JP5670207B2 - 凝集反応による液体培地中の微生物のリアルタイム検出のための方法 - Google Patents
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- C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
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Description
微生物学の分析は、できる限り短時間に結果を得るための正確な手段を必要とする。
医療分野では、感染のリスクを予測して診断することが必要である:より迅速且つより正確な診断は、患者の治療により効果的であり、伝染のリスクをより最小限に抑えられる。該アプローチは、動物の健康のためも同様である。
食品加工分野でも、仕様は同一である。しかしながら、これらの仕様は、病原微生物とそれらの毒素との間で区別され、この検査は、市販の製品、非病原性の微生物に適用され、生の製品から最終製品までの、全てのつながりに沿った製造工程、及び発酵のような技術的関心のバクテリアの品質のインジケータとして使用される。推定される混入物の迅速且つ正確な検出は、それらについてテストすること、次に補正処置を始めることを可能にする。
前濃縮/濃縮段階は、当業者には有名な選択的又は非選択的培養培地を必要とする。従来の培地の調合に基づく使用準備済みの培養培地は、しばしば液体形態で市販されている。
検出段階は、調査されている微生物の代謝特性の証明に基づく。従来は特異的な酵素基質が使われる。これらの酵素基質は、通常は、2つの部分、標的部分と呼ばれる、明らかにされる酵素活性に特異的な第1の部分、及び標識部分とも呼ばれる、標識として働く第2の部分であって、通常はクロロフォアまたはフルオロフォアを構成する部分からなる。これらの基質の選択によって、反応があるか否かに応じて、微生物の性質を特徴づけるか、又は微生物のさまざまなグループを区別することが可能である。したがって、呈色又は蛍光の出現または消失は、微生物の属または種類のシグネチャーとなる。この点に関しては、発色性培地の使用は、調査されている微生物の同時検出及び同定を可能にする。それはプロセスを単純化するものであり、結果を得るための時間を短縮する。具体的な例として、出願人のChromID(登録商標)培地を挙げることができる。これらの発色性培地は、調査されている微生物のために特異的な代謝特性、例えば大腸菌のためのβ‐グルクロニダーゼ酵素活性の検出に基づく。しかしながら、いくつかの微生物、又はいくつかの亜型(たとえば大腸菌O157:H7)は、いかなる特異的な酵素活性をも呈さず、そのため発色性培養培地を使用して検出することができない。
従って、考慮される従来技術からみて、濃縮、検出及び正確な同定の工程を結合する方法は欠如している。具体的には、上記の方法は、迅速性、特異性及び感受性を一つにする。
より詳細には、本発明は、第1に、試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出して同定する方法であって、
a)コンテナ中で、微生物の増殖および/または検出を可能にする培地、前記試料及び感作された固体支持体を接触させること;
b)その全体を微生物の増殖および/または検出を促進する温度に供すること;
c)工程b)が完了したときに、リアルタイムで、前記培養培地において、微生物の存在を示しているか、又は前記微生物が検出された場合に前記存在を確認する、凝集の出現を観察する工程を含む方法に関する。
a)コンテナ中で、微生物の増殖および/または検出を可能にする培地、前記試料及び感作された固体支持体を接触させること;
b)その全体を微生物の増殖および/または検出を促進する温度に供すること;及び
c)工程b)が完了したときに、リアルタイムで、前記培養培地において、微生物の同定を可能にするか、又は前記微生物が同定された場合に前記同定を確認することを可能にする、凝集の出現を観察する工程を含む方法に関する。
a)コンテナ中で、微生物の増殖および/または検出を可能にする培地、前記試料及び感作された固体支持体を接触させること;
b)その全体を微生物の成長および/または検出を促進する温度に供すること;及び
d)工程b)が完了したときに、リアルタイムにおいて、微生物の同定を補足すること可能にする凝集の出現を観察する工程を含む方法に関する。
単一のコンテナにおける、これらのさまざまな手段の組合わせた使用は、時間及び操作の両方を節約することを可能にし、故に、後者の場合は偽陽性につながる取扱者または試料の混入を制限する。更に、本発明の実施は、自動化されることができる。また、時間の節約が、2つの工程を単一工程へ組合わせること、上記の確認技術のようなエンドポイントではもはやなく、リアルタイムで凝集を検出することにつながることに注目されたい。
より詳細には、検出と同定の2つの方法は、好ましくは、呈色または蛍光の出現または消失を使用することができる。さらに、本発明の課題である全ての方法では、有利には、凝集反応は、呈色または蛍光の出現または消失によって示されることができる。
好ましくは、コンテナは、マイクロプレート、マイクロキュプル、マイクロチューブ、キャピラリー又はマルチウェルカードから構成されるグループから選択される。
有利には、本発明の課題である方法は、更に微生物を計数する工程を含むことができ、好ましくは出願人の欧州特許第1105457号に説明されている最確数方法による。
ある特定の実施態様によれば、工程c)で実施される凝集反応は、抗原抗体反応を示す免疫凝集反応である。
別の特定の実施態様によれば、工程c)で実施される凝集反応は、バクテリオファージ−細菌反応である。より詳細には、それは、バクテリアの種類に特異的なファージの組換えタンパク質と、対応するバクテリアの分子との間の反応である。上記の相互作用は、欧州特許第1198713号に記載されている。
別の特定の実施態様によれば、工程c)で実施される凝集反応は、リガンド/抗リガント反応である。
別の特定の実施態様によれば、上で記載されている実施態様のうちの1つによる工程c)で実施されている凝集反応のリアルタイム検出は、凝集の出現の前に沈降を検出することを可能にすることができる。
-コンテナ;
-選択的又は非選択的培養培地であって、場合により、検出される微生物の属又は種の代謝に特異的な基質を含む培養培地;及び
-感作された固体支持体
を含む。
有利には、コンテナは、マイクロプレート、マイクロキュプル、マイクロチューブ、キャピラリーまたはマルチウェルカードから構成されるグループから選択される。
第1の好ましい実施態様によれば、感作された支持体は、固体支持体−抗原複合体または固体支持体−抗体複合体である。
第2の好ましい実施態様によれば、前記感作された支持体は、固体支持体-リガンド複合体または固体支持体-抗リガンド複合体である。リガンドは、バクテリオファージの全部または一部を含みことができる。
本発明に係る診断キットは、更に少なくとも一つの発色性又は蛍光性の化合物を含むことができる。
最後に、本発明の最後の課題は、試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出および/または同定するための本発明の診断キットの使用に関する。
食物起源の試料には、非網羅的に、乳製品(ヨーグルト、チーズなど)の、肉の、魚の、卵子の、果物の、野菜の、水のまたは飲物(牛乳、果汁、ソーダ等)の試料を挙げることができる。食物起源のこれらの試料は、更に調製された料理またはソースに由来してもよい。最後に、食物試料は、例えば動物飼料、特に動物の餌に由来してもよい。
さらに、例えば表面、水又は空気から取られた試料のような環境に関連した試料を挙げることが出来る。
臨床起源の試料は、採取された体液(全血液、血清、血漿、尿、脳脊髄液)試料、採取されたふん便試料、鼻、のど、皮膚、損傷、器官、組織又は単離された細胞などからの取り出された試料に対応することができる。
本発明において、「微生物」なる用語は、グラム陽性菌またはグラム陰性菌、イースト、さらに一般的にいえば、肉眼に見えない単細胞生物をカバーし、それらは実験室において取り扱うことができ、増やすことができる。
通常は、培養培地は、直接的または間接的に検出可能な信号によって、標的微生物の代謝活性又は酵素活性を検出するため基質を更に含むことができる。直接的検出のために、この基質は標識として働く部分に連結されることができ、それは蛍光性でも発色性でもよい。間接的検出のために、本発明に係る培地は、基質の消費によって誘導されるpHの変異に感受性があるpH指示薬を更に含むことができ、標的微生物の増殖を明らかにする。前記pH指示薬は、クロロフォアまたはフルオロフォアであってもよい。クロロフォアの例として、ニュートラルレッド、アニリンブルー及びブロモクレゾールブルーを挙げることができる。フルオロフォアは、例えば4‐メチルウンベリフェロン、アミノクマリン誘導体及びレゾルフィン誘導体を含む。
本発明の目的において、調査されている微生物の同定は確認されるべきであり、その代謝特性について調査することによって実施される場合がある。この確認は、凝集反応の使用によってできる。
凝集反応をを実施するための、当業者にしられている様々な方法の何れか一つが使用される。固体支持体は、天然材料、場合により化学的に修飾される合成材料から、特にラテックス、ポリ(塩化ビニル)、ポリエチレン、ポリスチレン又はポリアクリラート種のポリマー、及びスチレンを主とするそれらの種のコポリマーから選択される、上記の固体支持体が粒子の形態であってもよい。
「抗原」なる用語は、免疫応答を介した合成を誘導した抗体によって認識されることができる化合物を示す。
「抗体」なる用語は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体を含み、抗体は遺伝子組換え及び抗体断片によって得られる。
ファージまたはバクテリオファージは、バクテリアだけを感染させるウイルスである;また、それらは細菌ウイルスと呼ばれている。凝集反応において、それらは大きな特異性と大きな感受性を有する所与の菌株または種を認識するそれらのタンパク質のために使われる。
固体支持体に対する結合性は、直接的または間接的な固定化に対応することができる:「直接的固定化」なる用語は、共有原子価または受動的な吸着による結合性を意味することを目的とする;直接的固定化は、前記固体支持体に化学的に結合したリガンドによって実施されうる。「間接的固定化」なる用語は、抗原、抗体またはファージ(より広義には、機能的化合物)に結合したリガンドと、抗リガンドまたは固体支持体結合した相補的リガンドとの間のリガンド/抗リガンド相互作用を意味することを目的とする。
(1)培地に始めから存在する蛍光を吸収する着色したラテックスの堆積による蛍光の出現の検出;
(2)着色したラテックス粒子と潜在的に着色したマトリックスとを混ぜ合わせることによる色相の変化の検出;
(3)培地の拡散蛍光の消失につながる、蛍光性ラテックス粒子の凝集反応による蛍光の濃度;
(4)培地に存在する着色したラテックスの堆積による色の消失
を非網羅的に挙げることができる。
2工程に記載された、培養/同定の操作、次にエンドポイントでの凝集は、本発明によれば、単一工程に組合せることができ、特異的な凝集反応がリアルタイムで検出される。例証として、食物由来の試料において、リステリア菌(セロタイプ4b)の同定が可能であることを挙げることができる:リステリア‐モノサイトゲネスの検出は、この細菌の代謝に特異的な一つ以上の基質を含んでいる培地を使用して、実施されることができ、セロタイプ4bの同定は凝集反応によって同時に実施され、リアルタイムで検出される。
ある特定の実施例では、本発明は、マイクロプレート、マイクロキュプル、マイクロチューブ、キャピラリー等のコンテナ中で実施することができる。
有利には、本発明による方法は、出願人によって開発された、TEMPO(登録商標)型の自動化微生物試験器と組合わせて実施されてもよく、場合により検出した微生物の計測を可能にしてもよい。
この分析の目的は、出願人によって市販されているTEMPO(登録商標)システムを使用して、大腸菌種を酵素的に、大腸菌O157を免疫学的に同時に計測することである。
(手順)
工程1:分析される試料のアリコートによる反応培地の再懸濁:
反応培地は、
-大腸菌種に特異的な酵素基質;4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルクロニド(Biosynth ref.M-5700):T0、50mg/lにおいて非蛍光(0.1mg/lと1000mg/lとの間で変化できる);
-ラテックス粒子(Oxoid,ref.DR0620M)、青色、大腸菌O157に特異的な抗体によって感作されたもの、1%の乾燥エキストラクト(0.1%と10%との間を変化することができる);
-栄養ベース:濃度10g/lのペプトン;
-インヒビター・システム:濃度1.5g/lの胆汁酸塩
を含む。
計数を実施する観点から、試料中(例えば、4mlの主要供給水)の中に再懸濁される反応培地は、次にTEMPO(登録商標)カードに組み込まれる。
カードのインキュベーション前に、後者のウェルは青色で非蛍光である。
TEMPO(登録商標)カードは、次に24時間37℃でインキュベートされる。このインキュベーションの間、抗大腸菌O157抗体により感作された粒子の凝集の反応及び酵素反応(大腸菌に特異的な基質の分解)は、TEMPO(登録商標)カードのウェルに存在する標的バクテリアの場合には、バクテリアの増殖と同時に起こる。
大腸菌O157についての陽性反応:抗大腸菌O157抗体/大腸菌O157細胞複合体の形成があり、ラテックス粒子の凝集を結果として生じ、続いて青色の呈色反応の消失、続いてウェルの底に青色の沈殿を形成する。
大腸菌種について陽性の反応:大腸菌種による基質の分解後の陽性ウェルにおける蛍光の出現(蛍光性の4-メチルウムベリフェロン分子の放出)
大腸菌種について陽性であり、大腸菌O157について陰性のウェル:蛍光性及び青色。
大腸菌種及び大腸菌O157について陽性のウェル:蛍光性及び無色(+ウェルの底における青色の沈殿)。
大腸菌種及び大腸菌O157について陰性のウェル:非蛍光性及び青色。
次に、大腸菌O157と大腸菌種について陽性であるウェルは、試料の1グラムごとの、大腸菌O157及び大腸菌種のコロニー形成単位(CFU)の数を、MPN表(内部アルゴリズム)により測定するために、計数した。
乳房炎は、多少ともこのバイオトープに適しているバクテリアによる乳房の感染症に結果としてなる。複数のバクテリアがこの種の感染症の原因となっており、2つの群に分類される:乳房リザーバ・バクテリア(例えば黄色ブドウ球菌、ストレプトコッカス種)と環境バクテリア(例えば大腸菌、クレブシェラ種)。
テストの原理:標的のバクテリアの細胞(すなわち黄色ブドウ球菌、ストレプトコッカス種、大腸菌、クレブシェラ種)の液体培地の懸濁液では、感作された粒子の凝集反応によって、乳房炎の場合のバクテリアの起源が特徴づけられる。
(手順)
工程1:分析される(例えば牛乳)試料のアリコートによる反応培地の再懸濁:
テストは、反応培地を含む4つのウェルを含むストリップの形態である。
反応培地の組成物は、以下である:
-標的に特異的なバクテリオファージタンパク質および/または抗体(Ab)によって感作された青色の粒子:黄色ブドウ球菌(ウェルNo.1)、ストレプトコッカス種(ウェルNo.2)、大腸菌(ウェルNo.3)、クレブシェラ種(ウェルNo.4);
-栄養ベース:緩衝化ペプトン水(Ref. bMx 51094)。
各ウェルは、500μlの試料によって再懸濁される。
インキュベーション(反応の欠如)前のストリップの最初の状態:ストリップの全てのウェルは青色であり、凝集及び抗標的で感作された青色の粒子のT0における堆積の欠如を与えた(図1を参照)。
次に、ストリップは37℃で4時間から16時間インキュベートされた。このインキュベーションの間、研究される乳房炎の原因となる標的のバクテリアによって汚染があった場合、バクテリアの増殖と同時に、抗標的感作された粒子の凝集反応が生じる。
陽性反応:ラテックス粒子(ウェルの底で沈殿を形成する)の凝集反応を結果として生じ、関係するウェルの青色の消失に結果としてなるバクテリオファージタンパク質/細菌または抗体/細菌性抗原の形成。さまざまなケースが想定できる:
-乳房炎が黄色ブドウ球菌による場合には、青色の呈色反応の消失はウェルNo.1(参照図2)で生じる。
-乳房炎がストレプトコッカス種による場合には、青色の呈色反応の消失はウェルNo.2(参照図3)で生じる。
-乳房炎が大腸菌による場合には、青色の呈色反応の消失はウェルNo.3(参照図4)で生じる。
-乳房炎がクレブシェラ種による場合には、青色の呈色反応の消失はウェルNo.4(参照図5)で生じる。
この解析の目的は、出願人によって市販されているTEMPO(登録商標)システムを使用して、組換えファージタンパク質によって感作された粒子の凝集反応により、免疫学的にサルモネラを計数することである。
(手順)
工程1:抗サルモネラ菌B D1ファージタンパク質の吸着
この工程は、粒子の表面でファージタンパク質を吸着することからなる:
-対照標準:抗−B−D1ファージタンパク質2.67mg/ml、
-使用するラテックス、Polymer Laboratoriesにより供給される、平坦な蛍光性黄色のPL FYバッチCD222:311nm。
ファージタンパク質は、20mMのリン酸緩衝液(pH7.2)中、濃度140μg/mlで吸着される。テスト量は、200μlである。
ラテックス粒子は、5mg/mlの一部分として培地に導入される。
吸着は回転車輪上の振動で15時間、実施される。
吸着率のテスト:
-試料50μlの遠心及び上清の回収;
-BCAタンパク質アッセイ方法による上清のアッセイ;
-収率は標準曲線及びこの試験に使用されたファージタンパク質の初期濃度に比較により計算される。
この収率は73%である。
粒子のサイズは、粒径分析計で測定される。
PL FYラテックスについて311nmであり、粒子-ファージ・タンパク質複合体について315nmである。
反応培地は、以下を含む:
-3.5mlの栄養ベース:濃度10g/lのペプトン;
-50CFUのバクテリアのサルモネラ・バレイリー 06.03.927 IM1272:C1を含む試料:
-0.5%の乾燥エキストラクトでサルモネラ特異的ファージ・タンパク質によって感作された、0.5mlの蛍光性ラテックス粒子。
次に、反応培地は、計測を実施する趣旨で、TEMPO(登録商標)カードに組み込まれる。
カードのインキュベーション前に、後者のウェルは蛍光性である。
次にTEMPO(登録商標)カードは、24時間37℃でインキュベートされる。このインキュベーションの間、TEMPO(登録商標)カードのウェルに存在する標的バクテリアの場合には、抗−B−D1ファージ・タンパク質によって感作された粒子の凝集反応が、バクテリアの増殖と同時に起こる。
サルモネラ・ベイリーについて陽性の反応:ファージ・タンパク質/サルモネラ・ベイリー細胞の複合体形成があり、ラテックス粒子の凝集反応と沈降に結果としてなる。従って、関係するウェルの底の蛍光の濃度及び読みとり窓の蛍光の消失が観察される。
陰性反応:蛍光は、ウェル中で均質なままである。
次に、陽性のウェルが計数され、MPN表(内部アルゴリズム)により、試料1グラムにつき、サルモネラ・ベイリー06.03.927 IM1272:C1のコロニー形成単位(CFU)の数が測定される。
計数の結果は、理論上50CFUによれば、11CFU/ml、すなわち44CFUである。
Claims (18)
- 食物、環境又は臨床起源の試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出する方法であって、
a)コンテナ中で、微生物の増殖および検出を可能にする培養培地、前記試料および感作された固体支持体を接触させる工程と;
b)その混合物を微生物の増殖および検出を促進する温度に供しながら、
リアルタイムで、前記培養培地において、微生物の存在を示している凝集の出現を観察するか、又は前記微生物が検出された場合に前記存在を確認する工程を含み、工程a)及びb)が単一のコンテナ中で実施される方法。 - 食物、環境又は臨床起源の試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出して同定する方法であって、
a)コンテナ中で、微生物の増殖および同定を可能にする培養培地、前記試料および感作された固体支持体を接触させる工程と;
b)その混合物を微生物の増殖および同定を促進する温度に供しながら、
リアルタイムで、前記培養培地において、微生物の同定を可能にするか、又は前記微生物が同定された場合に前記同定を確認することを可能にする、凝集の出現を観察する工程を含み、工程a)及びb)が単一のコンテナ中で実施される方法。 - 食物、環境又は臨床起源の試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出して同定する方法であって、
a)コンテナ中で、微生物の増殖および同定を可能にする培養培地、前記試料および感作された固体支持体を接触させる工程と;
b)その混合物を微生物の増殖および同定を促進する温度に供しながら、
リアルタイムで、微生物の同定を補足することを可能にする凝集の出現を観察する工程を含み、工程a)及びb)が単一のコンテナ中で実施される方法。 - 培養培地における検出または同定が、呈色または蛍光の出現または消失を使用する、請求項1から3の何れか一項に記載の方法。
- 凝集反応が呈色または蛍光の出現または消失によって示される、請求項1から4の何れか一項に記載の方法。
- 単一のコンテナが、マイクロプレート、マイクロキュプル、マイクロチューブ、キャピラリーまたはマルチウェルカードから構成されるグループから選択される、請求項1から5の何れか一項に記載の方法。
- 微生物を計数する工程を更に含む、請求項1から6の何れか一項に記載の方法。
- 凝集反応が抗原-抗体反応を実施する、請求項1から7の何れか一項に記載の方法。
- 凝集反応がファージ-バクテリア・タンパク質反応を実施する、請求項1から7の何れか一項に記載の方法。
- 凝集反応がリガンド/抗リガンド反応を実施する、請求項1から7の何れか一項に記載の方法。
- 請求項1から10の何れか一項に記載の方法を実施するための微生物診断キットであって、
-コンテナ;
-選択的又は非選択的培養培地であって、場合により、検出される微生物の属又は種の代謝に特異的な基質を含む培養培地;および
-感作された固体支持体を含むキット。 - 単一のコンテナは、マイクロプレート、マイクロキュプル、マイクロチューブ、キャピラリーまたはマルチウェルカードから構成されるグループから選択される、請求項11に記載の診断キット。
- 前記感作された支持体が固体支持体-抗原複合体又は固体支持体-抗体複合体である、請求項11又は12に記載の診断キット。
- 前記感作された支持体が固体支持体-リガンド複合体又は固体支持体-抗リガンド複合体である、請求項11又は12に記載の診断キット。
- リガンドがバクテリオファージの全部または一部を含む、請求項14に記載の診断キット。
- 少なくとも一つの発色性又は蛍光性の化合物をさらに含む、請求項11から15の何れか一項に記載の診断キット。
- 試料中に存在する可能性がある少なくとも一つの微生物を検出及び/又は同定するための、請求項11から16の何れか一項に記載の診断キットの使用。
- 工程b)の混合物が4から96時間の期間、微生物の増殖および検出を促進する温度に供される、請求項1から3の何れか一項に記載の方法。
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