JP4989177B2 - 被験試料中のdnaの定量方法 - Google Patents
被験試料中のdnaの定量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4989177B2 JP4989177B2 JP2006276329A JP2006276329A JP4989177B2 JP 4989177 B2 JP4989177 B2 JP 4989177B2 JP 2006276329 A JP2006276329 A JP 2006276329A JP 2006276329 A JP2006276329 A JP 2006276329A JP 4989177 B2 JP4989177 B2 JP 4989177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dna
- pcr
- internal standard
- seq
- plasmid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
詳しくは、目的DNAを含む被験試料中に内部標準プラスミドを含有させて、内部標準プラスミドと目的DNAとをPCR法により検出し、内部標準プラスミドの検出結果を指標として被験試料中の目的DNAを定量する方法に関する。
これに対し、被験試料中に微量に存在するDNAであっても、それを容易かつ正確に定量検出することができる方法として、近年、内部標準プラスミドを用いて補正を加える“定量的Nested real-time PCR法(QNRT-PCR法:Quantitative nested real-time PCR assay)”が新たに開発された(非特許文献3参照)。このQNRT-PCR法は、ネスティドPCR法における第2段階目のPCRに、特定のPCR法、すなわちDNAの定量的検出が可能なリアルタイム(real-time)PCR法を適用した方法であり、ネスティドPCR法の高検出性(高感度)とリアルタイムPCR法の定量性とを兼ね備えた画期的な方法である。
そのため、結核性髄膜炎(TBM)等の微量DNAの定量検出が必要とされる疾患に関し、さらに迅速な診断及び薬効判定を可能にするため、上記QNRT-PCR法の改良及び広い臨床応用が期待されている。
すなわち、本発明は以下の通りである。
内部標準プラスミドの検出に用いるプライマーの塩基配列は、目的DNAの検出に用いるプライマーの塩基配列とは異なるものであり、
内部標準プラスミドのプライマー結合領域の塩基配列は、当該プラスミドに対するプライマーのアニーリング効率と目的DNAに対するプライマーのアニーリング効率とが実質的に同じとなるように設計されたものである
ことを特徴とする、前記方法。
本発明の定量方法において、被験試料中の内部標準プラスミドの含有量は、例えば、1×102〜1×104コピーとすることができる。また、被験試料としては、例えば、ヒトの髄液を含有するものが挙げられる。さらに、目的DNAとしては、結核菌DNAが挙げられる。
(3) 結核性髄膜炎に罹患している被験者から髄液を採取し、上記(1)記載の方法(但し、目的DNAが結核菌DNAである。)を用いて、当該髄液中の結核菌DNAの量をモニタリングする方法。
(i) 配列番号2に示される塩基配列からなるDNAを含む内部標準プラスミド
(ii) 配列番号4及び5に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の外側プライマーセット
(iii) 配列番号8及び9に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の内側プライマーセット
(iv) 配列番号6及び7に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の外側プライマーセット
(v) 配列番号10及び11に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の内側プライマーセット
(vi) 配列番号12に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる結核菌DNAの検出用のTaqMan(登録商標)プローブ
(vii) 配列番号13に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる内部標準プラスミドの検出用のTaqMan(登録商標)プローブ
また本発明は、結核性髄膜炎の診断方法、及び、結核性髄膜炎に罹患している被験者から採取した髄液中の結核菌DNAの量をモニタリングする方法を提供することができ、さらには、結核菌DNAの定量的検出用キットを提供することもできる点で極めて有用である。
なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献および公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
本発明は、定量的Nested real-time PCR法(以下、QNRT-PCR法)という公知のDNA定量方法を改良した方法であり、より一層広範な定量検出レンジと高い信頼性(正確性)を容易に実現し得る方法である。そのため、本発明の定量方法は、Wide range QNRT-PCR法(以下、WR-QNRT-PCR法)と称することができる。
本発明の定量方法は、先に述べた通り、目的DNAを含む被験試料中に内部標準プラスミドを含有させ、被験試料中の内部標準プラスミドと目的DNAとをそれぞれPCR法により検出し、内部標準プラスミドの検出結果を指標として被験試料中の目的DNAを定量する方法である。そして、当該方法において、(i) 内部標準プラスミドの検出に用いるプライマー等が、目的DNAの検出に用いるプライマー等とは塩基配列が異なるものであること、並びに (ii) 内部標準プラスミドは、当該プラスミドに対するプライマー等のアニーリング効率と目的DNAに対するプライマー等のアニーリング効率とが実質的に同じとなるように、プライマー等の結合配列が設計されたものであること、を特徴とする。
本発明の定量方法において、検出対象となる目的DNAを含む被験試料、又は含む可能性がある被験試料としては、限定はされず、例えば、ヒト、マウス等の各種哺乳動物由来の生体試料のほか、魚類、鳥類、昆虫、植物等由来の試料等が採用できる。なお、各種動物由来の被験試料としては、その動物に由来する限り特に限定はされず、いかなる組織由来の細胞、血液、体液であってもよく、例えば、脳、心臓、肺、脾臓、腎臓、肝臓、膵臓、胆嚢、食道、胃、腸、膀胱、骨格筋等の各種組織由来の細胞、血液、体液を使用することができる。より具体的には、例えば、血液、髄液、尿、喀痰、胸水、腹水、胃液、水疱内体液等が挙げられる。また、目的DNAについても、特に限定はされず、例えば、各種哺乳動物、魚類、鳥類、昆虫、植物等のゲノム由来のDNAのほか、各種細菌、ウイルス、真菌等の病原体又は非病原体に由来するDNA挙げることができる。ここで、細菌としては、例えば、結核菌、肺炎球菌、大腸菌、ブドウ球菌、緑膿菌、破傷風菌、リステリア菌、インフルエンザ桿菌、髄膜炎等が挙げられ、ウイルスとしては、例えば、単純ヘルペスウイルス、帯状疱疹ウイルス、サイトメガロウイルス、エコーウイルス、Epstein-Barr (EB)ウイルス、麻疹ウイルス、アデノウイルス、ポリオウイルス、フラビウイルス(日本脳炎ウイルス、西ナイル脳炎ウイルス)、インフルエンザウイルス等が挙げられ、真菌としては、例えば、クリプトコッカス、アスペルギルス、カンジダ、ムコール等が挙げられる。本発明において、目的DNAとしては、上記列挙した中でも結核菌DNAが好適である。結核菌DNAの塩基配列としては、例えば、Mycobacterium tuberculosis H37Rvのゲノム塩基配列が、GenBank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ からアクセス可能)に「Accession number:NC 000962」で公表されている(ゲノム全長:4,411,532 bp)。当該ゲノム塩基配列のうち、本発明の定量方法においてPCRにより増幅し検出する領域としては、限定はされないが、例えば MPB64 蛋白のコード領域 (MPT64) のうちの第458番目〜第696番目の塩基からなる領域(239 bp,配列番号1)、及び当該領域に含まれる任意の塩基配列領域(例えば、第491番目〜第567番目の塩基からなる領域)が好適であり(Shankar, P. et al., Lancet, vol.337, p.5-7, 1991;Lee BW et al., J. Neurol. Sci., vol.123, p.173-179, 1994 を参照)、中でも、配列番号1で示される塩基配列からなる領域が最も好適である。
被験試料は、後述するPCRを行う前に、当該PCRに用い得る試料として(すなわちDNA含有試料として)調製及び精製しておく必要があるが、常法に従って行うことができる。例えば、各種動物又は植物由来の細胞等を破砕し、可溶化剤によって可溶化した後、変性剤によってタンパク質を除去し、エタノール等によって沈殿させることによって、目的DNAを抽出し、適当な溶媒に溶解させる等して、各種動物又は植物由来のDNA含有試料として調製することができる。
本発明の定量方法では、目的DNAの検出結果から被験試料中の目的DNA量を正確に定量するため、コントロールとして内部標準プラスミドを被験試料中に含有させる。内部標準プラスミドは、既知の所定量を被験試料中に含有させておき、その後、目的DNAと同様にして検出する。そして、当該プラスミド及び目的DNAの検出結果をそれぞれ得た後、当該プラスミドの検出結果を指標とすることにより被験試料中の目的DNAの存在量を定量することができる。
本発明で用いる内部標準プラスミドは、当該プラスミドに対するプライマー等のアニーリング効率と目的DNAに対するプライマー等のアニーリング効率とが実質的に同じとなるように、プライマー等の結合配列が設計されたものであり、好ましくは、当該プライマー等の結合配列が目的DNAの塩基配列に基づいてランダムに改変して設計されたものである。
本発明においては、定量する目的DNAが結核菌DNAである場合に、内部標準プラスミドとして、例えば、配列番号2に示される塩基配列(239 bp)からなるDNAを含むプラスミドが好ましく用いられる。また、このようなプラスミドとしては、具体的には、pCR2.1ベクターに、配列番号2に示される塩基配列からなるDNA断片を挿入して構築されたプラスミド(配列番号3)が好ましく挙げられる。
本発明の定量方法で使用される各種プライマー及びプローブは、目的DNAの及び上述した内部標準プラスミドの塩基配列情報に基づいて、当業者において周知の技術及び手段により、適宜作製することができる。
本発明の定量方法において、被験試料中の各種DNAの検出に利用するPCR法については、その種類及び反応条件等は限定されず、公知の各種PCR法を適宜採用することができる。なお、本発明の定量方法では、前述したように、目的DNA及び内部標準プラスミドはそれぞれ異なるプライマー等を用いて増幅及び検出を行う。そのため、上記PCR法による検出は、目的DNAを対象とする反応系と、内部標準プラスミドを対象とする反応系とで、それぞれ別個に行うことが好ましい。
上記PCR法としては、例えば、外側プライマーセットを用いた第1段階目のPCRと、内側プライマーセットを用いた第2段階目のPCRとを行うネスティドPCR法において、第2段階目のPCRとしてリアルタイムPCR法を用いる方法が特に好ましい。以下に、当該方法について説明する。
第1段階目のPCRは、被験試料中の目的DNA又は内部標準プラスミドを鋳型(テンプレート)とし、当該鋳型に特異的に結合するプライマー(外側のプライマーセット)を用いて行う。
第1段階目のPCRにおける反応液組成(DNAポリメラーゼ、プライマー、dNTP、バッファ、テンプレート等)及び反応条件(熱変性、アニーリング、伸長等の温度及び時間)は、限定はされず、例えばテンプレート及びプライマーの種類等を考慮して、常法により適宜設定することができる。本発明においては、例えば、第1段階目のPCRのサイクル数を10〜30サイクルとすることが好ましく、より好ましくは20〜30サイクル、さらに好ましくは20〜25サイクル、特に好ましくは25サイクルである。第1段階目のPCRのサイクル数を上記範囲に設定することにより、例えば、目的DNAの少コピー数時の弁別能、初期濃度勾配の保存性、及びDNA増幅率の均一性を、従来法に比べて格段に向上させることができる等の優れた効果が得られる。
第2段階目のPCRは、第1段階目のPCRの増幅産物を鋳型とし、当該鋳型に特異的に結合するプライマー(内側のプライマーセット)を用いて、リアルタイムPCRを行う。
第2段階目のPCRで使用するプライマーは、第1段階目のPCRで使用したプライマー(外側のプライマーセット)の結合位置より内側の塩基配列に結合し得るように適宜設計されたものを用いる。詳しくは、第2段階目のPCRで使用する内側プライマーの結合位置の最も外側の塩基の位置が、第1段階目のPCRで使用する外側プライマーの結合位置の最も外側の塩基の位置より、例えば、10塩基以上内側であることが好ましく、より好ましくは15塩基以上、さらに好ましくは20塩基以上である。
リアルタイムPCR法は、公知の各種機器及びシステムを使用して実施することができる。例えば、Applied Biosystems 7900HT Fast、Applied Biosystems 7500 Fast、Applied Biosystems 7500、Applied Biosystems 7300、ABI PRISM 7700及びABI PRISM 7000 (いずれもApplied Biosystems製);LightCycler (Roche Diagnostics);iCycler iQ (Bio-Rad Laboratories) 等の機器及びシステムが好ましく利用できる。
本発明の定量方法では、まず被験試料中の目的DNA及び内部標準プラスミドについて、それぞれ所定の塩基配列領域を増幅し検出する。
具体的には、予め目的DNAを含む被験試料に所定量の内部標準プラスミドを含有させて、PCRに用いるテンプレートを調製する。内部標準プラスミドの含有量(使用量)は、例えば、被験試料に対して1×102〜1×105コピーとすることが好ましく、より好ましくは1×103〜1×105コピー、さらに好ましくは1×103〜1×104コピー、特に好ましくは1×103コピーである。内部標準プラスミドの含有量を上記範囲とすることにより、目的DNAの定量の再現性や確度が向上し、特に少量の目的DNAの定量に際して弁別性が鋭敏となる等の効果が得られる。
本発明の結核性髄膜炎の診断方法は、先に述べた通り、被験者から髄液を採取し、前述した本発明の定量方法を用いて、当該髄液中の結核菌DNAを検出することを特徴とする。また本発明は、上記のごとく結核菌DNAを検出する、結核性髄膜炎の検出方法を含むものでもある。
本発明の診断方法は、被験者から採取した髄液を対象として行うものである。髄液の採取方法は、限定はされず、医学的に公知の方法を適宜採用すればよいが、具体的には、最も一般的な手法として腰椎穿刺が挙げられる。その穿刺部位には、Jacoby線(左右の腸骨稜の最上端を結ぶ線)が第4腰椎棘突起に相当するので、その頭測、つまり第3〜4腰椎間腔を選択するのが最も好ましい。穿刺には腰椎穿刺用の19〜20ゲージの長い針を用いる。穿刺は被験者を側臥位として施行するのが原則であり、被験者の背面を消毒した後、穿刺針を慎重に刺入し、髄液圧を測定しつつ適量(2〜5 ml)の髄液を採取する。また、上記の操作は滅菌済みの手袋を装着し、すべて清潔操作で施行する。
被験者から採取した髄液は、滅菌済みの試験管やチューブ等に入れ、本発明の定量方法を用いて診断するまでは、約-20℃〜-80℃で冷蔵保存しておくことが好ましい。
本発明の診断方法では、採取した髄液を被験試料とし、本発明の定量方法を用いて結核菌DNAの有無を検出することを目的とするが、ここで、本発明の定量方法の詳細については、前述した説明を同様に適用することができる。
まず被験試料となる髄液からDNAを抽出する必要があるが、この際用いる髄液の量は、本発明の診断方法を実施1回あたり、200μl〜1,000μlであることが好ましく、より好ましくは500μlである。
本発明の結核菌DNA量のモニタリング方法は、先に述べた通り、結核性髄膜炎に罹患している被験者から髄液を採取し、前述した本発明の定量方法を用いて、当該髄液中の結核菌DNAの量をモニタリングすることを特徴とする。
本発明のモニタリング方法を用いれば、結核性髄膜炎の進行状況等、特に所望の治療を施した後(治療薬投与後など)の病状の経時的な推移を、容易に把握することができるため、より一層効果的かつ効率的な治療方法の選択及びアドバイス等が可能となるほか、患者にとっては精神的な安心感が得られ、早期回復に良い影響を与え得る点でも非常に有用である。
なお、被験者からの髄液の採取等について、及び、本発明の定量方法の詳細については、前述した説明を同様に適用することができる。
本発明の結核菌DNAの定量的検出用キットは、先に述べた通り、構成要素として、(i) 配列番号2に示される塩基配列からなるDNAを含む内部標準プラスミド、(ii) 配列番号4及び5に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の外側プライマーセット、(iii) 配列番号8及び9に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の内側プライマーセット、(iv) 配列番号6及び7に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の外側プライマーセット、(v) 配列番号10及び11に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の内側プライマーセット、(vi) 配列番号12に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる結核菌DNAの検出用のTaqMan(登録商標)プローブ、並びに (vii) 配列番号13に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる内部標準プラスミドの検出用のTaqMan(登録商標)プローブを含むことを特徴とする。
本発明のキットは、上記各構成要素以外に他の構成要素を含んでいてもよい。他の構成要素としては、例えば、DNAポリメラーゼ、各種バッファ、滅菌水、エッペンドルフチューブ、マルチウェルプラスチックプレート、フェノールクロロホルム、クロロホルム、エタノール、核酸共沈剤、実験操作マニュアル(説明書)等のほか、必要に応じ、PCRや蛍光検出等を行うことができる実験機器等も挙げることができる。
本実施例の記載中で引用している表1及び表2について、先に以下に示す。
結核菌 DNA の MPB64 領域 (MPT64) の塩基配列の一部 (239 塩基対(bp))を含むプラスミド ("Wild (W)" プラスミド) を TA クローニングTM 法にて作製した。即ち,プライマー WF1/WF2 (表1:配列番号4及び5) を用いた PCR 産物 (239 bp) を Microcon 100 カラムにて精製し,pCR2.1 ベクター (プラスミド) に インサートした。この 239 bp のDNA 断片を含む pCR2.1 ベクター(= W-プラスミド)を、TA クローニングTM キット (Invitrogen Corp, San Diego, CA, USA) を用いてサブクローニングした。抽出・精製した W-プラスミド は,インサートした DNA 断片の配列をABI PRISM 310 Genetic AnalyzerTM (Perkin Elmer Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) を用いて確認した。
上記の W-プラスミド を元に,インサートした DNA 断片の一部を人工的配列に置換した “new mutation (NM)” プラスミドを新規に作製し,これを内部標準として用いた。NM-プラスミドでは,外側と内側の フォワード/リバース プライマー と TaqMan(登録商標)プローブ の アニーリング 部位の計5カ所を全て人工的配列に置換した。この人工的配列への組み換え操作は,5'末端に人工的配列と制限酵素サイトを付加した 5 組のプライマー(表1及び下記を参照)を用いて段階的に行った (図1)。
Avr2 random forward primer-1 (Avr2-F1) (配列番号16)/Avr2 random reverse primer-1 (Avr2-R1) (配列番号17)
Avr2 random forward primer-2 (Avr2-F2) (配列番号18)/Avr2 random reverse primer-2 (Avr2-R2) (配列番号19)
Mlu1 random forward primer (Mlu1-F) (配列番号20)/Sal1 random reverse primer (Sal1-R) (配列番号21)
Sal1 random forward primer (Sal1-F) (配列番号22)/Mlu1 random reverse primer (Mlu1-R) (配列番号23)
まず,-80 ℃ で保存した患者髄液 500μl に独自に調製した細胞溶解 Buffer 500μl[20mM Tris-HCI (pH 8.0), 300mM NaCl, 0.8% ドデシル硫酸ナトリウム(SDS), Proteinase-K 0.5mg]を加え,65 ℃ の恒温槽で一晩インキュベートした。その後,この混合液 1,000μl を 500μl ずつ 2 本に分注し,一方をストック分として-20 ℃ で保存した。
従来,結核菌 DNA に特異的な塩基配列領域として,IS6110 insertion element (IS6110),65kDa heat shock protein (HSP) antigen (65kDa),MPB64 protein cording gene (MBT64),16S ribosomal RNA gene (16S rRNA) の 4 領域が知られており,この中で最も PCR 等で汎用されているのは IS6110 と 16S rRNA である。特に 16S rRNA は COBAS AMPLICOR M. tuberculosis detection Kit (Roche Diagnostic System Inc.) の標的配列として使用されている。
本実施例において,MPT64 に設定した プライマー 及び プローブ の配列と位置は,全て 表1と図1に示した。結核菌 DNA を増幅するための 2 組の プライマー は,外側が Outer wild forward primer (WF1) (配列番号4) と Outer wild reverse primer (WR1) (配列番号5)であり,内側が TaqMan(登録商標) inner wild forward primer (TqMn-WF2) (配列番号8)と TaqMan(登録商標) inner wild reverse primer (TqMn-WR2) (配列番号9)である。また,結核菌 DNA を検出するための TaqMan(登録商標)プローブ は,蛍光色素 VIC で標識されたTaqMan(登録商標) probe-wild-VIC (TqMn-W-VIC) (配列番号12) であり,内側の プライマー の間に設定されている。一方,内部標準である NM-プラスミド を増幅するための 2 組の プライマー は,外側が Outer mutation forward primer (MF1) (配列番号6) と Outer mutation reverse primer (MR1) (配列番号7) であり,内側が TaqMan(登録商標) inner mutation forward primer (TqMn-MF2) (配列番号10) と TaqMan(登録商標) inner mutation reverse primer (TqMn-MR2) (配列番号11) である。また,内部標準を検出するための TaqMan(登録商標)プローブ は,蛍光色素 6-carboxyfluorescein (FAM) で標識された TaqMan(登録商標) probe-mutation-FAM (TqMn-M-FAM) (配列番号13)であり,内側の プライマー の間に設定されている。結核菌 DNA と内部標準に対する プライマー と プローブ は,全て互いに塩基数,塩基組成は完全に同じであるが,配列のみが異なる様に設定されており,従って,結核菌 DNA と内部標準に対する 全ての プライマー と プローブ の アニーリング 効率は互いに等しいものと見なす事ができる。
first step PCR は,上述の内部標準を加えた髄液からの抽出産物 2μl を テンプレート として用い,外側の プライマー:WF1(配列番号4)/WR1(配列番号5) と MF1(配列番号6)/MR1(配列番号7) により,結核菌 DNA と内部標準の増幅をそれぞれ別々のチューブで行う。PCR 反応液の組成は,10×LA PCRTM Buffer II (Mg2+ free) 2μl, 2.5mM MgCl2, 200μM each dNTP mix, 0.2μM プライマー, Taq DNA polymerase 0.5U に テンプレート 2μl を加えた合計20μl とし,表2(a)に示す条件下で増幅を行った。
WR-QNRT-PCR 法における,標的 (結核菌) DNA の算定の原理を図2 に示す。WR-QNRT-PCR 法では,上記の如く,あらかじめコピー数を測定した内部標準 (NM-プラスミド:103 コピー) を加えた髄液から,内部標準と共に結核菌 DNA を抽出・精製し,この抽出産物 (2μl) を first step PCR で増幅した後,second step PCR を リアルタイムPCR (TaqMan(登録商標) PCR) とし,定量的解析を行う。この 2 段階の PCR の過程で,結核菌 DNA と内部標準は,アニーリング 効率が等しいと見なされる 2 組の プライマー により同一の反応条件下で増幅され,さらに,同様にアニーリング 効率が等しいと見なされる 2つのTaqMan(登録商標)プローブ により同時に検出・解析される。従って,結核菌 DNA と内部標準に対する抽出効率,増幅効率,検出効率は全て等しいものと見なすことができる。
X : W = 103 : M ∴ X = W×(103/M)
リアルタイムPCR (TaqMan(登録商標) PCR) を用いた DNA の定量的検出において最も重要なのは,その標準曲線の正確性である。ABI PRISM 7700 sequence detector systemTM では,標準曲線 は,対数表示された標準テンプレートのコピー数(初期コピー数 (starting copy number))に対応してプロットされたthreshold cycle number (=Ct値) から自動的に構築される。
WR-QNRT-PCR 法では,結核菌 DNA と内部標準を検出するための 2 本の特異的な標準曲線 が必要である。そこで,この 2 本の 標準曲線 の信頼性をそれぞれ検証するために以下の予備実験を行った。即ち,104-1010 コピー/2μl まで10 倍希釈毎に濃度調整したW-プラスミド とNM-プラスミド 2μlを標準テンプレート として用い,リアルタイム PCR を試行した。その際,全ての試行は duplicate で,且つ同一の反応条件下で5 回行った。
以上より,VIC,FAM 両方に対する 標準曲線 の信頼性は十分であり,実験中の各 プラスミド の希釈段階における誤差等は無視 (棄却) し得るものと判断した。
より広範(Wide)な検出レンジ(range)で,且つ,安定的に髄液中の微量の結核菌 DNA を定量的に検出するのに最適な反応条件を決定するために,以下の予備実験を行った。この予備実験では,結核菌 DNA の代用として既知の濃度の W-プラスミド を テンプレート として用い,内部標準である NM-プラスミド と共に様々に反応条件を変化させて PCR を行った (図4A)。また,全ての試行は duplicate で 5 回行った。この予備実験で測定したCt値データを統計解析する事で,反応条件の最適化を図った (図4A)。
1-105 コピー/2μl に 10 倍希釈毎に濃度を調製した W-プラスミド 2μl を テンプレート とし以下の予備実験を行った。
まず,first step PCR を施行せず,直接 リアルタイムPCR (TaqMan(登録商標) PCR) を行った場合について,少ないコピー数でも定量的検出が可能であるかどうかを検討した。この場合,増幅サイクル数を 60 まで上げたところ,W-プラスミド 1コピーでも定性的検出は可能であった (図4B)。ただし,1, 10, 100 コピー の間で,Ct値に殆ど差が無く (表3A),従って,増幅サイクル数を上げたとしても定量的検出は困難であった。
以上の結果から,first step PCR での最適な増幅サイクル数として,25サイクルを設定した。
1-105 コピー/2μl まで10 倍希釈毎に濃度を調製した W-プラスミド 2μl に加えて,それぞれ内部標準として 103,104,105 コピー/2μl の NM-プラスミド 2μl を テンプレート として用い,first step PCR を 25サイクルで施行した。各 first step PCR 産物2μl を テンプレート とし,second step PCR (TaqMan(登録商標) PCR) を施行した。その結果得られた,各コピー数 (103,104,105 コピー) 毎のNM-プラスミド に対する全ての Ct値データ (FAM) を表3Bに示す。
以上の結果から,内部標準の最適なコピー数として,NM-プラスミド 103 コピーを設定した。
WR-QNRT-PCR 法は,より広範な検出レンジで,且つ,安定的に髄液中の微量の結核菌 DNA を定量的に検出する事を目的としているため,結核菌 DNA と内部標準の両者がバランス良く増幅される事が必要である。従って,上記の予備実験では,W-プラスミド は少ないコピー数でも Ct値に有意差が在り,濃度勾配を保存しつつ増幅され,一方,内部標準である NM-プラスミド は,W-プラスミドのコピー数に影響されず,常に一定の Ct値をとる様に均一な増幅を示す事が要求される。上記の予備実験では,これらの要件をほぼ満たす様な,反応条件の最適化が図られ,原法より広い検出レンジ (1-105 コピー) での安定的な定量的検出を可能とする結果が得られた。これは,新規の内部標準プラスミド (NM-プラスミド) の導入により初めて実現し得た。WR-QNRT-PCR 法では,結核菌 DNA と NM-プラスミド は,アニーリング 効率は等しいが配列の全く異なる 2 組の プライマー により,別々のチューブもしくはウェルで増幅されるので,両者が増幅の過程で互いに干渉する事は全くない。従って,WR-QNRT-PCR 法では,first step PCR の最適サイクル数は 25サイクルと原法のそれ (35サイクル) より短く,それでいて,W-プラスミド (結核菌 DNA) の少コピー数時の弁別能 (表3A,図4C, 図4D) や初期濃度勾配の保存性 (図4E),加えて内部標準 (NM-プラスミド) 増幅時の均一性 (図4F, 図4G) は原法より格段に進歩・改善が得られている。
(1) 対象
臨床的に高度にTBM の疑われた 23 症例 から治療前に採取した,23 髄液サンプルを対象とした。加えて,このうちの 9 症例から経時的に採取し得た 36 髄液サンプルを抗結核薬治療の効果判定のために用いた。
一方,陰性コントロールとして,非TBM 29 症例 (細菌性髄膜炎 4 例,真菌性髄膜炎 3 例,ウィルス性髄膜炎 12 例,多発性硬化症 6 例,CNS ループス 1 例,中枢性悪性リンパ腫 1 例,肝不全 1 例,神経ベーチェット(Behcet's)病 1 例) から採取した 29 髄液サンプルを用いた。
本実施例において採用した TBM の臨床的診断基準は以下に示す通りである。
副項目(B):
(i) 髄液所見の異常 (リンパ球優位の細胞増多,糖低値 (<50 mg/dl),蛋白上昇 (<100 mg/dl),ADA 活性の上昇 (>10.0 IU/l),一般細菌の塗沫・培養陰性)。
(ii) 頭部 MRI 所見の異常 (脳底部髄膜の癒着・肥厚,水頭症,ガドリニウム増強効果を認める頭蓋内腫瘤 (結核腫) 等)。
(iii) 中枢神経系以外の臓器の結核症,或いは結核症の既往。
(iv) 抗結核薬治療が奏功。
(I) TBM 診断確定例:髄液の結核菌塗沫 又は 培養が陽性の症例。
(II) TBM 高度疑い例:髄液の結核菌塗沫・培養は陰性であるが,臨床的診断基準の主項目 (A) 全てと副項目 (B) を 3つ以上を満たす場合。
(III) TBM 低可能性例:上記の (I),(II) 以外の症例。
表4に全症例 (症例 1〜23) の臨床像の特徴,入院時 (治療前) の髄液所見,頭部 MRI 所見,治療内容,転帰をまとめて記載した。
上記の臨床的診断基準に基づき,全 23 症例を、7 例の TBM 診断確定例 (confirmed cases) と、16 例の TBM 高度疑い例 (highly probable cases)とに分類した。また,WR-QNRT-PCR 法で算定し得た髄液中の結核菌 DNA のコピー数 ( /250μl髄液) も、表4に全て記載した。
入院時 (治療前) に採取した髄液に対する,培養,Single PCR 法,Nested PCR 法及び WR-QNRT-PCR 法の成績を、表5に示す。
9 症例[図5A:症例8,図5B:症例9,図5C:症例10,図5D:症例11,図5E:症例12,図5F:症例13,図5G:症例14,図5H:症例15,図5I:症例20](全て TBM 高度疑い例) に対する経時的検討の結果のまとめを図5A〜Iに示す。抗結核薬治療中に採取した連続 36 髄液サンプルに対する結核菌培養,及び従来の Single PCR 法の結果は全て陰性であった。一方,Nested PCR 法と WR-QNRT-PCR 法の結果は,9 症例の全てで著明な経時的変化を示し,連続 36 髄液サンプル中,Nested PCR 法は 13 サンプル (36.1%) で,WR-QNRT-PCR 法は 19 サンプル (52.8%) でそれぞれ陽性を示した。
配列番号3:合成DNA
配列番号4:合成DNA
配列番号5:合成DNA
配列番号6:合成DNA
配列番号7:合成DNA
配列番号8:合成DNA
配列番号9:合成DNA
配列番号10:合成DNA
配列番号11:合成DNA
配列番号12:合成DNA
配列番号13:合成DNA
配列番号14:合成DNA
配列番号15:合成DNA
配列番号16:合成DNA
配列番号17:合成DNA
配列番号18:合成DNA
配列番号19:合成DNA
配列番号20:合成DNA
配列番号21:合成DNA
配列番号22:合成DNA
配列番号23:合成DNA
Claims (12)
- 定量の目的DNAを含む被験試料中に内部標準プラスミドを含有させ、前記試料中の内部標準プラスミドと目的DNAとをそれぞれPCR法により検出し、内部標準プラスミドの検出結果を指標として前記試料中の目的DNAを定量する方法であって、
内部標準プラスミドの検出に用いるプライマーの塩基配列は、目的DNAの検出に用いるプライマーの塩基配列とは異なるものであり、
内部標準プラスミドのプライマー結合領域の塩基配列は、当該プラスミドに対するプライマーのアニーリング効率と目的DNAに対するプライマーのアニーリング効率とが実質的に同じとなるように設計されたものである
ことを特徴とする、前記方法。 - 前記PCR法が、外側プライマーセットを用いた第1段階目のPCRと内側プライマーセットを用いた第2段階目のPCRとを行うネスティドPCR法において第2段階目のPCRとしてリアルタイムPCR法を用いる方法である、請求項1記載の方法。
- リアルタイムPCR法がTaqMan(登録商標)プローブ法である、請求項2記載の方法。
- 内部標準プラスミドの検出に用いるTaqMan(登録商標)プローブの塩基配列は、目的DNAの検出に用いるTaqMan(登録商標)プローブの塩基配列とは異なるものであり、
内部標準プラスミドのプローブ結合領域の塩基配列は、当該プラスミドに対するTaqMan(登録商標)プローブのアニーリング効率と目的DNAに対するTaqMan(登録商標)プローブのアニーリング効率とが実質的に同じとなるように設計されたものである、
請求項3記載の方法。 - 被験試料中の内部標準プラスミドの含有量が1×102〜1×104コピーである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 第1段階目のPCRのサイクル数が10〜30サイクルである、請求項2〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 被験試料がヒトの髄液を含有するものである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 目的DNAが結核菌DNAである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 内部標準プラスミドが配列番号2に示される塩基配列からなるDNAを含むプラスミドであり、
結核菌DNAの検出用の外側プライマーセットが配列番号4及び5に示される塩基配列からなり、内側プライマーセットが配列番号8及び9に示される塩基配列からなるものであり、
内部標準プラスミドの検出用の外側プライマーセットが配列番号6及び7に示される塩基配列からなり、内側プライマーセットが配列番号10及び11に示される塩基配列からなるものである、
請求項8記載の方法。 - 結核菌DNAの検出用のTaqMan(登録商標)プローブが配列番号12に示される塩基配列に蛍光色素が結合されたものであり、
内部標準プラスミドの検出用のTaqMan(登録商標)プローブが配列番号13に示される塩基配列に蛍光色素が結合されたものである、
請求項9記載の方法。 - 結核性髄膜炎に罹患している被験者から髄液を採取し、請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法を用いて、当該髄液中の結核菌DNAの量をモニタリングする方法。
- 配列番号2に示される塩基配列からなるDNAを含む内部標準プラスミド、
配列番号4及び5に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の外側プライマーセット、配列番号8及び9に示される塩基配列からなる結核菌DNAの検出用の内側プライマーセット、
配列番号6及び7に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の外側プライマーセット、配列番号10及び11に示される塩基配列からなる内部標準プラスミドの検出用の内側プライマーセット、
配列番号12に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる結核菌DNAの検出用のTaqMan(登録商標)プローブ、並びに
配列番号13に示される塩基配列に蛍光色素が結合してなる内部標準プラスミドの検出用のTaqMan(登録商標)プローブ
を含む、結核菌DNAの定量用キット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006276329A JP4989177B2 (ja) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | 被験試料中のdnaの定量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006276329A JP4989177B2 (ja) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | 被験試料中のdnaの定量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008092826A JP2008092826A (ja) | 2008-04-24 |
JP4989177B2 true JP4989177B2 (ja) | 2012-08-01 |
Family
ID=39376357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006276329A Expired - Fee Related JP4989177B2 (ja) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | 被験試料中のdnaの定量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4989177B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4936419B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2012-05-23 | 学校法人日本大学 | Dnaの定量的検出方法 |
-
2006
- 2006-10-10 JP JP2006276329A patent/JP4989177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008092826A (ja) | 2008-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2689306C (en) | A novel method for simultaneous detection and discrimination of bacterial, fungal, parasitic and viral infections of eye and central nervous system | |
CN109321679B (zh) | 检测乙肝病毒rcDNA和/或cccDNA的寡核苷酸组合物、试剂盒和方法及用途 | |
US8377656B2 (en) | Compositions and methods for detecting Cryptococcus neoformans | |
JP4936419B2 (ja) | Dnaの定量的検出方法 | |
JP4377375B2 (ja) | 病原性生物の多重分析検出 | |
US20240132962A1 (en) | Genetic test kit for detecting thalassemia | |
US20110287428A1 (en) | Neisseria gonorrhoeae detection | |
US20110287965A1 (en) | Methods and compositions to detect clostridium difficile | |
WO2023279042A2 (en) | Compositions and methods for detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 variants | |
US10939868B2 (en) | Method of predicting rapid progression of fibrosis and therapy and reagents therefor | |
CN111020042A (zh) | 检测a族链球菌的组合物及方法 | |
JP3194943B2 (ja) | クリプトコックス・ネオホルマンスの検出に用いる核酸プローブおよび方法 | |
JP4989177B2 (ja) | 被験試料中のdnaの定量方法 | |
WO2011068218A1 (ja) | 爪白癬の起因菌の同定用キットおよびその同定方法 | |
CN114438238A (zh) | 检测感染性心内膜炎病原体的引物及数字pcr试剂盒 | |
US11104946B2 (en) | DNA sequences related to diagnosis and treatment of systemic inflammatory response syndrome | |
WO2021188186A2 (en) | Detection of gene polymorphisms | |
TWI306508B (ja) | ||
CN111712583A (zh) | 使用多拷贝基因诊断恙虫病的方法 | |
TWI829268B (zh) | 用以檢測麴菌感染的套組及方法 | |
KR102562955B1 (ko) | 폐 기능 저하 위험 예측용 단일염기다형성 및 이의 용도 | |
CN112226525B (zh) | 重症肌无力诊断用试剂 | |
WO2011103532A1 (en) | Primer sequences for amplification of sea otter genes, and methods of use thereof | |
US20240352524A1 (en) | Pcr kit for diagnosing asthma or asthma exacerbation and method for providing information for diagnosing asthma or asthma exacerbation by using same | |
RU2688208C1 (ru) | Способ прогнозирования развития сахарного диабета 2 типа у населения башкортостана |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20091009 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20091102 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20091102 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120313 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120410 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |