JP7272202B2 - 標的核酸の検査方法および検査装置 - Google Patents
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Description
核酸の増幅法としては、代表的なポリメラーゼ連鎖反応(以下、PCRと称する場合がある)を利用するPCR法の他、転写-逆転写協奏反応(以下、TRCと称する場合がある)法、転写媒介性増幅(以下、TMAと称する場合がある)法、核酸配列ベース増幅(以下、NASBAと称する場合がある)法、ループ媒介性等温増幅(以下、LAMPと称する場合がある)法、Sスマート増幅プロセス(以下、MAPと称する場合がある)法、等温キメラプライマー開始核酸増幅(以下、ICANと称する場合がある)法などが知られている。
下記(1)から(5)の工程を含む標的核酸の検査方法に関する。
(1)標的核酸を含む検体と陽性コントロール核酸を混合し前記検体と陽性コントロール核酸の検体混合物を得る工程(1)
(2)前記検体混合物を、界面活性剤を含むPCR緩衝液と混合し緩衝液混合物を得る工程(2)
(3)前記緩衝液混合物の一部をDNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物に添加する工程(3)
(4)前記緩衝液混合物の一部をDNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物に添加する工程(4)
(5)前記工程(3)および(4)の結果生成したPCR産物を検出する工程(5)
(1)陽性コントロール核酸を備えた検体採取容器
(2)界面活性剤を含むPCR緩衝液を備えたPCR反応液容器
(3)DNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物を備えたPCR反応コントロール容器
(4)DNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物を備えた少なくとも1以上のPCR反応容器
本発明における標的核酸とは、被検試料中から検出または定量を行う対象となる核酸を意味し、後述する工程でPCRプライマー対を用いた核酸増幅反応により増幅される領域の核酸を意味する。
1.疾患の原因または増悪と関連する遺伝子等(非コード領域も含む)またはその一部またはそれらの転写産物
2.疾患の発症により異常発現する遺伝子等(非コード領域も含む)またはその一部またはそれらの転写産物
3.疾患の発症リスクと関連する遺伝子等(非コード領域も含む)またはその一部またはそれらの転写産物
上記遺伝子等の具体例として、疾患の原因等となり得るウイルス、細菌、真菌、原虫の遺伝子等が挙げられる。
ハウスキーピング遺伝子としては、TATA-binding protein(以下、TBPと称する場合がある)遺伝子、glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(以下、GAPDHと称する場合がある)遺伝子、β-アクチン遺伝子、β2-マイクログロブリン遺伝子、hypoxanthine phosphoribosyl transferase 1(以下、HPRT 1と称する場合がある)、18SrRNA遺伝子、5-aminolevulinate synthase(以下、ALASと称する場合がある)遺伝子、βグロンビン(β-globin)遺伝子、Glucose-6-phosphate dehydrogenase(以下、G6PDと称する場合がある)遺伝子、β-glucuronidase(以下、GUSBと称する場合がある)遺伝子、importin8(以下、IPO8と称する場合がある)遺伝子、porphobilinogen deaminase(以下、PBGDと称する場合がある)遺伝子、phosphoglycerate kinase 1(以下、PGK1と称する場合がある)遺伝子、peptidylprolyl isomerase A(以下、PPIAと)遺伝子、ribosomal protein L13a(以下、RPL13Aと称する場合がある)遺伝子、ribosomal protein large P0(以下、RPLP0と称する場合がある)遺伝子、succinate dehydrogenase subunit A(以下、SDHAと称する場合がある)遺伝子、transferrin receptor(以下、TFRCと称する場合がある)遺伝子、3-monooxygenase/tryptophan 5-monooxygenase activationprotein, zeta(以下、YWHAZと称する場合が)遺伝子などが挙げられる。
前房水および硝子体など標的核酸を含む検体は、界面活性剤を含むPCR緩衝液と混合することにより、標的核酸の溶解がPCR中に促進されると考えられる。PCR緩衝液に含まれる界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤または非イオン界面活性剤を選択することができる。好ましくは、非イオン界面活性剤であり、検体との混合時に0.05~5%(w/v)であることが好ましい。
工程(3)で用いられる陽性コントロール核酸は工程(1)で添加した陽性コントロール核酸と同じでも異なっていてもよいが、方法の簡便性の観点から同じ核酸を用いる方が好ましい。工程(3)で用いられる陽性コントロール核酸の具体例は上述と同じものが挙げられる。
PCR反応コントロール核酸は検体が由来する生物種、または標的核酸が由来する生物種から、予め抽出、増幅させたものでもよいし、別途、異なる生物種から抽出したものでもよい。またPCR反応コントロール核酸は人工的に合成した核酸であってもよい。
ハウスキーピング遺伝子としては、上記陽性コントロール核酸と同じ核酸が例示できるが、陽性コントロール核酸とは異なる核酸を用いるのが、検体が正しくPCR反応用固体組成物に添加されたことを確認するという観点から好ましい。
PCR産物を検出する方法は、例えば、アガロースゲルを用いた電気泳動法、熱融解曲線による検出、蛍光検出等の方法が挙げられる。また検出の迅速性の観点からリアルタイム測定と呼ばれる検出方法が好ましい。
(1)陽性コントロール核酸を備えた検体採取容器
(2)界面活性剤を含むPCR緩衝液を備えたPCR反応液容器
(3)DNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物を備えたPCR反応コントロール容器
(4)DNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物を備えた少なくとも1以上のPCR反応容器
上記検査用キットは、ごく少量の検体を採取し、上述した各工程に従って複数の標的核酸を検査する場合に、効率的に検査を行うことを可能とする。
標的核酸を含む検体を上記検体採取容器に必要量滴下することで検体と陽性コントロール核酸の検体混合物が得られる。少量の検体で標的核酸を検査でき、かつヒューマンエラーを抑制する観点から、検体採取容器は一つであることが好ましい。
前記検体採取容器で得られた検体混合物をPCR反応容器に必要量滴下することで、緩衝液混合物を得ることができる。操作の煩雑さを抑制する観点から、PCR反応容器は一つであることが好ましい。
PCR反応コントロール容器は1つでも2以上でもよい。操作の簡便性の観点から、PCR反応コントロール容器は1つであることが好ましい。一方、PCR反応の結果をより確度の高いものとするという観点から、PCR反応コントロール容器は2つ以上が好ましい。標的核酸の種類の数、検体の量等からPCR反応コントロール容器の数は適宜設定される。また上記PCR反応コントロール容器は、上述のPCR増幅産物を蛍光検出するための1種または2種以上の蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドプローブを含むPCRコントロール用固体組成物を含んでいてもよい。
PCR反応容器は、標的核酸の種類の数、PCR反応用固体組成物に含まれるPCRプライマー対の種類の数によって、適宜、設定される。
各容器に使用されるものとしては、複数のチューブを連結したチューブストリップが挙げられ、ウェルが連結されたチューブストリップが好ましい。数は通常、2から12、好ましくは2から10、より好ましくは2から8である。
感染性ぶどう膜炎が疑われる97例の患者から得られた検体の前房水または硝子体20μLを、陽性コントロール核酸としてTBPを含む検体採取容器に採取し、検体混合物を得た。得られた検体混合物をPCR反応容器内で、180μLのPCR緩衝液と混合し緩衝液混合物を得た。混合後のPCR緩衝液の組成は、0.05%(w/v)非イオン性界面活性剤、1.5mM MgCl2、35mM KClおよびそれぞれ200μM dNTP(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)であった。得られた緩衝液混合物20μLを、陽性コントロール核酸としてGAPDH、PCR反応コントロール核酸としてTBP、およびDNAポリメラーゼを含むPCR反応コントロール用固体組成物を備えたPCR反応コントロール容器、および下記のPCRプライマー対とDNAポリメラーゼを含むPCR反応用固体組成物を備えた各PCR反応容器に分注した。PCR反応コントロール固体組成物およびPCR反応用固体組成物は、さらに各容器に異なるPCR増幅産物を蛍光検出するための蛍光色素標識オリゴヌクレオチドプローブを含んでいる。
PCR反応容器内のPCRプライマー対の組み合わせは以下のとおりとした。
(i)HSV-1検出用プライマー対およびVZV検出用プライマー対
(ii)HSV-2検出用プライマー対およびHHV-6検出用プライマー対
(iii)EBV検出用プライマー対およびCMV検出用プライマー対
(iv)HTLV-1検出用プライマー対および梅毒トレポネーマ検出用プライマー対
(v)トキソプラズマ検出用プライマー対
緩衝液混合物により溶解したPCR反応コントロール用固体組成物およびPCR反応用固体組成物を含む各容器は、リアルタイムPCR装置(Applied Biosystems 7500 Fast Dx Real-Time PCR装置)を用いて、加水分解プローブ法によりPCR反応をモニターした。PCR条件として、95℃/10秒間の初期変性を行い、次いで95℃/5秒間-60℃/20秒間のPCRを45サイクル行った。標的核酸である病原微生物の存在(陽性)または非存在(陰性)は、Cq値(増幅曲線が閾値線(Threshold Line)と交差するサイクル数)を基に判断した。また、対照として、各検体よりDNAを精製した後、リアルタイムPCR(qPCR)法によってコピー数を定量した。
非感染性ぶどう膜炎と診断された患者から得られた52例の検体について、リアルタイムPCR(qPCR)法および本発明の方法により測定した結果を図4に示す。リアルタイムPCR(qPCR)法ではすべての検体において陰性であったが、本発明の方法においてもすべて陰性であった。すなわち、両法から得られる測定結果は一致することが示された。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(1)標的核酸を含む検体と陽性コントロール核酸を混合し前記検体と陽性コントロール核酸の検体混合物を得る工程(1)
(2)前記検体混合物を、界面活性剤を含むPCR緩衝液と混合し緩衝液混合物を得る工程(2)
(3)前記緩衝混合物の一部をDNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物に添加する工程(3)
(4)前記緩衝混合物の一部をDNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物に添加する工程(4)
(5)前記工程(3)および(4)の結果生成したPCR産物を検出する工程(5)
(i)HSV-1検出用プライマー対およびVZV検出用プライマー対
(ii)HSV-2検出用プライマー対およびHHV-6検出用プライマー対
(iii)EBV検出用プライマー対およびCMV検出用プライマー対
(vi)HTLV-1検出用プライマー対および梅毒トレポネーマ検出用プライマー対
(1)陽性コントロール核酸を備えた検体採取容器
(2)界面活性剤を含むPCR緩衝液を備えたPCR反応液容器
(3)DNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物を備えたPCR反応コントロール容器
(4)DNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物を備えた少なくとも1以上のPCR反応容器
(i)HSV-1検出用プライマー対およびVZV検出用プライマー対
(ii)HSV-2検出用プライマー対およびHHV-6検出用プライマー対
(iii)EBV検出用プライマー対およびCMV検出用プライマー対
(vi)HTLV-1検出用プライマー対および梅毒トレポネーマ検出用プライマー対
Claims (33)
- 下記(1)から(5)の工程を含む標的核酸の検査方法。
(1)標的核酸を含む検体と陽性コントロール核酸を混合し前記検体と陽性コントロール核酸の検体混合物を得る工程(1)
(2)前記検体混合物を、界面活性剤を含むPCR緩衝液と混合し緩衝液混合物を得る工程(2)
(3)前記緩衝混合物の一部をDNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物に添加する工程(3)
(4)前記緩衝混合物の一部をDNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物に添加する工程(4)
(5)前記工程(3)および(4)の結果生成したPCR産物を検出する工程(5) - 前記検体が、前房水または硝子体である、請求項1に記載の方法。
- 前記検体の量が、12~20μLである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記検体が、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)および2型(HSV-2)、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)、エプスタイン・バール・ウイルス(EBV)、ヒトヘルペスウイルス6型(HHV-6)、サイトメガロウイルス(CMV)、ヒト成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-1)、梅毒トレポネーマおよびトキソプラズマからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(1)において、陽性コントロール核酸がハウスキーピング遺伝子である請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(1)において、陽性コントロール核酸がTATA-binding protein(TBP)である請求項5に記載の方法。
- 前記工程(2)において、界面活性剤が、非イオン性界面活性剤である、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(2)において、PCR緩衝液が、KCl、MgCl2およびdNTPミックス(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTPからなる混合物)を含むトリス緩衝液である、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(2)において、PCR緩衝液が、DNAポリメラーゼに吸着する生体由来の負電荷物質およびDNAに吸着する生体由来の正電荷物質であってPCRを阻害する物質に結合し、前記負電荷物質および正電荷物質のPCR阻害作用を中和する物質を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(3)において陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸の少なくともいずれか一方がハウスキーピング遺伝子である請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(3)において陽性コントロール核酸が前記工程(1)の陽性コントロール核酸と同じである請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(3)において陽性コントロール核酸がTATA-binding protein(TBT)、PCR反応コントロール核酸がglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)である請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(4)において、PCRプライマー対が、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)もしくは2型(HSV-2)、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)、エプスタイン・バール・ウイルス(EBV)、ヒトヘルペスウイルス6型(HHV-6)、サイトメガロウイルス(CMV)、ヒト成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-1)、梅毒トレポネーマまたはトキソプラズマを検出するためのPCRプライマー対である、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(4)において、2種のPCRプライマー対が、以下の組み合わせである、請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。
(i)HSV-1検出用プライマー対およびVZV検出用プライマー対
(ii)HSV-2検出用プライマー対およびHHV-6検出用プライマー対
(iii)EBV検出用プライマー対およびCMV検出用プライマー対
(vi)HTLV-1検出用プライマー対および梅毒トレポネーマ検出用プライマー対 - 前記工程(3)および工程(4)において、PCRコントロール用固体組成物およびPCR反応用固体組成物が、PCR増幅産物を蛍光検出するための1種または2種以上の蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドプローブを含む、請求項1から14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記蛍光色素が、FAM(6-carboxyfluorescein)、ROX(6-carboxy-X-rhodamine)、Cy5(Cyanine系色素)およびHEX(4,7,2’,4’,5’,7’-hexachloro-6-carboxyfluorescein)からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項15に記載の方法。
- 前記工程(3)および(4)において、PCRコントロール用固体組成物およびPCR反応用固体組成物が、凍結乾燥により調製された、請求項1から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(3)において、PCR産物の検出が、リアルタイム測定によって行われる、請求項1から17のいずれか1項に記載の方法。
- 下記(1)から(4)を含む標的核酸の検査用キット。
(1)陽性コントロール核酸を備えた検体採取容器
(2)界面活性剤を含むPCR緩衝液を備えたPCR反応液容器
(3)DNAポリメラーゼ、陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸を含むPCRコントロール用固体組成物を備えたPCR反応コントロール容器
(4)DNAポリメラーゼおよび1種または2種以上のPCRプライマー対を含むPCR反応用固体組成物を備えた少なくとも1以上のPCR反応容器 - 前記検体採取容器に含まれる陽性コントロール核酸がハウスキーピング遺伝子である請求項19に記載の検査用キット。
- 前記検体採取容器に含まれる陽性コントロール核酸がTATA-binding protein(TBP)である請求項19または20に記載の検査用キット。
- 前記界面活性剤が、非イオン界面活性剤である、請求項19に記載の検査用キット。
- 前記PCR緩衝液が、KCl、MgCl2およびdNTPミックス(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTPからなる混合物)を含むトリス緩衝液である、請求項19から22のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCR緩衝液が、DNAポリメラーゼに吸着する生体由来の負電荷物質およびDNAに吸着する生体由来の正電荷物質であってPCRを阻害する物質に結合し、前記負電荷物質および正電荷物質のPCR阻害作用を中和する物質を含む、請求項19から23のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCR反応コントロール容器に含まれる陽性コントロール核酸およびPCR反応コントロール核酸のすくなくともいずれか一方がハウスキーピング遺伝子である請求項19から24のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCR反応コントロール容器に含まれる陽性コントロール核酸が前記検体採取容器に含まれる陽性コントロール核酸と同じである請求項19から25のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCR反応コントロールに含まれる陽性コントロール核酸がTATA-binding protein(TBT)、PCR反応コントロール核酸がglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)である請求項19から26のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCR反応容器を2から12含む、請求項19から27のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記PCRプライマー対が、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)もしくは2型(HSV-2)、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)、エプスタイン・バール・ウイルス(EBV)、ヒトヘルペスウイルス6型(HHV-6)、サイトメガロウイルス(CMV)、ヒト成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-1)、梅毒トレポネーマまたはトキソプラズマを検出するためのPCRプライマー対である、請求項19から28のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記各PCR反応容器に含まれる2種のPCRプライマー対が、以下の組み合わせである、請求項19から29のいずれか1項に記載の検査用キット。
(i)HSV-1検出用プライマー対およびVZV検出用プライマー対
(ii)HSV-2検出用プライマー対およびHHV-6検出用プライマー対
(iii)EBV検出用プライマー対およびCMV検出用プライマー対
(vi)HTLV-1検出用プライマー対および梅毒トレポネーマ検出用プライマー対 - 前記PCRコントロール用固体組成物およびPCR反応用固体組成物が、PCR増幅産物を蛍光検出するための1種または2種以上の蛍光色素で標識されたオリゴヌクレオチドプローブを含む、請求項19から30のいずれか1項に記載の検査用キット。
- 前記蛍光色素が、FAM(6-carboxyfluorescein)、ROX(6-carboxy-X-rhodamine)、Cy5(Cyanine系色素)およびHEX(4,7,2’,4’,5’,7’-hexachloro-6-carboxyfluorescein)からなる群より選ばれる、請求項31に記載の検査用キット。
- 前記PCRコントロール用固体組成物およびPCR反応用固体組成物が、凍結乾燥により調製された、請求項19から32のいずれか1項に記載の検査用キット。
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