or more pathogens are Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA ), Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae, Haemophilus influenzae, Haemophilus parainfluenzae, Moraxella catarrhalis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Bordetella pertussis, Neisseria Meningitidis, Bacillus anthracis, Nocardia spp., Actinomyces spp., Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Legionella spp., Pneumocystis jirovecii, influenza A virus, cytomegalovirus, and one of the rhinoviruses 66. The method of embodiment 65, comprising the above.

69. 前記1種以上の病原体は、マイコバクテリウム・ツベルクロシスを含む、実施形態68に記載の方法。 69. 69. The method of embodiment 68, wherein said one or more pathogens comprises Mycobacterium tuberculosis.

70. 前記試料は、乳汁もしくは精液、又は乳汁、土壌、糞便もしくは精液から処理、抽出もしくは分別された試料であり、かつ前記1種以上の病原体は、マイコバクテリウム・アビウム亜種パラツベルクロシスを含む、実施形態65に記載の方法。 70. The sample is milk or semen, or a sample processed, extracted or fractionated from milk, soil, faeces or semen, and the one or more pathogens comprise Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis. , embodiment 65.

71. 前記試料は、創傷スワブ、又は創傷スワブから処理、抽出もしくは分別された試料であり、かつ前記1種以上の病原体は、E.コリ、P.アエルギノーサ、E.ファエシウム、S.アウレウス、K.ニューモニエ、A.バウマンニイ、C.アミコラツム、E.アエロゲネス、E.ファエカリスCI4413、S.マルセッセンス、S.エクイ、及びC.アルビカンスの1種以上を含む、実施形態65に記載の方法。 71. The sample is a wound swab, or a sample processed, extracted or fractionated from a wound swab, and the one or more pathogens are E. coli. Cori, P. Aeruginosa, E. Faecium, S. Aureus, K. Newmonier, A. Baumannii, C. Amicolatum, E. Aerogenes, E. Faecalis CI4413, S. Marcescens, S. Equi, and C.I. 66. The method of embodiment 65, comprising one or more of Albicans.

72. 前記試料は、腹膜透析液、又は腹膜透析液から処理、抽出もしくは分別された試料であり、かつ前記1種以上の病原体は、S.アウレウス及び/又はP.アエルギノーサを含む、実施形態65に記載の方法。 72. The sample is peritoneal dialysate, or a sample that has been processed, extracted or fractionated from peritoneal dialysate, and the one or more pathogens are S. cerevisiae. aureus and/or P. 66. The method of embodiment 65, comprising Aeruginosa.

73. 前記液体試料は、多数の種からの細胞を含む、実施形態25から72までのいずれか1つに記載の方法。 73. 73. The method of any one of embodiments 25-72, wherein said liquid sample comprises cells from multiple species.

74. 前記液体試料を、細胞溶解後に試料チューブから回収することをさらに含む、実施形態25から73までのいずれか1つに記載の方法。 74. 74. The method of any one of embodiments 25-73, further comprising withdrawing the liquid sample from the sample tube after cell lysis.

75. 前記核酸を、その回収された液体試料から精製することをさらに含む、実施形態74に記載の方法。 75. 75. The method of embodiment 74, further comprising purifying said nucleic acid from said collected liquid sample.

76. 前記核酸の1種以上を分析することをさらに含む、実施形態25から75までのいずれか1つに記載の方法。 76. 76. The method of any one of embodiments 25-75, further comprising analyzing one or more of said nucleic acids.

77. 前記分析は、マイクロアレイを使用するか、又は前記1種以上の核酸をシーケンシングすることにより行われる、実施形態76に記載の方法。 77. 77. The method of embodiment 76, wherein said analysis is performed using a microarray or by sequencing said one or more nucleic acids.

78. 標的配列は、前記分析の実施前に増幅される、実施形態76又は77に記載の方法。 78. 78. The method of embodiment 76 or 77, wherein the target sequence is amplified prior to performing said analysis.

79. 前記標的配列はPCRにより増幅される、実施形態78に記載の方法。 79. 79. The method of embodiment 78, wherein said target sequence is amplified by PCR.

80. 前記核酸はDNAを含む、実施形態25から79までのいずれか1つに記載の方法。 80. 80. The method of any one of embodiments 25-79, wherein said nucleic acid comprises DNA.

81. 前記核酸はRNAを含む、実施形態25から80までのいずれか1つに記載の方法。 81. 81. The method of any one of embodiments 25-80, wherein said nucleic acid comprises RNA.

82. 液体試料中に含まれる細胞を溶解する(例えば、該細胞から核酸を抽出するための)キットであって、実施形態1から24までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システムと、任意に(i)液体試料を調製するための1種以上の構成要素、(ii)前記核酸の1種以上を増幅するための1種以上のオリゴヌクレオチド類、(iii)前記核酸の1種以上を検出するための1種以上のプローブ、又は(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせとを含む、キット。 82. A kit for lysing cells contained in a liquid sample (e.g., for extracting nucleic acids from the cells), the system for bead disruption according to any one of embodiments 1 to 24, and optionally (i) one or more components for preparing a liquid sample; (ii) one or more oligonucleotides for amplifying one or more of said nucleic acids; (iii) detecting one or more of said nucleic acids. or (iv) any combination of (i)-(iii).

83. 前記液体試料を調製するための1種以上の構成要素を含み、かつ該液体試料を調製するための1種以上の構成要素は、水、生理食塩水、バッファー、フィルター、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態82に記載のキット。 83. one or more components for preparing the liquid sample, and wherein the one or more components for preparing the liquid sample include water, saline, buffers, filters, or combinations thereof , embodiment 82.

84. 前記核酸の1種以上を増幅するための1種以上のオリゴヌクレオチド類を含む、実施形態82又は83に記載のキット。 84. 84. The kit of embodiment 82 or 83, comprising one or more oligonucleotides for amplifying one or more of said nucleic acids.

85. 前記核酸の1種以上を検出するための1種以上のプローブを含む、実施形態82から84までのいずれか1つに記載のキット。 85. 85. The kit of any one of embodiments 82-84, comprising one or more probes for detecting one or more of said nucleic acids.

86. 試料チューブ、ビーズ、及び乾燥したブロッキング試薬を含む、実施形態1から24までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システムを得るためのキット。 86. Kit for obtaining a system for bead disruption according to any one of embodiments 1 to 24, comprising sample tubes, beads and dried blocking reagent.

87. 前記ビーズ及び/又は乾燥したブロッキング試薬は、試料チューブとは別にキット中に含まれている、実施形態86に記載のキット。 87. 87. The kit of embodiment 86, wherein said beads and/or dried blocking reagent are included in the kit separately from sample tubes.

88. 前記ビーズ及び/又は乾燥したブロッキング試薬は、試料チューブ内でキット中に含まれている、実施形態86に記載のキット。 88. 87. The kit of embodiment 86, wherein the beads and/or dried blocking reagent are contained in the kit within a sample tube.

89. 前記ビーズ破砕用システムを使用して核酸抽出のための細胞を含む試料を調製するための1種以上の構成要素、1種以上の核酸を増幅するための1種以上のオリゴヌクレオチド類、1種以上の核酸を検出するための1種以上のプローブ、又はそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態86から88までのいずれか1つに記載のキット。 89. one or more components for preparing a sample containing cells for nucleic acid extraction using the bead disruption system; one or more oligonucleotides for amplifying one or more nucleic acids; 89. The kit of any one of embodiments 86-88, further comprising one or more probes for detecting the above nucleic acids, or combinations thereof.

90. ビーズ破砕用システム(1)であって、内部空洞(3)を有する容器メンバ(2)と、該内部空洞(3)中に微生物を含む可能性がある試料流体(5)を充填するための開口部(4)と、該開口部(4)を閉じるためのクロージャ(6)とを備え、該内部空洞(3)中に複数の巨視的な鉱物粒子(7)が配置されており、該粒子(7)は、前記試料流体(5)が前記内部空洞(3)中に充填されて、ビーズ破砕用システム(1)が機械的振動にかけられたときに該試料流体(5)中に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破壊するように適合されている試料チューブを含むビーズ破砕用システム(1)において、尿素及び/又は少なくとも1種のグアニジン塩及び/又は少なくとも1種の界面活性剤を含むブロッキング剤(8)は、前記試料チューブの内部空洞(3)中に乾燥された形で配置されていることを特徴とするビーズ破砕用システム(1)。 90. A system (1) for bead breaking comprising: a container member (2) having an internal cavity (3); comprising an opening (4) and a closure (6) for closing said opening (4), a plurality of macroscopic mineral particles (7) being arranged in said internal cavity (3), said Particles (7) are contained in the sample fluid (5) when the sample fluid (5) is filled in the internal cavity (3) and the bead breaking system (1) is subjected to mechanical vibration. urea and/or at least one guanidine salt and/or at least one surfactant in a system (1) for bead disruption comprising a sample tube adapted to mechanically disrupt the cell walls of microorganisms in A system (1) for breaking beads, characterized in that a blocking agent (8) comprising is placed in a dried form in the internal cavity (3) of said sample tube.

91. 前記ブロッキング剤(8)は、デオキシアデノシン一リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシシトシン一リン酸、デオキシチミジン一リン酸、又はこれらの一リン酸エステルの少なくとも2種の混合物を含む、実施形態90に記載のビーズ破砕用システム(1)。 91. Embodiments wherein said blocking agent (8) comprises deoxyadenosine monophosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxycytosine monophosphate, deoxythymidine monophosphate, or a mixture of at least two of these monophosphates. 90. A system (1) for bead crushing.

92. 前記ブロッキング剤(8)は、アデノシン一リン酸、グアノシン一リン酸、シトシン一リン酸、チミジン一リン酸、又はこれらの一リン酸エステルの少なくとも2種の混合物を含む、実施形態90又は91に記載のビーズ破砕用システム(1)。 92. 92. According to embodiment 90 or 91, wherein said blocking agent (8) comprises adenosine monophosphate, guanosine monophosphate, cytosine monophosphate, thymidine monophosphate, or a mixture of at least two of these monophosphates. A system for breaking beads as described (1).

93. 前記ブロッキング剤(8)中に含まれる前記少なくとも1種の一リン酸エステルは、少なくとも2個から多くても120個のヌクレオチドのオリゴヌクレオチドであることを特徴とする、実施形態90から92までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 93. 93. The method of embodiment 90 to 92, wherein said at least one monophosphate contained in said blocking agent (8) is an oligonucleotide of at least 2 to at most 120 nucleotides. A system (1) for breaking beads according to any one of the preceding claims.

94. 前記少なくとも1種の界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウロイル硫酸サルコシン酸ナトリウム、及び/又はポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートを含むことを特徴とする、実施形態90から93までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 94. 94. Any of embodiments 90-93, wherein the at least one surfactant comprises sodium dodecyl sulfate, sodium lauroyl sulfate sarcosinate, and/or polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate. 1. A system (1) for breaking beads according to one.

95. 前記乾燥されたブロッキング剤は、前記容器メンバ(2)の内部空洞(3)中に、好ましくは粉末化された形で緩く配置されていることを特徴とする、実施形態90から94までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 95. 95. Any one of embodiments 90 to 94, wherein said dried blocking agent is loosely disposed in the internal cavity (3) of said container member (2), preferably in powdered form. 1. A system (1) for bead breaking according to claim 1.

96. 前記容器メンバ(2)の内壁は、ブロッキング剤の層又は被膜で少なくとも部分的に被覆されていることを特徴とする、実施形態90から95までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 96. 96. System for breaking beads according to any one of embodiments 90-95, characterized in that the inner wall of said container member (2) is at least partially coated with a layer or coating of a blocking agent ( 1).

97. 前記試料チューブの内部空洞(3)中にエチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び/又はそのナトリウム塩が配置されていることを特徴とする、実施形態90から96までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 97. 97. Bead crushing according to any one of embodiments 90-96, characterized in that ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and/or its sodium salt is placed in the inner cavity (3) of the sample tube. system (1).

98. 前記試料チューブの内部空洞(3)中にクレアチニンが配置されていることを特徴とする、実施形態90から97までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)。 98. 98. System (1) for breaking beads according to any one of embodiments 90-97, characterized in that creatinine is placed in the internal cavity (3) of the sample tube.

99. 微生物からデオキシリボ核酸及び/又はリボ核酸を抽出するための、実施形態90から98までのいずれか1つに記載のビーズ破砕用システム(1)の使用。 99. Use of the system (1) for bead disruption according to any one of embodiments 90 to 98 for the extraction of deoxyribonucleic acid and/or ribonucleic acid from microorganisms.

100. 微生物からデオキシリボ核酸及び/又はリボ核酸を抽出するための方法であって、前記微生物を含むと推定される試料流体(5)を準備し、互いに相対的に移動可能な複数の鉱物粒子(7)を該試料流体(5)中に導入し、そして該粒子(7)を含んだ試料流体(5)を、該粒子(7)が該試料流体(5)中に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破壊することが可能であるように振動させる前記方法において、尿素及び/又は少なくとも1種のグアニジン塩及び/又は少なくとも1種の界面活性剤を含むブロッキング剤(8)は、前記試料流体(5)中に、前記粒子(7)が振動される前に、及び/又はその間に導入されることを特徴とする、方法。 100. A method for extracting deoxyribonucleic acid and/or ribonucleic acid from a microorganism comprising providing a sample fluid (5) presumed to contain said microorganism and a plurality of mineral particles (7) movable relative to each other. is introduced into the sample fluid (5), and the sample fluid (5) containing the particles (7) is subjected to a mechanical mechanical In said method, a blocking agent (8) comprising urea and/or at least one guanidine salt and/or at least one surfactant is added to said sample fluid (5 ), wherein said particles (7) are introduced before and/or during agitation.

101. 尿素の量は、前記試料流体(5)中に溶解される尿素の濃度が10グラム/リットルから100グラム/リットルの間の、特に20グラム/リットルから50グラム/リットルの間の、好ましくは25グラム/リットルから35グラム/リットルの間の範囲であるように、前記試料流体(5)の量と合わされることを特徴とする、実施形態100に記載の方法。 101. The amount of urea is such that the concentration of urea dissolved in said sample fluid (5) is between 10 and 100 grams/liter, especially between 20 and 50 grams/liter, preferably 25 grams/liter. 101. A method according to embodiment 100, characterized in that it is combined with the amount of said sample fluid (5) to be in the range between grams/liter and 35 grams/liter.

102. 前記粒子(7)が振動される前に、及び/又はその間に、以下の一リン酸エステル:デオキシアデノシン一リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシシトシン一リン酸、デオキシチミジン一リン酸の少なくとも1種が前記試料流体(5)中に導入されることを特徴とする、実施形態100又は101に記載の方法。 102. Before and/or during said particles (7) are vibrated, at least one of the following monophosphates: deoxyadenosine monophosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxycytosine monophosphate, deoxythymidine monophosphate 102. Method according to embodiment 100 or 101, characterized in that one species is introduced into said sample fluid (5).

103. 前記粒子(7)が振動される前に、及び/又はその間に、以下の一リン酸エステル:アデノシン一リン酸、グアノシン一リン酸、シトシン一リン酸、チミジン一リン酸の少なくとも1種が前記試料流体(5)中に導入されることを特徴とする、実施形態100から102までのいずれか1つに記載の方法。 103. Before and/or while said particles (7) are vibrated, at least one of the following monophosphates: adenosine monophosphate, guanosine monophosphate, cytosine monophosphate, thymidine monophosphate 103. A method according to any one of embodiments 100 to 102, characterized in that it is introduced into the sample fluid (5).

104. 前記粒子(7)が振動される前に、及び/又はその間に、クレアチニン並びに/又はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び/もしくはそのナトリウム塩が前記試料流体(5)中に導入されることを特徴とする、実施形態100から103までのいずれか1つに記載の方法。 104. characterized in that creatinine and/or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and/or sodium salts thereof are introduced into the sample fluid (5) before and/or while the particles (7) are vibrated. 104. The method of any one of embodiments 100-103, wherein:

9.参考文献の引用
本出願で引用されるすべての刊行物、特許、特許出願、及びその他の文献は、それぞれの個々の刊行物、特許、特許出願、又はその他の文献が、すべての目的のために参照により援用されると個々に示されているのと同じ程度で、参照によりその全体がすべての目的のために援用される。援用された参考文献の1つ以上の教示と本開示との間に不一致がある場合においては、本明細書の教示が意図される。
9. INCORPORATION BY REFERENCE All publications, patents, patent applications, and other references cited in this application are referenced by each individual publication, patent, patent application, or other reference for all purposes. To the same extent as individually indicated to be incorporated by reference, they are incorporated by reference in their entirety for all purposes. In the event of a conflict between the teachings of one or more of the incorporated references and the present disclosure, the teachings of this specification are intended.

1 ビーズ破砕用システム、 2 試料チューブ、 3 内部空洞、 4 開口部、 5 試料流体、 6 クロージャ、 7 ビーズ、 8 ブロッキング剤 1 system for bead breaking, 2 sample tube, 3 internal cavity, 4 opening, 5 sample fluid, 6 closure, 7 beads, 8 blocking agent

Claims (33)

血液中に含まれる細胞を溶解する方法であって、溶解バッファーの不存在下で、(i)試料チューブ又は血液採集チューブと(ii)ビーズとを含むビーズ破砕用システム内で、血液又はそれらから処理、抽出もしくは分別した試料を撹拌することを含む、方法。 1. A method of lysing cells contained in blood, comprising: in the absence of a lysis buffer, in a system for bead disruption comprising (i) a sample tube or blood collection tube and (ii) beads. A method comprising agitating a treated, extracted or fractionated sample. 前記ビーズは、細菌、酵母、糸状菌、胞子、植物細胞、又は動物細胞を溶解するように適合されている、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein said beads are adapted to lyse bacteria, yeast, filamentous fungi, spores, plant cells or animal cells. 前記ビーズは、鉱物ビーズ、セラミックビーズ、ガラスビーズ、金属ビーズ、もしくはそれらの組み合わせを含む、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method of claim 1 or 2, wherein the beads comprise mineral beads, ceramic beads, glass beads, metal beads, or combinations thereof. 前記ビーズは、ジルコニウムビーズ、ジルコンビーズ、ジルコニアビーズ、石英ビーズ、酸化アルミニウムビーズ、炭化ケイ素ビーズ、セラミックビーズ、二酸化ケイ素ガラスビーズ、ステンレス鋼ビーズ、クロム鋼ビーズ、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1又は2に記載の方法。 11. The beads comprise zirconium beads, zircon beads, zirconia beads, quartz beads, aluminum oxide beads, silicon carbide beads, ceramic beads, silicon dioxide glass beads, stainless steel beads, chromium steel beads, or combinations thereof. Or the method of 2. 前記ビーズは、50μm~3mmの範囲の直径を有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 A method according to any one of claims 1 to 4, wherein said beads have a diameter in the range from 50 µm to 3 mm. 血液を血液採集チューブ中に採集する工程をさらに含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 6. The method of any one of claims 1-5, further comprising collecting blood in a blood collection tube. 撹拌する前に、試料チューブ内に血液又はそれらから処理、抽出もしくは分別した試料を入れることをさらに含む、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 7. The method of any one of claims 1-6, further comprising placing blood, or a sample treated, extracted or fractionated therefrom, in a sample tube prior to agitation. 前記撹拌は、前記ビーズ破砕用システムを振動動作に供することを含む、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。 8. A method according to any one of claims 1 to 7, wherein said agitating comprises subjecting said bead breaking system to an oscillating motion. 前記血液は、抗凝血薬を含む、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。 9. The method of any one of claims 1-8, wherein the blood comprises an anticoagulant. 前記抗凝血薬は、EDTAである、請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, wherein the anticoagulant is EDTA. 前記抗凝血薬は、クエン酸塩(例えばクエン酸ナトリウム)である、請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, wherein the anticoagulant is a citrate (eg sodium citrate). 前記抗凝血薬は、シュウ酸塩(例えばシュウ酸カリウム)である、請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, wherein the anticoagulant is an oxalate (eg, potassium oxalate). 前記抗凝血薬は、ヘパリンである、請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, wherein the anticoagulant is heparin. 血液を撹拌する、請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。 14. A method according to any one of claims 1 to 13, wherein the blood is agitated. 血液から処理、抽出又は分別された試料を撹拌する、請求項1から13までのいずれか1項に記載の方法。 14. A method according to any one of claims 1 to 13, wherein the sample processed, extracted or fractionated from blood is agitated. 前記ビーズ破砕用システムは、試料チューブ及びビーズを含む、請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法。 16. The method of any one of claims 1-15, wherein the system for bead breaking comprises a sample tube and beads. 前記ビーズ破砕用システムは、血液採集チューブ及びビーズを含む、請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法。 16. The method of any one of claims 1-15, wherein the bead breaking system comprises a blood collection tube and beads. 前記細胞は、1種以上の病原体を含む、請求項1から17までのいずれか1項に記載の方法。 18. The method of any one of claims 1-17, wherein the cells comprise one or more pathogens. 前記血液は、多数の種からの細胞を含む、請求項1から18までのいずれか1項に記載の方法。 19. The method of any one of claims 1-18, wherein the blood comprises cells from multiple species. 細胞溶解の後に試料チューブから溶解物を回収することをさらに含む、請求項1から19までのいずれか1項に記載の方法。 20. The method of any one of claims 1-19, further comprising recovering the lysate from the sample tube after cell lysis. 前記溶解物から核酸を精製することをさらに含む、請求項20に記載の方法。 21. The method of claim 20, further comprising purifying nucleic acids from said lysate. 前記核酸を分析することをさらに含み、任意に、
a)前記分析を、マイクロアレイを使用して、又は前記1種以上の核酸をシーケンシングすることにより行い、
b)前記分析を行う前に、任意にPCRにより標的配列を増幅させる、請求項21に記載の方法。
further comprising analyzing said nucleic acid, optionally
a) said analysis is performed using a microarray or by sequencing said one or more nucleic acids;
22. The method of claim 21, b) optionally amplifying the target sequence by PCR prior to performing said analysis.
前記核酸は、DNA及び/又はRNAを含む、請求項21又は22に記載の方法。 23. The method of claim 21 or 22, wherein said nucleic acid comprises DNA and/or RNA. 血液試料中に存在する細胞を溶解するためのキットであって、血液採集チューブ及びビーズ破砕に適したビーズを含む、キット。 A kit for lysing cells present in a blood sample, comprising a blood collection tube and beads suitable for bead disruption. 血液採集チューブは、抗凝血薬を含む、請求項24に記載のキット。 25. The kit of Claim 24, wherein the blood collection tube contains an anticoagulant. 前記抗凝血薬は、EDTAである、請求項25に記載のキット。 26. The kit of claim 25, wherein said anticoagulant is EDTA. 前記抗凝血薬は、クエン酸塩である、請求項25に記載のキット。 26. The kit of claim 25, wherein said anticoagulant is citrate. 前記抗凝血薬は、シュウ酸塩である、請求項25に記載のキット。 26. The kit of claim 25, wherein said anticoagulant is oxalate. 前記抗凝血薬は、ヘパリンである、請求項25に記載のキット。 26. The kit of claim 25, wherein said anticoagulant is heparin. 前記ビーズは、血液採集チューブとは別々に包装されている、請求項24から29までのいずれか1項に記載のキット。 30. The kit of any one of claims 24-29, wherein the beads are packaged separately from the blood collection tube. 血液中に含まれる細胞を溶解する方法であって、請求項30に記載のキット中で血液とビーズ及び血液採集チューブとを合し、そして血液中に含まれる細胞が溶解されるまで、該チューブを撹拌することを含む、方法。 31. A method of lysing cells contained in blood, comprising combining blood with beads and a blood collection tube in the kit of claim 30, and lysing the tubes until the cells contained in the blood are lysed. agitating. 前記ビーズは、血液採集チューブ中に包装されている、請求項24から29までのいずれか1項に記載のキット。 30. The kit of any one of claims 24-29, wherein the beads are packaged in blood collection tubes. 血液中に含まれる細胞を溶解する方法であって、請求項32に記載のキット中で血液とビーズ及び血液採集チューブとを合し、そして血液中に含まれる細胞が溶解されるまで、該チューブを撹拌することを含む、方法。 33. A method of lysing cells contained in blood, comprising combining blood with beads and a blood collection tube in the kit of claim 32, and lysing the tubes until the cells contained in the blood are lysed. agitating.
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