JP7274780B2 - Methods and kits for detection of pathogenic microorganisms - Google Patents

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Description

本発明は、病原性微生物検出のための方法及びキットに関する。より詳しくは、疎水性溶媒に被覆された親水性溶媒の極小容積中において、病原性微生物の表面又は内部の酵素による反応の結果生成する反応生成物を光学的に検出することによって病原性微生物の検出を行う方法等に関する。 The present invention relates to methods and kits for pathogenic microorganism detection. More specifically, in a very small volume of a hydrophilic solvent coated with a hydrophobic solvent, pathogenic microorganisms are detected by optically detecting reaction products produced as a result of reactions by enzymes on the surface or inside of pathogenic microorganisms. It relates to a method of detection and the like.

近年、イムノクロマトグラフィを用いた簡易なインフルエンザウイルス検査キットが開発されている(特許文献1参照)。イムノクロマトグラフィを用いる方法は、数分から数十分の間にインフルエンザウイルスを検出できるので、感染の診断や治療等に活用されている。 In recent years, a simple influenza virus test kit using immunochromatography has been developed (see Patent Document 1). A method using immunochromatography can detect an influenza virus within several minutes to several tens of minutes, and is therefore used for diagnosis and treatment of infection.

また、従来、インフルエンザウイルスが有する酵素であるノイラミニダーゼと発色基質との反応に基づいて光学的にインフルエンザウイルスを検出する技術が知られている(特許文献2、3参照)。発色基質としては、例えば、4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid:4MU-NANA、特許文献2参照)や、4-アルコキシ-N-アセチルノイラミン酸又は4,7-ジアルコキシ-N-アセチルノイラミン酸の誘導体(特許文献3参照)などが用いられている。例えば、発色基質として4MU-NANAを用いた方法では、ノイラミニダーゼによる4MU-NANAの分解によって蛍光物質である4-メチルウンベリフェロンが生成する。生成した4-メチルウンベリフェロンの量に基づいてノイラミニダーゼの酵素活性値を算出することができ、さらに酵素活性値に基づいてインフルエンザウイルスの粒子数を定量することができる。 Further, conventionally, there is known a technique for optically detecting an influenza virus based on the reaction between neuraminidase, an enzyme possessed by the influenza virus, and a chromogenic substrate (see Patent Documents 2 and 3). Examples of chromogenic substrates include 4-methylumbelliferyl-α-D-neuraminic acid (4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid: 4MU-NANA, see Patent Document 2) and 4-alkoxy. -N-acetylneuraminic acid or derivatives of 4,7-dialkoxy-N-acetylneuraminic acid (see Patent Document 3) are used. For example, in the method using 4MU-NANA as a chromogenic substrate, 4-methylumbelliferone, which is a fluorescent substance, is produced by decomposition of 4MU-NANA by neuraminidase. The enzymatic activity value of neuraminidase can be calculated based on the amount of 4-methylumbelliferone produced, and the number of influenza virus particles can be quantified based on the enzymatic activity value.

本発明に関連して、非特許文献1には、液滴がオイルで覆われており、外部から液滴に直接アクセス可能なフェムトリットルオーダーの液滴のアレイを用いて、一分子酵素アッセイを行う方法が記載されている。 In relation to the present invention, Non-Patent Document 1 describes a single-molecule enzyme assay using an array of femtoliter-order droplets in which the droplets are covered with oil and are directly accessible from the outside. method is described.

特開2008-275511号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-275511 特開2011-139656号JP 2011-139656 A 特表2002-541858号Special Table No. 2002-541858

S. Sakakihara et al., Lab Chip, 2010, 10, 3355-3362S. Sakakihara et al., Lab Chip, 2010, 10, 3355-3362

上述のイムノクロマトグラフィに基づくインフルエンザウイルスの検出方法は、簡便ではあるものの、検出のために103~104pfu/ml程度のウイルスが必要であり、検出感度が低いという問題がある。 Although the above-described method for detecting influenza virus based on immunochromatography is simple, it requires about 10 3 to 10 4 pfu/ml of virus for detection, and has the problem of low detection sensitivity.

そこで、本発明は、インフルエンザウイルス等のウイルスを高感度に検出するために利用可能な技術を提供することを主な目的とする。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a technology that can be used to detect viruses such as influenza virus with high sensitivity.

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の[1]~[25]を提供する。
[1] 病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の前記病原性微生物を検出する方法であって、
前記病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記生物試料と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、を含む親水性溶媒を導入する導入手順と、
前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質を包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順と、
前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順と、を含み、
前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、方法。
[2] 前記反応生成物の検出強度に基づいて前記病原性微生物の数及び/又は亜種を決定する手順をさらに含む、[1]の方法。
[3] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンである、[1]又は[2]の方法。
[4] 前記病原性微生物がコロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス、中東呼吸器症候群(MERS)ウイルス、ムンプウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、イヌジステンパーウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス及びノロウイルスからなる群より選択される一以上であり、前記酵素がヘマグルチニンエステラーゼ、ノイラミニダーゼ、逆転写酵素及びRNA依存RNAポリメラーゼからなる群より選択される一以上である、[1]又は[2]の方法。
[5] 前記物質が4-メチルウンベリフェロン(4-Methylumbelliferone)を含む誘導体、フルオレセイン(Fluorescein)を含む誘導体、レゾルフィン(Resorufin)を含む誘導体及びローダミン(Rhodamine)を含む誘導体からなる群より選択される一以上である、[1]又は[2]の方法。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following [1] to [25].
[1] A method for detecting a pathogenic microorganism in a biological sample isolated from a subject infected or suspected of being infected with the pathogenic microorganism, comprising:
A plurality of accommodating portions capable of accommodating pathogenic microorganisms are opposed to a lower layer portion formed separated from each other by side walls having a hydrophobic upper surface and a surface of the lower layer portion on which the accommodating portions are formed. an introduction step of introducing a hydrophilic solvent containing the biological sample and a substance that serves as a substrate for a reaction by an enzyme present on the surface or inside the pathogenic microorganism into a space between the upper layer and the upper layer;
an encapsulation step of introducing a hydrophobic solvent into said space to form droplets of hydrophilic solvent within said reservoir coated with said hydrophobic solvent and containing said pathogenic microorganism and said substance;
a detection step of optically detecting a reaction product produced by a reaction between the enzyme and the substance in the droplet;
The method, wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
[2] The method of [1], further comprising determining the number and/or subspecies of the pathogenic microorganism based on the detection intensity of the reaction product.
[3] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid. acid) and the reaction product is 4-methylumbelliferone.
[4] the pathogenic microorganism is coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, Middle East respiratory syndrome (MERS) virus, mump virus, measles virus, Nipah virus, canine distemper virus, human immunodeficiency virus (HIV), from hepatitis B virus, human T-cell leukemia virus (HTLV), Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue virus, rubella virus, rotavirus and norovirus The method of [1] or [2], wherein the enzyme is one or more selected from the group consisting of hemagglutinin esterase, neuraminidase, reverse transcriptase, and RNA-dependent RNA polymerase.
[5] the substance is selected from the group consisting of a derivative containing 4-methylumbelliferone, a derivative containing fluorescein, a derivative containing Resorufin and a derivative containing Rhodamine; The method of [1] or [2], wherein the method is one or more.

[6] 病原性微生物の感染の有無を診断する方法であって、
感染した疑いがある対象から生物試料を分離する手順と、
前記病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記生物試料と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、を含む親水性溶媒を導入する導入手順と、
前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質とを包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順と、
前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順、(ここで、前記反応生成物の検出は、前記病原性微生物の感染を示す)と、
を含む、方法。
[7] 前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、[6]の方法。
[8] 前記反応生成物の検出強度に基づいて病原性微生物の数及び/又は亜種を決定する手順をさらに含む、[6]又は[7]の方法。
[9] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンである、[6]~[8]のいずれかの方法。
[10] 前記病原性微生物がコロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス、中東呼吸器症候群(MERS)ウイルス、ムンプウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、イヌジステンパーウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス及びノロウイルスからなる群より選択される一以上であり、前記酵素がヘマグルチニンエステラーゼ、ノイラミニダーゼ、逆転写酵素及びRNA依存RNAポリメラーゼからなる群より選択される一以上である、[6]~[8]のいずれかの方法。
[11] 前記物質が4-メチルウンベリフェロン(4-Methylumbelliferone)を含む誘導体、フルオレセイン(Fluorescein)を含む誘導体、レゾルフィン(Resorufin)を含む誘導体及びローダミン(Rhodamine)を含む誘導体からなる群より選択される一以上である、[6]~[8]のいずれかの方法。
[6] A method for diagnosing the presence or absence of infection with pathogenic microorganisms, comprising:
a procedure for isolating a biological sample from a suspected infected subject;
A plurality of accommodating portions capable of accommodating pathogenic microorganisms are opposed to a lower layer portion formed separated from each other by side walls having a hydrophobic upper surface and a surface of the lower layer portion on which the accommodating portions are formed. an introduction step of introducing a hydrophilic solvent containing the biological sample and a substance that serves as a substrate for a reaction by an enzyme present on the surface or inside the pathogenic microorganism into a space between the upper layer and the upper layer;
an encapsulation step of introducing a hydrophobic solvent into said space to form droplets of hydrophilic solvent within said reservoir coated with said hydrophobic solvent and containing said pathogenic microorganism and said substance;
a detection step of optically detecting a reaction product produced by a reaction of said enzyme with said substance in said droplet, wherein detection of said reaction product indicates infection with said pathogenic microorganism; ,
A method, including
[7] The method of [6], wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
[8] The method of [6] or [7], further comprising determining the number and/or subspecies of pathogenic microorganisms based on the detection intensity of the reaction product.
[9] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid. acid), and the reaction product is 4-methylumbelliferone.
[10] the pathogenic microorganism is coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, Middle East respiratory syndrome (MERS) virus, mump virus, measles virus, Nipah virus, canine distemper virus, human immunodeficiency virus (HIV), from hepatitis B virus, human T-cell leukemia virus (HTLV), Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue virus, rubella virus, rotavirus and norovirus any one of [6] to [8], wherein the enzyme is one or more selected from the group consisting of hemagglutinin esterase, neuraminidase, reverse transcriptase, and RNA-dependent RNA polymerase Method.
[11] the substance is selected from the group consisting of a derivative containing 4-methylumbelliferone, a derivative containing fluorescein, a derivative containing Resorufin and a derivative containing Rhodamine; The method according to any one of [6] to [8].

[12] 病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の前記病原性微生物の薬剤感受性を検出する方法であって、
前記病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記生物試料と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、前記酵素の阻害薬を含む親水性溶媒を導入する導入手順と、
前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質と前記阻害薬とを包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順と、
前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順、(ここで、前記阻害薬の存在下における前記反応生成物の検出強度が、前記阻害薬の非存在下における前記反応生成物の検出強度よりも減少する場合、前記病原性微生物が前記阻害薬に感受性を有することを示す)と、
を含む、方法。
[13] 前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、[12]の方法。
[14] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic
acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンであり、前記阻害薬がノイラミニダーゼ阻害薬である、[12]又は[13]の方法。
[12] A method for detecting drug susceptibility of a pathogenic microorganism in a biological sample isolated from a subject infected or suspected of being infected with the pathogenic microorganism, comprising:
A plurality of accommodating portions capable of accommodating pathogenic microorganisms are opposed to a lower layer portion formed separated from each other by side walls having a hydrophobic upper surface and a surface of the lower layer portion on which the accommodating portions are formed. introducing the biological sample, a substance that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on the surface or inside of the pathogenic microorganism, and a hydrophilic solvent containing an inhibitor of the enzyme into a space between the upper layer and the upper layer of the pathogenic microorganism. installation procedure and
An encapsulation step of introducing a hydrophobic solvent into the space to form droplets of hydrophilic solvent within the container, coated with the hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism, the substance, and the inhibitor. and,
A detection procedure for optically detecting a reaction product produced by a reaction between the enzyme and the substance in the droplet, (wherein the detection intensity of the reaction product in the presence of the inhibitor is the inhibitory a decrease in the detectable intensity of the reaction product below that in the absence of the drug indicates that the pathogenic microorganism is susceptible to the inhibitor; and
A method, including
[13] The method of [12], wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
[14] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid.
acid), the reaction product is 4-methylumbelliferone, and the inhibitor is a neuraminidase inhibitor.

[15] 抗病原性微生物薬剤をスクリーニングする方法であって、
病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記病原性微生物と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、候補化合物とを含む親水性溶媒を導
入する導入手順と、
前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質と前記候補化合物とを包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順と、
前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順、(ここで、前記候補化合物の存在下における前記反応生成物の検出強度が、前記候補化合物の非存在下における前記反応生成物の検出強度よりも減少する場合、前記候補化合物が抗病原性微生物活性を有することを示す)と、
を含む、方法。
[16] 前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、[15]の方法。
[17] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic
acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンであり、前記候補化合物としてノイラミニダーゼ阻害薬がスクリーニングされる、[15]又は[16]の方法。
[15] A method of screening for an anti-pathogenic microbial agent comprising:
A lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing pathogenic microorganisms are separated from each other by sidewalls having a hydrophobic upper surface, and the surface of the lower layer portion on which the storage portions are formed faces each other. An introduction procedure for introducing a hydrophilic solvent containing the pathogenic microorganism, a substance that is a substrate for a reaction by an enzyme present on or inside the pathogenic microorganism, and a candidate compound into the space between the upper layer where the pathogenic microorganism is located. and,
An encapsulation step of introducing a hydrophobic solvent into said space to form a droplet of hydrophilic solvent within said reservoir coated with said hydrophobic solvent and containing said pathogenic microorganism, said substance and said candidate compound. and,
A detection procedure for optically detecting a reaction product produced by a reaction between the enzyme and the substance in the droplet (wherein the detection intensity of the reaction product in the presence of the candidate compound is the candidate compound a decrease in the detectable intensity of the reaction product below that in the absence of the compound indicates that the candidate compound has antipathogenic microbial activity);
A method, including
[16] The method of [15], wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
[17] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid.
acid), the reaction product is 4-methylumbelliferone, and the candidate compound is screened for a neuraminidase inhibitor.

[18] 病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の前記病原性微生物を検出するためのキットであって、
前記病原性微生物を収容可能な複数の収容部が疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、前記下層部における前記収容部が形成されている面に対して空間を隔てて対向している上層部とを備えるアレイと、
前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、
前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する親水性溶媒と、
疎水性溶媒と、を含むキット。
[19] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic
acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンである、[18]のキット。
[20] 前記病原性微生物がコロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス、中東呼吸器症候群(MERS)ウイルス、ムンプウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、イヌジステンパーウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス及びノロウイルスからなる群より選択される一以上であり、前記酵素がヘマグルチニンエステラーゼ、ノイラミニダーゼ、逆転写酵素及びRNA依存RNAポリメラーゼからなる群より選択される一以上である、[18]のキット。
[21] 前記物質が4-メチルウンベリフェロン(4-Methylumbelliferone)を含む誘導体、フルオレセイン(Fluorescein)を含む誘導体、レゾルフィン(Resorufin)を含む誘導体及びローダミン(Rhodamine)を含む誘導体からなる群より選択される一以上である、[18]のキット。
[18] A kit for detecting a pathogenic microorganism in a biological sample isolated from a subject infected or suspected of being infected with said pathogenic microorganism, comprising:
a lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing the pathogenic microorganism are separated from each other by side walls having a hydrophobic upper surface; an array comprising: an upper layer facing across the
a substance that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on the surface or inside the pathogenic microorganism;
a hydrophilic solvent having a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product produced by the reaction between the enzyme and the substance;
a hydrophobic solvent; and a kit.
[19] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid.
acid) and the reaction product is 4-methylumbelliferone.
[20] the pathogenic microorganism is coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, Middle East respiratory syndrome (MERS) virus, mump virus, measles virus, Nipah virus, canine distemper virus, human immunodeficiency virus (HIV), from hepatitis B virus, human T-cell leukemia virus (HTLV), Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue virus, rubella virus, rotavirus and norovirus The kit of [18], wherein the enzyme is one or more selected from the group consisting of hemagglutinin esterase, neuraminidase, reverse transcriptase, and RNA-dependent RNA polymerase.
[21] the substance is selected from the group consisting of a derivative containing 4-methylumbelliferone, a derivative containing fluorescein, a derivative containing Resorufin, and a derivative containing Rhodamine; The kit of [18], which is one or more of

[22] 疎水性溶媒と界面接触する親水性溶媒中において、酵素と、該酵素による反応の基質となる物質とを反応させ、反応生成物を検出する方法であって、
前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、方法。
[21] 前記親水性溶媒が病原性微生物を含み、
前記酵素が前記病原性微生物の表面又は内部に存在する基質切断活性を有する酵素であり、
前記物質が発色基質であり、
前記酵素による前記発色基質の切断により生成する反応生成物を光学的に検出する、[22]の方法。
[22] 前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記発色基質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンである、[21]の方法。
[23] 前記病原性微生物がコロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス、中東呼吸器症候群(MERS)ウイルス、ムンプウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、イヌジステンパーウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス及びノロウイルスからなる群より選択される一以上であり、前記酵素がヘマグルチニンエステラーゼ、ノイラミニダーゼ、逆転写酵素及びRNA依存RNAポリメラーゼからなる群より選択される一以上である、[21]の方法。
[24] 前記発色基質が4-メチルウンベリフェロン(4-Methylumbelliferone)を含む誘導体、フルオレセイン(Fluorescein)を含む誘導体、レゾルフィン(Resorufin)を含む誘導体及びローダミン(Rhodamine)を含む誘導体からなる群より選択される一以上である、[21]の方法。
[25] 前記親水性溶媒が、前記病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料を含む、[21」~[24]のいずれかの方法。
[22] A method of reacting an enzyme with a substance that serves as a substrate for the reaction by the enzyme in a hydrophilic solvent that is in interfacial contact with a hydrophobic solvent, and detecting a reaction product,
The method, wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
[21] the hydrophilic solvent contains a pathogenic microorganism;
the enzyme is an enzyme having a substrate-cleaving activity present on the surface or inside the pathogenic microorganism;
the substance is a chromogenic substrate,
The method of [22], wherein a reaction product produced by cleavage of the chromogenic substrate by the enzyme is optically detected.
[22] The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, and the chromogenic substrate is 4-methylumbelliferyl-α-D-neuraminic acid (4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D- and the reaction product is 4-methylumbelliferone.
[23] the pathogenic microorganism is coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, Middle East respiratory syndrome (MERS) virus, mump virus, measles virus, Nipah virus, canine distemper virus, human immunodeficiency virus (HIV), from hepatitis B virus, human T-cell leukemia virus (HTLV), Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue virus, rubella virus, rotavirus and norovirus The method of [21], wherein the enzyme is one or more selected from the group consisting of hemagglutinin esterase, neuraminidase, reverse transcriptase, and RNA-dependent RNA polymerase.
[24] the chromogenic substrate is selected from the group consisting of a derivative containing 4-methylumbelliferone, a derivative containing fluorescein, a derivative containing Resorufin, and a derivative containing Rhodamine; The method of [21], wherein one or more of
[25] The method of any one of [21] to [24], wherein the hydrophilic solvent comprises a biological sample isolated from a subject infected or suspected of being infected with the pathogenic microorganism.

本発明において、「病原性微生物」には、細菌及びウイルスが含まれるものとする。細菌としては、特に限定されないが、例えば大腸菌群や腸炎ビブリオ菌、カンピロバクター、エンテロバクター、バチルス属細菌が挙げられる。また、ウイルスとしては、特に限定されないが、例えば、コロナウイルス、SARSウイルス、MARSウイルス、インフルエンザウイルス、ムンプウイルス、麻疹ウイルス、ニパウイルス、イヌジステンパーウイルス、HIV、B型肝炎ウイルス、HTLV、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハン
タウイルス、狂犬病ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルス及びノロウイルスなどが挙げられる。
In the present invention, "pathogenic microorganisms" include bacteria and viruses. Examples of bacteria include, but are not limited to, coliforms, Vibrio parahaemolyticus, campylobacter, enterobacter, and bacteria belonging to the genus Bacillus. In addition, the virus is not particularly limited, but for example, coronavirus, SARS virus, MARS virus, influenza virus, mump virus, measles virus, Nipah virus, canine distemper virus, HIV, hepatitis B virus, HTLV, Ebola virus, type C Hepatitis virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, yellow fever virus, dengue virus, rubella virus, rotavirus and norovirus.

本発明により、インフルエンザウイルス等の病原性微生物を高感度に検出するために利用可能な技術が提供される。 The present invention provides techniques that can be used to detect pathogenic microorganisms such as influenza viruses with high sensitivity.

本発明に係る病原性微生物検出方法の導入手順と封入手順を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the introduction procedure and the encapsulation procedure of the pathogenic microorganism detection method according to the present invention; ウイルスの粒子表面に存在する酵素と発色基質との反応による反応生成物を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a reaction product resulting from the reaction between an enzyme present on the surface of virus particles and a chromogenic substrate. 親水性溶媒のpHが検出感度に及ぼす影響を検討した結果を示すグラフである(実施例1)。1 is a graph showing the results of examining the effect of the pH of a hydrophilic solvent on detection sensitivity (Example 1). 親水性溶媒の緩衝物質濃度が検出感度に及ぼす影響を検討した結果を示すグラフである(実施例2)。FIG. 10 is a graph showing the results of examining the influence of the concentration of a buffer substance in a hydrophilic solvent on detection sensitivity (Example 2). FIG.

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 Preferred embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below are examples of representative embodiments of the present invention, and the scope of the present invention should not be construed narrowly.

1.病原性微生物検出方法
本発明に係る病原性微生物検出方法は、病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の病原性微生物を検出するために用いられるものである。本発明に係る病原性微生物検出方法は、以下の手順を含む。
(1A)病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記生物試料と、前記病原性微生物の粒子表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、を含む親水性溶媒を導入する導入手順。
(2A)前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質を包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順。
(3A)前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順。
1. Pathogenic Microorganism Detection Method The pathogenic microorganism detection method according to the present invention is used to detect pathogenic microorganisms in a biological sample separated from a subject infected or suspected of being infected with a pathogenic microorganism. be. A pathogenic microorganism detection method according to the present invention includes the following procedures.
(1A) A lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing pathogenic microorganisms are separated from each other by sidewalls having a hydrophobic upper surface, and a surface of the lower layer portion on which the storage portions are formed. An introducing procedure for introducing a hydrophilic solvent containing the biological sample and a substance that is a substrate for a reaction by an enzyme present on the surface or inside of the particles of the pathogenic microorganism into a space between the opposing upper layers. .
(2A) An encapsulation step of introducing a hydrophobic solvent into said space to form droplets of hydrophilic solvent within said reservoir coated with said hydrophobic solvent and containing said pathogenic microorganism and said substance.
(3A) A detection procedure for optically detecting a reaction product produced by the reaction between the enzyme and the substance in the droplet.

本発明において、生物試料とは、検出対象となる病原性微生物が含まれ得る、生体由来の材料であれば特に限定されない。生物試料としては、例えば、鼻腔吸引液、鼻腔ぬぐい液、咽頭ぬぐい液、気管ぬぐい液、唾液、喀痰、血液(全血、血清及び血漿を含む)、尿、細胞や組織、臓器の抽出液等が挙げられる。 In the present invention, the biological sample is not particularly limited as long as it is a biological material that can contain pathogenic microorganisms to be detected. Examples of biological samples include nasal aspirates, nasal swabs, pharyngeal swabs, tracheal swabs, saliva, sputum, blood (including whole blood, serum and plasma), urine, cell and tissue extracts, and organ extracts. is mentioned.

病原性微生物は、表面もしくは内部に酵素を有するものであって、該酵素による反応の結果光学的に検出し得る反応生成物を生成するものであれば特に限定されない。病原性微生物は、より具体的には、発色基質に対する基質切断活性を有する酵素を表面又は内部に有し、該酵素による発色基質の切断によって発色団としての反応生成物を遊離させるものとされる。また、病原性微生物は、基質である単量体を結合させて重合体を合成する活性を有する酵素を表面又は内部に有し、該酵素による重合体の合成に伴って発色団としての反応生成物を生成させるものであってもよい。病原性微生物とその酵素の組み合わせとして、例えば以下が例示される。 The pathogenic microorganism is not particularly limited as long as it has an enzyme on its surface or inside and produces an optically detectable reaction product as a result of the reaction by the enzyme. More specifically, pathogenic microorganisms have an enzyme on their surface or inside that has a substrate-cleaving activity for a chromogenic substrate, and the cleavage of the chromogenic substrate by the enzyme liberates a reaction product as a chromophore. . In addition, pathogenic microorganisms have an enzyme on their surface or inside that has the activity of synthesizing a polymer by binding a monomer, which is a substrate, and a chromophore reaction is generated as a result of polymer synthesis by the enzyme. It can be something that produces things. Examples of combinations of pathogenic microorganisms and enzymes thereof include the following.

Figure 0007274780000001
Figure 0007274780000001

[導入手順(A1)]
図1Aを参照して導入手順(A1)を説明する。本実施形態では、病原性微生物(以下、ウイルスを例に説明する)を収容可能な複数の収容部が疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における前記収容部が形成されている面に対して空間を隔てて対向している上層部とを備えるアレイを用いて、本発明に係る病原性微生物検出方法を実施する場合について説明する。
[Introduction procedure (A1)]
The introduction procedure (A1) will be described with reference to FIG. 1A. In the present embodiment, a lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing pathogenic microorganisms (hereinafter, a virus will be described as an example) are separated from each other by sidewalls having a hydrophobic upper surface; A case will be described in which the method for detecting pathogenic microorganisms according to the present invention is carried out using an array including an upper layer facing the surface on which the storage section is formed in the above with a space therebetween.

アレイ1において、下層部10は、ウイルス粒子を収容可能な複数の収容部13が、疎
水性の上面を有する側壁12によって互いに隔てられて形成されている。また、上層部20は、下層部10における収容部13が形成されている面に対向している。
In the array 1, the lower layer 10 is formed with a plurality of containing parts 13 capable of containing virus particles separated from each other by sidewalls 12 having hydrophobic upper surfaces. Further, the upper layer portion 20 faces the surface of the lower layer portion 10 on which the accommodating portion 13 is formed.

本工程では、下層部10と上層部20との間の空間30に、親水性溶媒42を導入する。親水性溶媒42には、生物試料に由来するウイルス2が含まれ得る。また、親水性溶媒42には、ウイルス2の粒子表面(あるいは内部)に存在する酵素による反応の基質となる物質3(以下「基質3」と称する)が含まれる。親水性溶媒42は、例えば上層部20及び下層部10の少なくとも一方に形成されている貫通孔(図示せず)から空間30内に導入することができる。空間30内に導入された親水性溶媒42は、図に示すように、下層部10と上層部20とが対向する面に平行な方向に流れる。 In this step, a hydrophilic solvent 42 is introduced into the space 30 between the lower layer 10 and the upper layer 20 . Hydrophilic solvent 42 may contain virus 2 derived from a biological sample. Hydrophilic solvent 42 also contains substance 3 (hereinafter referred to as “substrate 3”) that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on the particle surface (or inside) of virus 2 . The hydrophilic solvent 42 can be introduced into the space 30 through, for example, through holes (not shown) formed in at least one of the upper layer portion 20 and the lower layer portion 10 . The hydrophilic solvent 42 introduced into the space 30 flows in a direction parallel to the surfaces where the lower layer 10 and the upper layer 20 face each other, as shown in the drawing.

親水性溶媒42としては、水が用いられる。親水性溶媒42は、基質3から生じる反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有するものとされる(詳しくは後述する)。 Water is used as the hydrophilic solvent 42 . The hydrophilic solvent 42 has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product generated from the substrate 3 (details will be described later).

基質3としては、酵素との反応後に反応前とは異なる光学特性を有する反応生成物を生成するものであればよく、反応前後で吸光度や旋光度が変化する物質や、反応後に蛍光を呈するようになる物質が用いられる。基質3については詳しく後述する。 The substrate 3 may be any substance that produces a reaction product having optical properties different from those before the reaction after the reaction with the enzyme. is used. Substrate 3 will be described in detail later.

親水性溶媒42は、酵素と基質3との反応の最適化に必要な緩衝物質を含んでいてもよい。さらに、親水性溶媒42中の緩衝物質を所定の濃度以上に設定することで、検出手順(3)において反応生成物の検出をより高感度化できる(詳しくは後述する)。 Hydrophilic solvent 42 may contain buffer substances necessary for optimizing the reaction between enzyme and substrate 3 . Furthermore, by setting the buffer substance in the hydrophilic solvent 42 to a predetermined concentration or higher, the reaction product can be detected with higher sensitivity in the detection procedure (3) (details will be described later).

緩衝物質としては、特に限定されないが、蛍光色素のpKaにあわせてMES(2-Morpholinoethanesulfonic acid)、ADA(N-(2-Acetamido)iminodiacetic acid)、PIPES(Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid))、ACES(N-(2-Acetamido)-2-aminoethanesulfonic acid)、BES(N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic
acid)、TES(N-Tris(hydroxymethyl)methyl-2-aminoethanesulfonic acid)HEP
ES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)等のいわゆるグッドバッファー(Good's Buffer)や、Tris(Tris(hydroxymethyl)aminomethane)、DEA(Diethanolamine)等が用いられ得る。
The buffer substance is not particularly limited, but MES (2-Morpholinoethanesulfonic acid), ADA (N-(2-Acetamido)iminodiacetic acid), PIPES (Piperazine-1,4-bis(2- ethanesulfonic acid)), ACES (N-(2-Acetamido)-2-aminoethanesulfonic acid), BES (N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid)
acid), TES (N-Tris(hydroxymethyl)methyl-2-aminoethanesulfonic acid) HEP
So-called Good's Buffers such as ES (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid), Tris (Tris(hydroxymethyl)aminomethane), DEA (Diethanolamine) and the like can be used.

また、親水性溶媒42は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含むことで、ウイルス2の内部に存在する酵素を表面に露出させられる場合がある。また、界面活性剤を含むことで、親水性溶媒42が、空間30及び収容部13内へ導入され易くなる傾向がある。 Moreover, the hydrophilic solvent 42 may contain a surfactant. By including a surfactant, the enzyme present inside the virus 2 may be exposed to the surface. Moreover, the inclusion of the surfactant tends to facilitate the introduction of the hydrophilic solvent 42 into the space 30 and the accommodating portion 13 .

界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばTWEEN20(CAS番号:9005-64-5、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン)及びTriton X-100
(CAS番号:9002-93-1、一般名ポリエチレングリコールモノ-4-オクチルフェニル
エーテル(n≒10))などが挙げられる。第一の溶媒20への界面活性剤の添加濃度は、
特に限定されないが、好ましくは0.01~1%である。
Examples of surfactants include, but are not limited to, TWEEN 20 (CAS number: 9005-64-5, polyoxyethylene sorbitan monolaurate) and Triton X-100.
(CAS number: 9002-93-1, common name polyethylene glycol mono-4-octylphenyl ether (n≈10)) and the like. The concentration of the surfactant added to the first solvent 20 is
Although not particularly limited, it is preferably 0.01 to 1%.

さらに、界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、天然由来の界面活性剤などを広く用いることができる。 Furthermore, as the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a naturally derived surfactant, and the like can be widely used.

陰イオン性界面活性剤としては、例えば、カルボン酸型、硫酸エステル型、スルホン酸型、リン酸エステル型に分類される。このうち、具体的には、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、α-スルホ脂肪酸メチルエステルナトリウム、ドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルエトキシレート硫酸ナトリウムなどが挙げられ、中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いることが好ましい。
Anionic surfactants are classified into, for example, carboxylic acid types, sulfate ester types, sulfonic acid types, and phosphate ester types. Among these, specific examples include sodium dodecyl sulfate, sodium laurate, α-sulfo fatty acid methyl ester sodium, sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium dodecyl ethoxylate sulfate, etc. Among them, sodium dodecylbenzene sulfonate It is preferable to use

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩型、アルキルアミン型、複素環アミン型に分類される。具体的には、例えば、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、セチルトリピリジニウムクロライド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。 Cationic surfactants are classified into, for example, quaternary ammonium salt types, alkylamine types, and heterocyclic amine types. Specific examples include stearyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, cetyltripyridinium chloride, dodecyldimethylbenzylammonium chloride and the like.

非イオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド、N-メチルアルキルグルカミドなどが挙げられる。中でも、ドデシルアルコールエトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート、ラウロイルジエタノールアマイドの他、Triton X(Triton X-100など)、Pluronic(登録商標)(Pluronic F-123、F-68など)、Tween (Tween 20、40、60、65、80、85など)、Brij(登録商標)(Brij 35、58、98など)、Span (Span 20、40、60、80、83、85)の名前で市販されてい
るものが好ましい。
Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene hydrogenated castor oils, polyoxyethylene mono fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan mono fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, and alkyl polyglycosides. , N-methylalkylglucamide and the like. Among others, dodecyl alcohol ethoxylate, nonylphenol ethoxylate, lauroyl diethanolamide, as well as Triton X (Triton X-100, etc.), Pluronic (Pluronic F-123, F-68, etc.), Tween (Tween 20, 40 , 60, 65, 80, 85, etc.), Brij® (Brij 35, 58, 98, etc.), Span (Span 20, 40, 60, 80, 83, 85) preferable.

両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ドデシルアミノメチルジメチルスルホプロピルベタイン、3-(テトラデシルジメチルアミニオ)プロパン-1-スルホナートなどがあるが、3-[(3-コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]-1-プロパンスルホナート(CHAPS)、3-[(3-コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホナート(CHAPSO)などを用いることが好ましい。 Amphoteric surfactants include, for example, lauryldimethylaminoacetic acid betaine, dodecylaminomethyldimethylsulfopropyl betaine, 3-(tetradecyldimethylamino)propane-1-sulfonate and the like, but 3-[(3-cholamide Propyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate (CHAPS), 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-2-hydroxy-1-propanesulfonate (CHAPSO) and the like are preferably used.

天然由来の界面活性剤としては、例えば、レシチン、サポニンが好ましく、レシチンとして称される化合物のうち、具体的には、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、ホスファチジン酸、ホスファチジルグリセロールなどが好ましい。また、サポニンとしてはキラヤサポニンが好ましい。 Examples of naturally derived surfactants include lecithin and saponin, and among compounds referred to as lecithin, specific examples include phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, phosphatidic acid, and phosphatidylglycerol. preferable. As the saponin, quillaja saponin is preferable.

本手順により、ウイルス2と基質3が収容部13に入る。親水性溶媒42中において、ウイルス2が十分に低い濃度に希釈されている場合、1つの収容部13に入るウイルス2の数は0又は最大で1となり得る。親水性溶媒42中において、ウイルス2の濃度がより高い場合には、1つの収容部13には2以上のウイルス2が導入され得る。 By this procedure, the virus 2 and the substrate 3 enter the container 13 . When the virus 2 is diluted to a sufficiently low concentration in the hydrophilic solvent 42, the number of viruses 2 entering one container 13 can be zero or at most one. When the concentration of virus 2 is higher in hydrophilic solvent 42 , two or more viruses 2 can be introduced into one container 13 .

[封入手順(A2)]
図1Bを参照して封入手順(2)を説明する。本手順では、下層部10と上層部20との間の空間30に疎水性溶媒43を導入する。
[Enclosure procedure (A2)]
Encapsulation procedure (2) will be described with reference to FIG. 1B. In this procedure, a hydrophobic solvent 43 is introduced into the space 30 between the lower layer 10 and the upper layer 20 .

疎水性溶媒43は、導入手順(1)で用いた親水性溶媒42と混ざり合いにくい溶媒(非混和性の溶媒)であればよい。疎水性溶媒43として、例えば飽和炭化水素、不飽和炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイル、パーフルオロカーボン、ハロゲン系溶媒、及び疎水性イオン液体からなる群より選択される少なくとも1つ又はこれを含む混合物等を好適に用いることができる。飽和炭化水素としては、例えばアルカン、シクロアルカンなどが挙げられる。アルカンとしては、例えばデカン、ヘキサデカン等が挙げられる。不飽和炭化水素としては、例えばスクアレン等が挙げられる。芳香族炭化水素としては、例えばベンゼン、トルエン等が挙げられる。パーフルオロカーボンとしては、例えばフロリナート(登録商標)FC40(SIGMA社製)等が挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、
例えばクロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼン等が挙げられる。疎水性イオン液体
とは少なくとも水中では解離しないイオン液体をさし、例えば1―Butyl―3―methylimidazolium Hexafluorophosphate等が挙げられる。イオン液体とは、室温において液体で存在する塩をさす。
The hydrophobic solvent 43 may be any solvent (immiscible solvent) that is difficult to mix with the hydrophilic solvent 42 used in the introduction procedure (1). As the hydrophobic solvent 43, for example, at least one selected from the group consisting of saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, silicone oils, perfluorocarbons, halogen-based solvents, and hydrophobic ionic liquids. A mixture or the like can be preferably used. Examples of saturated hydrocarbons include alkanes and cycloalkanes. Examples of alkanes include decane and hexadecane. Examples of unsaturated hydrocarbons include squalene and the like. Examples of aromatic hydrocarbons include benzene and toluene. Examples of perfluorocarbons include Fluorinert (registered trademark) FC40 (manufactured by SIGMA). As a halogen-based solvent,
Examples include chloroform, methylene chloride, chlorobenzene and the like. Hydrophobic ionic liquids refer to ionic liquids that do not dissociate at least in water, and include, for example, 1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. Ionic liquids refer to salts that exist as liquids at room temperature.

疎水性溶媒43も、親水性溶媒42と同様に、上層部20及び下層部10の少なくとも一方に形成されている貫通孔(図示せず)から空間30内に導入すればよい。空間30内に導入された疎水性溶媒43は、図に示すように、下層部10と上層部20とが対向する面に平行な方向に流れ、空間30内の親水性溶媒42が疎水性溶媒43によって置換される。これにより、収容部13内に、疎水性溶媒43で被覆されかつウイルス2と基質3を包含する、親水性溶媒42の液滴が形成される。 Similar to the hydrophilic solvent 42 , the hydrophobic solvent 43 may also be introduced into the space 30 through through holes (not shown) formed in at least one of the upper layer 20 and the lower layer 10 . As shown in the figure, the hydrophobic solvent 43 introduced into the space 30 flows in a direction parallel to the surfaces where the lower layer 10 and the upper layer 20 face each other, and the hydrophilic solvent 42 in the space 30 becomes the hydrophobic solvent. 43. As a result, droplets of hydrophilic solvent 42 coated with hydrophobic solvent 43 and containing virus 2 and substrate 3 are formed in container 13 .

そして、親水性溶媒42の液滴の極小容積中で共存する、ウイルス2の粒子表面又は内部に存在する酵素と基質3との反応が進行し、反応生成物4が生成する。図2を参照して詳しく説明する。ウイルス2の粒子表面又は内部には酵素5が存在している(図には酵素5がウイルス表面に存在する場合を示した)。基質3が、酵素5と接触し反応すると、反応生成物4が生成する。発色生成物4は、基質3と異なる光学特性を示し、例えば吸光度や旋光度のシフトや、発光(蛍光)を示す。 Then, the reaction between the substrate 3 and the enzyme existing on the surface or inside the particle of the virus 2, which coexists in the extremely small volume of the droplet of the hydrophilic solvent 42, proceeds, and the reaction product 4 is produced. A detailed description will be given with reference to FIG. Enzyme 5 is present on the particle surface or inside of virus 2 (the figure shows the case where enzyme 5 is present on the virus surface). When substrate 3 contacts and reacts with enzyme 5, reaction product 4 is produced. The chromogenic product 4 exhibits optical properties different from those of the substrate 3, such as a shift in absorbance or optical rotation, or luminescence (fluorescence).

本手順により、ウイルス2と基質3が、極小容積の液滴中に封入されるため、酵素5と基質3との反応によって該液滴中に反応生成物4が極小容積中に生成される。これによって、反応生成物4の光学検出が可能とされる。収容部13の容積(すなわち、親水性溶媒42の液滴の容積)は、特に限定されないが、例えば10aL~100nL、好ましくは1fL~1pLである。 According to this procedure, the virus 2 and the substrate 3 are enclosed in droplets of a very small volume, so that the reaction between the enzyme 5 and the substrate 3 produces a reaction product 4 in the droplets in a very small volume. This allows optical detection of the reaction product 4 . The volume of the storage section 13 (that is, the volume of the droplet of the hydrophilic solvent 42) is not particularly limited, but is, for example, 10aL to 100nL, preferably 1fL to 1pL.

ウイルス2がインフルエンザウイルスであり(表1参照)、基質3に4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid:4MU-NANA)を用いる場合を例により具体的に説明する。 Virus 2 is an influenza virus (see Table 1), and substrate 3 is 4-methylumbelliferyl-α-D-neuraminic acid (4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminic acid: 4MU-NANA). The case of use will be specifically described with an example.

インフルエンザウイルスの粒子表面にはノイラミニダーゼ(酵素5)が存在している。4MU-NANA(基質3)が、ノイラミニダーゼと接触し反応すると、蛍光物質である4-メチルウンベリフェロン(反応生成物4)が生成する。 Neuraminidase (enzyme 5) is present on the surface of influenza virus particles. When 4MU-NANA (substrate 3) contacts and reacts with neuraminidase, the fluorescent substance 4-methylumbelliferone (reaction product 4) is produced.

4MU-NANAのノイラミニダーゼによる加水分解に由来して、下記式で示される、蛍光を呈する発色団として4-メチルウンベリフェロン(4MU)が生成する。基質3は、ノイラミニダーゼによるノイラミン酸の加水分化によって光学的に検出可能な発色団を遊離させるものであれば、4MU-NANAに限られず、従来公知のものを用いることができる。反応生成物4の4MUは、下記式で示されるように水酸基を有する。 Hydrolysis of 4MU-NANA by neuraminidase produces 4-methylumbelliferone (4MU) as a fluorescent chromophore represented by the following formula. Substrate 3 is not limited to 4MU-NANA, and conventionally known substrates can be used as long as they release an optically detectable chromophore by hydrolysis of neuraminic acid with neuraminidase. 4MU of the reaction product 4 has a hydroxyl group as shown by the following formula.

Figure 0007274780000002
Figure 0007274780000002

本発明に係る検出方法では、この4MUの水酸基から水素を脱離させ、4MUを電荷を有する状態とするため、親水性溶媒42のpH値を4MUの酸解離定数(pKa)7.79よりも大きく設定する。4MUの水酸基から水素を脱離させることにより、疎水性溶媒
43で被覆された、親水性溶媒42の液滴に含まれる4MUが、その電荷のために疎水性溶媒43へ移行できず、結果として親水性溶媒42の液滴中に高濃度に蓄積することとなる。
In the detection method according to the present invention, the hydrogen is desorbed from the hydroxyl groups of 4MU to make 4MU have an electric charge. set large. By removing hydrogen from the hydroxyl group of 4MU, 4MU contained in droplets of hydrophilic solvent 42 coated with hydrophobic solvent 43 cannot migrate to hydrophobic solvent 43 due to its charge, resulting in A high concentration accumulates in the droplets of the hydrophilic solvent 42 .

仮に、親水性溶媒42のpH値が4MUの酸解離定数(pKa)よりも小さい場合、4MUは水酸基を有する状態となるため、電荷を有さないかあるいは水酸基から水素が脱離している場合に比して電荷が小さくなる。親水性溶媒42の液滴に含まれる4MUが電荷を有さない場合あるいは電荷が小さい場合には、親水性溶媒42と界面接触する疎水性溶媒43へ4MUが移行しやすくなるため、4MUが親水性溶媒42の液滴中から失われたり、液滴中の4MU濃度が低下したりする。 If the pH value of the hydrophilic solvent 42 is smaller than the acid dissociation constant (pKa) of 4MU, 4MU will have a hydroxyl group. The electric charge becomes smaller in comparison. When the 4MU contained in the droplet of the hydrophilic solvent 42 does not have an electric charge or when the electric charge is small, the 4MU tends to migrate to the hydrophobic solvent 43 that is in interface contact with the hydrophilic solvent 42. Therefore, the 4MU is hydrophilic. 4MU is lost from the liquid droplets of the organic solvent 42, or the 4MU concentration in the liquid droplets decreases.

従来、ノイラミニダーゼと4MU-NANAとの反応は、ノイラミニダーゼによる酵素反応の至適pHである5付近のpH条件下で行い、遊離した4MUの検出を、4MUの蛍光効率(量子効率)が最大化されるpHである10付近のpH条件下で行っていた。これに対して、本発明は、ノイラミニダーゼと4MU-NANAとの反応及び4MUの検出を、いずれも、4MUのpKa7.79よりも大きいpH条件下で行う点を技術的特徴の1つとするものである。 Conventionally, the reaction between neuraminidase and 4MU-NANA is carried out under pH conditions around 5, which is the optimum pH for the enzymatic reaction by neuraminidase, and the detection of released 4MU is performed with the fluorescence efficiency (quantum efficiency) of 4MU maximized. It was carried out under pH conditions of around 10, which is the pH that is used. In contrast, one of the technical features of the present invention is that the reaction between neuraminidase and 4MU-NANA and the detection of 4MU are both carried out under pH conditions with a pKa greater than 7.79 for 4MU. be.

なお、基質3と酵素5の反応は、本手順前においても、基質3と酵素5が接触すれば進行し得るものであるが、本手順においてウイルス2と基質3を包含する親水性溶媒42の液滴が形成される前には、生成した反応生成物4が極小容積中に蓄積されることがない。このため、反応生成物4の光学検出において、封入手順(2)前に生成した反応生成物4の影響は無視できる程度に小さい。 The reaction between the substrate 3 and the enzyme 5 can proceed even before this procedure if the substrate 3 and the enzyme 5 come into contact with each other. The produced reaction products 4 do not accumulate in the very small volume before the droplets are formed. Therefore, in the optical detection of the reaction product 4, the effect of the reaction product 4 produced before the encapsulation procedure (2) is negligibly small.

4MUを含む4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸の他に、同様に、親水性溶媒42の液滴中から、当該液滴を被覆する疎水性溶媒43への反応生成物4の移行の問題を生じ得る発色基質として以下が挙げられる。 In addition to 4-methylumbelliferyl-α-D-neuraminic acid containing 4MU, similarly, the reaction product 4 from the droplets of the hydrophilic solvent 42 to the hydrophobic solvent 43 covering the droplets. Chromogenic substrates that can cause migration problems include:

4-メチルウンベリフェロン(4-Methylumbelliferone)を含む誘導体であって、4MU-NANA以外のもの。ここで、「誘導体」とは、構造中に、「発色団」としての4MUと、酵素5との反応によって切断される「基質」とを有する化合物を意味する。 Derivatives containing 4-Methylumbelliferone, other than 4MU-NANA. Here, "derivative" means a compound having 4MU as a "chromophore" and a "substrate" that is cleaved by reaction with enzyme 5 in its structure.

フルオレセイン(Fluorescein)を発色団として含む誘導体。酵素5と接触し反応すると、酵素5により基質が切断され、蛍光物質であるフルオレセイン(pKa:6.4)が反応生成物4として遊離する。フルオレセインの構造を以下に示す。 A derivative containing fluorescein as a chromophore. When it contacts with the enzyme 5 and reacts with it, the substrate is cleaved by the enzyme 5 and the fluorescent substance fluorescein (pKa: 6.4) is liberated as the reaction product 4 . The structure of fluorescein is shown below.

Figure 0007274780000003
Figure 0007274780000003

レゾルフィン(Resorufin)を発色団として含む誘導体。酵素5と接触し反応すると、酵素5により基質が切断され、蛍光物質であるレゾルフィン(pKa:6.0)が反応生成物4として遊離する。レゾルフィンの構造を以下に示す。 Derivatives containing Resorufin as a chromophore. Upon contact and reaction with the enzyme 5 , the substrate is cleaved by the enzyme 5 to release the fluorescent substance resorufin (pKa: 6.0) as the reaction product 4 . The structure of resorufin is shown below.

Figure 0007274780000004
Figure 0007274780000004

ローダミン(Rhodamine)を発色団として含む誘導体。酵素5と接触し反応すると、酵素5により基質が切断され、蛍光物質であるローダミン(pKa:6.0)が反応生成物4として遊離する。ローダミンの構造を以下に示す。 A derivative containing Rhodamine as a chromophore. Upon contact and reaction with the enzyme 5 , the substrate is cleaved by the enzyme 5 to liberate rhodamine (pKa: 6.0), which is a fluorescent substance, as a reaction product 4 . The structure of rhodamine is shown below.

Figure 0007274780000005
Figure 0007274780000005

これらの誘導体を基質3として用いる場合には、親水性溶媒42のpH値を、誘導体から生じる反応生成物4の酸解離定数(pKa)よりも大きく設定する。これにより、各反応生成物4を電荷を有する状態とし、疎水性溶媒43への移行(漏れ出し)を防止して、親水性溶媒42の液滴中に反応生成物4を高濃度に蓄積させることができる(実施例1参照)。 When these derivatives are used as the substrate 3, the pH value of the hydrophilic solvent 42 is set higher than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product 4 generated from the derivatives. As a result, each reaction product 4 is charged to prevent migration (leakage) to the hydrophobic solvent 43, and the reaction product 4 is accumulated in droplets of the hydrophilic solvent 42 at a high concentration. (see Example 1).

さらに、親水性溶媒42の液滴中から疎水性溶媒43への反応生成物4の漏れ出しは、親水性溶媒42中の緩衝物質を所定の濃度以上に設定することで、さらに効果的に防止できる(実施例2参照)。緩衝物質の濃度は、例えば50mM以上、好ましくは100mM以上、より好ましくは500mM以上、さらに好ましくは1M以上とされる。 Furthermore, leakage of the reaction product 4 from droplets of the hydrophilic solvent 42 into the hydrophobic solvent 43 can be more effectively prevented by setting the buffer substance in the hydrophilic solvent 42 to a predetermined concentration or higher. Yes (see Example 2). The concentration of the buffer substance is, for example, 50 mM or higher, preferably 100 mM or higher, more preferably 500 mM or higher, further preferably 1 M or higher.

[検出手順(A3)]
本手順では、親水性溶媒42の液滴中に生成した反応生成物4の光学検出を行う。
[Detection procedure (A3)]
In this procedure, optical detection of the reaction product 4 generated in droplets of the hydrophilic solvent 42 is performed.

反応生成物4の光学検出は、基質3と反応生成物4との光学特性の差を検出することが可能な公知の手段を用いて行うことができる。例えば、イメージセンサや吸光度計、旋光度計を用いて特定の吸光度や旋光度のシフトを検出すること、イメージセンサや蛍光顕微鏡、蛍光測定器を用いて特定の蛍光波長を検出することにより、反応生成物4を光学的に検出できる。 Optical detection of the reaction product 4 can be performed using known means capable of detecting the difference in optical properties between the substrate 3 and the reaction product 4 . For example, by detecting a shift in specific absorbance or optical rotation using an image sensor, an absorbance meter, or a polarimeter, or by detecting a specific fluorescence wavelength using an image sensor, fluorescence microscope, or fluorometer, the reaction Product 4 can be optically detected.

ウイルス2がインフルエンザウイルスであり、基質3に4MU-NANAを用いる場合においては、生成する4MU(反応生成物4)の蛍光検出を行う。 When the virus 2 is an influenza virus and 4MU-NANA is used as the substrate 3, fluorescence detection of the generated 4MU (reaction product 4) is performed.

検出された反応生成物4(例えば4MU)の検出強度(例えば蛍光強度)に基づけばウイルスの粒子数及び/又は亜種(サブタイプ)を決定することができる。 Based on the detection intensity (for example, fluorescence intensity) of the detected reaction product 4 (for example, 4MU), the virus particle number and/or subspecies (subtype) can be determined.

具体的には、インフルエンザウイルスの場合、まず、検出された蛍光強度と、予め作成した蛍光強度とノイラミニダーゼ活性との関係を規定した標準曲線とを用いてノイラミニダーゼの酵素活性値を算出する。次に、算出された酵素活性値と、予め作成した酵素活性値とウイルス粒子数との関係を規定した標準曲線を用いてインフルエンザウイルスの粒子数を定量する。これにより、対象から分離された生物試料中にウイルスが含まれているかの判定に加えて、ウイルス量を定量的に決定することもでき(アナログ定量)、対象におけるインフルエンザウイルスの感染の有無及び感染の強度を診断できる。標準曲線には、蛍光強度とウイルス粒子数との関係を直接規定したものを用いてもよい。 Specifically, in the case of influenza virus, first, the enzymatic activity value of neuraminidase is calculated using the detected fluorescence intensity and a previously prepared standard curve defining the relationship between fluorescence intensity and neuraminidase activity. Next, the number of influenza virus particles is quantified using the calculated enzyme activity value and a previously prepared standard curve defining the relationship between the enzyme activity value and the number of virus particles. As a result, in addition to determining whether the virus is contained in the biological sample isolated from the subject, the amount of virus can also be determined quantitatively (analog quantification), and the presence or absence of influenza virus infection in the subject and infection can diagnose the strength of A standard curve that directly defines the relationship between fluorescence intensity and the number of virus particles may be used.

また、例えばインフルエンザウイルスではB型ウイルスに比してA型ウイルスのほうが高いノイラミニダーゼ活性を有することが知られている。そして、本発明者らは、本発明に係る検出方法を用いてA型ウイルスとB型ウイルスがノイラミニダーゼ活性において2倍程度相違し、両者を活性値の大小に基づいて有効に区別して検出できることを見出している。このような場合、まず、検出された蛍光強度と、予め作成した蛍光強度とノイラミニダーゼ活性との関係を規定した標準曲線とを用いてノイラミニダーゼの酵素活性値を算出する。次に、算出された酵素活性値と、予め作成した酵素活性値とサブタイプとの関係式を用いてインフルエンザウイルスのサブタイプを決定できる。例えばインフルエンザウイルスであれば、算出された酵素活性値が基準値以上であればA型と判定し、基準値未満であればB型と判定できる。これにより、対象から分離された生物試料中にウイルスが含まれているかの判定に加えて、ウイルスサブタイプを決定することもでき、対象における感染インフルエンザウイルスのサブタイプを診断できる。関係式には、蛍光強度とサブタイプとの関係を直接規定したものを用いてもよい。 Further, for example, among influenza viruses, type A virus is known to have higher neuraminidase activity than type B virus. The present inventors have also found that, using the detection method of the present invention, the difference in neuraminidase activity between type A virus and type B virus is approximately twofold, and that both can be effectively distinguished and detected based on the magnitude of the activity value. Heading. In such a case, first, the enzymatic activity value of neuraminidase is calculated using the detected fluorescence intensity and a previously prepared standard curve defining the relationship between fluorescence intensity and neuraminidase activity. Next, the subtype of the influenza virus can be determined using the calculated enzyme activity value and a previously created relational expression between the enzyme activity value and the subtype. For example, in the case of influenza virus, if the calculated enzymatic activity value is equal to or higher than the standard value, it can be determined as type A, and if it is less than the standard value, it can be determined as type B. Thus, in addition to determining whether a biological sample isolated from a subject contains virus, the virus subtype can also be determined, and the subtype of the infectious influenza virus in the subject can be diagnosed. A relational expression that directly defines the relationship between fluorescence intensity and subtype may be used.

さらに、上述の通り、親水性溶媒42中において、ウイルス2が十分に低い濃度に希釈されている場合、1つの収容部13に入るウイルス2の数は0又は最大で1となり得る。この場合、反応生成物4が検出された収容部13の数と、反応生成物4が検出されない収容部13の数との比率を用いて、予め作成した当該比率とウイルス粒子数との関係を規定した標準曲線に基づいて、ウイルス量を定量的に決定することもできる(デジタル定量)。
封入手順(2)においては、親水性溶媒42の液滴中に反応生成物4を高濃度に蓄積させることができるため、ウイルス2が1粒子のみ収容部13に入っている場合であっても、反応生成物4の検出を高感度に行うことができる。従って、本発明に係る検出方法によれば、生物試料中にごく微量に含まれるウイルスであっても高感度に検出でき、病原性微生物の量を高精度に決定することが可能となる。
Furthermore, as described above, when the virus 2 is diluted to a sufficiently low concentration in the hydrophilic solvent 42, the number of viruses 2 entering one container 13 can be zero or at most one. In this case, by using the ratio between the number of storage units 13 in which the reaction product 4 is detected and the number of storage units 13 in which the reaction product 4 is not detected, the previously created relationship between the ratio and the number of virus particles is calculated. Viral load can also be determined quantitatively (digital quantification) based on defined standard curves.
In the encapsulation procedure (2), the reaction product 4 can be accumulated in the droplet of the hydrophilic solvent 42 at a high concentration. , the reaction product 4 can be detected with high sensitivity. Therefore, according to the detection method of the present invention, even viruses contained in a biological sample in extremely small amounts can be detected with high sensitivity, and the amount of pathogenic microorganisms can be determined with high accuracy.

また、親水性溶媒42の液滴中に反応生成物4を高濃度に蓄積させられることにより高い蛍光強度が得られるため、光学検出において比較的感度の低い簡易な撮像装置を用いることができ、例えばスマートフォンに搭載されたカメラなどでの光学検出が可能と期待される。スマートフォンに搭載されたカメラなどの簡易な撮像装置による光学検出は、比較的規模の小さな病院や診療所、個人における本発明に係る病原性微生物の検出方法の実施を容易にし得る。さらに、スマートフォンが備える通信手段を利用すれば、病原性微生物の検出情報をサーバに送信し、蓄積された情報(ビックデータ)を解析することで、流行の地域、時期及びサブタイプなどの把握や予測に供することが可能と期待される。 In addition, since the reaction product 4 can be accumulated in the droplet of the hydrophilic solvent 42 at a high concentration, a high fluorescence intensity can be obtained. For example, it is expected that optical detection will be possible with a camera mounted on a smartphone. Optical detection by a simple imaging device, such as a camera mounted on a smart phone, can facilitate implementation of the pathogenic microorganism detection method according to the present invention in relatively small hospitals, clinics, and individuals. Furthermore, by using the communication means provided by smartphones, detection information of pathogenic microorganisms can be sent to the server, and by analyzing the accumulated information (big data), it is possible to grasp the epidemic area, time period, subtype, etc. It is expected that it can be used for prediction.

上記では、ウイルス2がインフルエンザウイルスであり、基質3に4MU-NANAを用いる場合を例に説明した。本発明において、例えば、コロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルスあるいは中東呼吸器症候群(MERS)ウイルスを検出対象とする場合、基質3には、これらのウイルスが表面に有するヘマグルチニンエステラーゼ(酵素5)によって加水分解を受け、上述のような発色団(反応生成物4)を遊離させるものを用いればよい。 In the above description, the virus 2 is an influenza virus and 4MU-NANA is used as the substrate 3 as an example. In the present invention, for example, when coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus or Middle East respiratory syndrome (MERS) virus is targeted for detection, substrate 3 contains hemagglutinin esterase ( A substance that is hydrolyzed by the enzyme 5) to liberate the chromophore (reaction product 4) as described above may be used.

また、例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルスあるいはヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)を検出対象とする場合、基質3には、これらのウイルスが表面又は内部に有する逆転写酵素(酵素5)によって重合化される核酸モノマーであってよい。核酸モノマーに蛍光色素をラベルしておくことで、重合による反応生成物である核酸鎖において、核酸モノマーに比して増加した蛍光強度が検出される。同様に、例えば、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルスあるいはノロウイルスを検出対象とする場合、基質3には、これらのウイルスが表面又は内部に有するRNA依存RNAポリメラーゼ(酵素5)によって重合化される核酸モノマーに蛍光色素をラベルしたものを用いることができる。なお、核酸モノマーの核酸鎖への重合に伴って、蛍光強度が増加する構成に限らず、反応後に反応前とは異なる光学特性(吸光度、旋光度及び蛍光等)が現れる構成であれば広く採用可能である。 Further, for example, when human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B virus or human T-cell leukemia virus (HTLV) is to be detected, the substrate 3 contains a reverse transcriptase ( It may be a nucleic acid monomer that is polymerized by enzyme 5). By labeling the nucleic acid monomers with a fluorescent dye, fluorescence intensity increased compared to the nucleic acid monomers is detected in the nucleic acid chain, which is the reaction product of polymerization. Similarly, for example, when Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue fever virus, rubella virus, rotavirus or norovirus is to be detected, substrate 3 can use fluorescent dye-labeled nucleic acid monomers that are polymerized by RNA-dependent RNA polymerase (enzyme 5) on the surface or inside of these viruses. In addition, it is not limited to the configuration in which the fluorescence intensity increases as the nucleic acid monomers are polymerized into the nucleic acid chain, and any configuration in which optical properties (absorbance, optical rotation, fluorescence, etc.) that are different from those before the reaction appear after the reaction can be widely adopted. It is possible.

このように、本発明に係る検出方法において、基質は、検出対象とする病原性微生物が表面又は内部に有する酵素によって適宜選択され得るものである。この際、選択された反応生成物のpKaに応じて、導入手順(1)で用いられる親水性溶媒のpH値を当該pKaよりも大きくなるように設計すればよい。 Thus, in the detection method according to the present invention, the substrate can be appropriately selected according to the enzymes present on the surface or inside of the pathogenic microorganism to be detected. At this time, according to the pKa of the selected reaction product, the pH value of the hydrophilic solvent used in the introduction procedure (1) may be designed to be higher than the pKa.

また、基質は、例えば、インフルエンザウイルスとムンプウイルスのように同一酵素(ノイラミニダーゼ)を有する病原性微生物であっても、それぞれの病原性微生物の酵素の基質特異性に応じて異なる設計にされ得る。例えば、インフルエンザウイルスの検出するための発色基質として4MU-NANAを用い、ムンプウイルスを検出するための発色基質としての4MU-NANAにおいてその加水分解により生成する発色団を4MUからフルオレセインなどの他の蛍光物質に変更したものを用いる。このように、基質の一部を変更することで、それぞれの発色基質のノイラミニダーゼに対する親和性が、同一種の酵素であっても、対インフルエンザウイルス酵素と対ムンプウイルスの酵素との間で変化し得る。これによって、本発明に係る検出方法では、両者を区別して検出することも可能である。 In addition, the substrate can be designed differently according to the substrate specificity of the enzyme of each pathogenic microorganism, even for pathogenic microorganisms that have the same enzyme (neuraminidase), such as influenza virus and mump virus. For example, 4MU-NANA is used as a chromogenic substrate for detecting influenza virus, and 4MU-NANA is used as a chromogenic substrate for detecting mump virus. Use the one changed to Thus, by changing a part of the substrate, the affinity of each chromogenic substrate for neuraminidase can be changed between the influenza virus enzyme and the mump virus enzyme, even for the same type of enzyme. . Thus, the detection method according to the present invention can detect both of them separately.

2.病原性微生物の薬剤感受性の検出方法
本発明に係る病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の病原性微生物の薬剤感受性を検出する方法は、以下の手順を含む。
(B1)病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記生物試料と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、前記酵素の阻害薬を含む親水性溶媒を導入する導入手順。
(B2)前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質と前記阻害薬とを包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順。
(B3)前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順、(ここで、前記阻害薬の存在下における前記反応生成物の検出強度が、前記阻害薬の非存在下における前記反応生成物の検出強度よりも減少する場合、前記病原性微生物が前記阻害薬に感受性を有することを示す)。
2. Method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms A method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms in a biological sample isolated from a subject infected or suspected to be infected with a pathogenic microorganism according to the present invention comprises the following steps. including.
(B1) A lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing pathogenic microorganisms are separated from each other by sidewalls having a hydrophobic upper surface, and a surface of the lower layer portion on which the storage portions are formed. In the space between the opposing upper layers, the biological sample, a substance that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on or inside the pathogenic microorganism, and a hydrophilic solvent containing an inhibitor of the enzyme are placed. Deployment steps to implement.
(B2) introducing a hydrophobic solvent into the space to form droplets of a hydrophilic solvent coated with the hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism, the substance, and the inhibitor in the container; encapsulation procedure.
(B3) a detection procedure for optically detecting a reaction product produced by the reaction between the enzyme and the substance in the droplet, (wherein the detection intensity of the reaction product in the presence of the inhibitor is , indicating that the pathogenic microorganism is susceptible to the inhibitor if the detectable intensity of the reaction product is reduced below that in the absence of the inhibitor).

[導入手順(B1)]
本発明に係る病原性微生物の薬剤感受性の検出方法の導入手順(B1)は、薬剤感受性の評価対象となる酵素阻害薬が親水性溶媒に含まれる点でのみ、上述の病原性微生物検出方法の導入手順(A1)と異なる。導入手順(B1)では、病原性微生物及び基質に加え
て、病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素の阻害薬が収容部に入ることとなる。
[Introduction procedure (B1)]
The introduction procedure (B1) of the method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms according to the present invention is different from the method for detecting pathogenic microorganisms described above only in that the enzyme inhibitor to be evaluated for drug susceptibility is contained in the hydrophilic solvent. It differs from the introduction procedure (A1). In the introduction procedure (B1), in addition to pathogenic microorganisms and substrates, inhibitors of enzymes present on or in pathogenic microorganisms enter the container.

[封入手順(B2)]
本発明に係る病原性微生物の薬剤感受性の検出方法の封入手順(B2)の操作は、上述の病原性微生物検出方法の封入手順(A2)に同じである。封入手順(B2)では、収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ病原性微生物、基質及び阻害薬を包含する、親水性溶媒の液滴が形成されることとなる。
[Enclosure procedure (B2)]
The operation of the encapsulation procedure (B2) of the method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms according to the present invention is the same as the encapsulation procedure (A2) of the above-described method for detecting pathogenic microorganisms. The encapsulation step (B2) results in the formation of droplets of hydrophilic solvent coated with a hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism, the substrate and the inhibitor in the reservoir.

[検出手順(B3)]
本発明に係る病原性微生物の薬剤感受性の検出方法の検出手順(B3)では、上述の病原性微生物検出方法の検出手順(A3)と同様にして、親水性溶媒の液滴中に生成した反応生成物の光学検出を行う。
[Detection procedure (B3)]
In the detection procedure (B3) of the method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms according to the present invention, in the same manner as in the detection procedure (A3) of the method for detecting pathogenic microorganisms described above, the reaction generated in the droplet of the hydrophilic solvent Optical detection of the product is performed.

阻害薬の存在下における前記反応生成物の検出強度を、阻害薬の非存在下における前記反応生成物の検出強度と比較し、前者が後者よりも減少する場合、阻害薬によって親水性溶媒の液滴中における反応生成物の生成が抑制されていることが示される。すなわち、病原性微生物が有する酵素が阻害されていることから、病原性微生物が阻害薬に感受性を有することが示される。
一方、阻害薬の非存在下における前記反応生成物の検出強度が、阻害薬の非存在下における前記反応生成物の検出強度と比較して同等である場合、親水性溶媒の液滴中における反応生成物の生成は阻害剤によって抑制されていないことが示される。すなわち、病原性微生物が有する酵素は阻害されていないことから、病原性微生物が阻害薬に耐性を有することが示される。
Comparing the detection intensity of the reaction product in the presence of the inhibitor with the detection intensity of the reaction product in the absence of the inhibitor, if the former is reduced more than the latter, the inhibitor causes the hydrophilic solvent solution to It is shown that the formation of reaction products in the drops is suppressed. That is, since the enzyme possessed by the pathogenic microorganism is inhibited, it is shown that the pathogenic microorganism is sensitive to the inhibitor.
On the other hand, if the detection intensity of the reaction product in the absence of the inhibitor is equivalent to the detection intensity of the reaction product in the absence of the inhibitor, the reaction in the hydrophilic solvent droplet It is shown that product formation is not suppressed by the inhibitor. That is, since the enzyme possessed by the pathogenic microorganism is not inhibited, it is shown that the pathogenic microorganism is resistant to the inhibitor.

具体的には、病原性微生物がインフルエンザウイルスである場合には、例えば、基質として4MU-NANA、阻害薬としてノイラミニダーゼ阻害剤(オセタミビル、ザナミビル等)を用いて、ノイラミニダーゼ阻害剤の存在下と非存在下の条件以外を同一とした2試験群について、生成する4MUの蛍光検出を行う。ノイラミニダーゼ阻害剤の存在下における4MUの検出強度を、ノイラミニダーゼ阻害剤の非存在下における4MUの検出強度と比較し、前者が後者よりも減少する場合、ノイラミニダーゼ阻害剤によって親水性溶媒の液滴中における4MUの生成が抑制されていることが示される。すなわち、インフルエンザウイルスが有するノイラミニダーゼが阻害されていることから、インフルエンザウイルスがノイラミニダーゼ阻害剤に感受性を有することが示される。
一方、ノイラミニダーゼ阻害剤の非存在下における4MUの検出強度が、ノイラミニダーゼ阻害剤の非存在下における4MUの検出強度と比較して同等である場合、親水性溶媒の液滴中における4MUの生成はノイラミニダーゼ阻害剤によって抑制されていないことが示される。すなわち、インフルエンザウイルスが有するノイラミニダーゼは阻害されていないことから、インフルエンザウイルスがノイラミニダーゼ阻害剤に耐性を有することが示される。
Specifically, when the pathogenic microorganism is an influenza virus, for example, using 4MU-NANA as a substrate and a neuraminidase inhibitor (osetamivir, zanamivir, etc.) as an inhibitor, Fluorescence detection of the generated 4MU is performed for two test groups that are identical except for the following conditions. The intensity of detection of 4MU in the presence of the neuraminidase inhibitor is compared with the intensity of detection of 4MU in the absence of the neuraminidase inhibitor, and if the former decreases more than the latter, the neuraminidase inhibitor increases It is shown that the generation of 4MU is suppressed. That is, since neuraminidase possessed by influenza virus is inhibited, it is shown that influenza virus is sensitive to neuraminidase inhibitors.
On the other hand, if the intensity of detection of 4MU in the absence of a neuraminidase inhibitor is equivalent compared to the intensity of detection of 4MU in the absence of a neuraminidase inhibitor, then the generation of 4MU in droplets of hydrophilic solvent will result in neuraminidase It is shown not to be suppressed by inhibitors. That is, since the neuraminidase possessed by the influenza virus is not inhibited, it is shown that the influenza virus is resistant to neuraminidase inhibitors.

このような薬剤感受性の検出を行い得る病原微生物と酵素阻害薬の組合わせとしては、例えば、コロナウイルス、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルスあるいは中東呼吸器症候群(MERS)ウイルスを検出対象とする場合、これらのウイルスが表面に有するヘマグルチニンエステラーゼ(HE)の阻害薬(HE抗体, 3,4-dichloroisocoumarin,
9-O-Acetylated Polysialoside等)が挙げられる。
Combinations of pathogenic microorganisms and enzyme inhibitors that can detect such drug susceptibility include, for example, coronavirus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, or Middle East respiratory syndrome (MERS) virus. Inhibitors of hemagglutinin esterase (HE) that these viruses have on the surface (HE antibody, 3,4-dichloroisocoumarin,
9-O-Acetylated Polysialoside, etc.).

また、例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、B型肝炎ウイルスあるいはヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV)を検出対象とする場合、これらのウイルスが表面又は内部に有する逆転写酵素の阻害薬(レトロビル(グラクソ・スミスクライン・Inc.、ジドブジン/AZT)、ヴァイデックス(ブリストル・マイヤーズスクイブ・Inc.、ジダ
ノシン/ddI)、ハイビッド(ホフマン-ラ・ロシュ社)(ザルシタビン/ddC)、ゼリット(ブリストル・マイヤーズスクイブ社、スタブジン/d4T)、エピビル(グラクソ・スミスクライン社、ラミブジン/3TC)およびコンビビル(グラクソ・スミスクライン社、ジドブジン/ラミブジン)ビラミューン(ベーリンガーインゲルハイム・ファーマシューティカルズ・Inc.、ネビラピン)、レスクリプター(ファルマシア/アップジョン社、デラビルジン)およびサスティバ(デュポン・ファーマ・Co.、エファビレンズ)等)が挙げられる。
同様に、例えば、エボラウイルス、C型肝炎ウイルス、ラッサウイルス、ハンタウイルス、狂犬病ウイルス、日本脳炎ウイルス、黄熱ウイルス、デング熱ウイルス、風疹ウイルス、ロタウイルスあるいはノロウイルスを検出対象とする場合、これらのウイルスが表面又は内部に有するRNA依存RNAポリメラーゼの阻害薬(ファビピラビル、リバビリン等)が挙げられる。
In addition, for example, when human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B virus or human T-cell leukemia virus (HTLV) is targeted for detection, inhibitors of reverse transcriptase (retrovir ( GlaxoSmithKline Inc., Zidovudine/AZT), Videx (Bristol-Myers Squibb Inc., Didanosine/ddI), Hivid (Hoffman-La Roche) (Zalcitabine/ddC), Zerrit (Bristol-Myers Squibb) Stavudine/d4T), Epivir (GlaxoSmithKline, Lamivudine/3TC) and Combivir (GlaxoSmithKline, Zidovudine/Lamivudine) Viramune (Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals Inc., Nevirapine), Rescriptor (Pharmacia/Upjohn, Delavirdine) and Sustiva (DuPont Pharma Co., Efavirenz), etc.).
Similarly, for example, when detecting Ebola virus, hepatitis C virus, Lassa virus, hantavirus, rabies virus, Japanese encephalitis virus, yellow fever virus, dengue fever virus, rubella virus, rotavirus or norovirus, these viruses inhibitors of RNA-dependent RNA polymerases (favipiravir, ribavirin, etc.) on or in the surface of .

さらに、例えば、大腸菌群、腸炎ビブリオ菌、カンピロバクター、エンテロバクターあるいはバチルス属菌を検出対象とする場合、これらの細菌が表面又は内部に有するガラクトシダーゼの阻害薬(Castanospermine、Conduritol B Epoxide、Bromoconduritol、2-Deoxy-D-Galactose等)、グルクロニダーゼの阻害薬(アセトグラトン、D-glucaro-1,4-lactone、リゾリン脂質類等)、キモトリプシン、トリプシンの阻害薬(大豆、鶏卵等由来トリプシンインヒビター、Arg4-Met5-マリノスタチン、Phenylmethylsulfonyl fluoride、Aminoethyl benzylsulfonyl fluoride、Aprotinin、Tosyl lysine chloromethyl ketone、tosyl phenylalanine chloromethyl ketone等)、キシロシダーゼの阻害薬(Castanospermine、Xyl-amidine等)が挙げられる。 Furthermore, for example, when coliforms, Vibrio parahaemolyticus, Campylobacter, Enterobacter, or Bacillus are to be detected, inhibitors of galactosidase (Castanospermine, Conduritol B Epoxide, Bromoconduritol, 2- Deoxy-D-Galactose, etc.), glucuronidase inhibitors (acetogratone, D-glucaro-1,4-lactone, lysophospholipids, etc.), chymotrypsin, trypsin inhibitors (trypsin inhibitors derived from soybeans, chicken eggs, etc., Arg 4 - Met 5 -marinostatin, phenylmethylsulfonyl fluoride, aminoethyl benzylsulfonyl fluoride, aprotinin, tosyl lysine chloromethyl ketone, tosyl phenylalanine chloromethyl ketone, etc.), xylosidase inhibitors (castanospermine, Xyl-amidine, etc.).

このように、本発明に係る病原性微生物の薬剤感受性の検出方法において、阻害薬は、検出対象とする病原性微生物が表面又は内部に有する酵素によって適宜選択され得るものである。 Thus, in the method for detecting drug susceptibility of pathogenic microorganisms according to the present invention, inhibitors can be appropriately selected depending on the enzymes present on the surface or inside of pathogenic microorganisms to be detected.

3.抗病原性微生物薬剤のスクリーニング方法
本発明に係る抗病原性微生物薬剤をスクリーニングする方法は、以下の手順を含む。
(C1)病原性微生物を収容可能な複数の収容部が、疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、当該下層部における当該収容部が形成されている面に対向している上層部との間の空間に、前記病原性微生物と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、候補化合物とを含む親水性溶媒を導入する導入手順。
(C2)前記空間に疎水性溶媒を導入して、前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質と前記候補化合物とを包含する、親水性溶媒の液滴を形成する封入手順。
(C3)前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する検出手順、(ここで、前記候補化合物の存在下における前記反応生成物の検出強度が、前記候補化合物の非存在下における前記反応生成物の検出強度よりも減少する場合、前記候補化合物が抗病原性微生物活性を有することを示す)。
3. Screening Method for Antipathogenic Microbial Agents A method for screening antipathogenic microbial agents according to the present invention comprises the following steps.
(C1) A lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing pathogenic microorganisms are separated from each other by sidewalls having a hydrophobic upper surface, and a surface of the lower layer portion on which the storage portions are formed. A hydrophilic solvent containing the pathogenic microorganism, a substance that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on or inside the pathogenic microorganism, and a candidate compound is introduced into the space between the opposing upper layers. installation procedure.
(C2) introducing a hydrophobic solvent into the space to form droplets of a hydrophilic solvent coated with the hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism, the substance, and the candidate compound in the container; encapsulation procedure.
(C3) a detection procedure for optically detecting a reaction product produced by the reaction between the enzyme and the substance in the droplet, (wherein the detection intensity of the reaction product in the presence of the candidate compound is , indicating that the candidate compound has antipathogenic microbial activity if it is less than the detectable intensity of the reaction product in the absence of the candidate compound).

[導入手順(C1)]
本発明に係る抗病原性微生物薬剤のスクリーニング方法の導入手順(C1)は、抗病原性微生物活性の評価対象となる候補化合物が親水性溶媒に含まれる点でのみ、上述の病原性微生物検出方法の導入手順(A1)と異なる。導入手順(C1)では、病原性微生物及び基質に加えて、候補化合物が収容部に入ることとなる。
[Introduction procedure (C1)]
The introduction procedure (C1) of the screening method for an antipathogenic microbial agent according to the present invention is performed only in that the candidate compound to be evaluated for antipathogenic microbial activity is contained in the hydrophilic solvent. It differs from the detection method introduction procedure (A1). In the introduction procedure (C1), the candidate compound enters the reservoir in addition to the pathogenic microorganism and substrate.

[封入手順(C2)]
本発明に係る抗病原性微生物薬剤のスクリーニング方法の封入手順(C2)の操作は、
上述の病原性微生物検出方法の封入手順(A2)に同じである。封入手順(C2)では、収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ病原性微生物、基質及び候補化合物を包含する、親水性溶媒の液滴が形成される。
[Enclosure procedure (C2)]
The operation of the encapsulation procedure (C2) of the screening method for antipathogenic microbial agents according to the present invention is as follows:
It is the same as the encapsulation procedure (A2) of the pathogenic microorganism detection method described above. In the encapsulation procedure (C2), a droplet of hydrophilic solvent is formed within the reservoir, coated with a hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism, the substrate and the candidate compound.

[検出手順(C3)]
本発明に係る抗病原性微生物薬剤のスクリーニング方法の検出手順(C3)では、上述の病原性微生物検出方法の検出手順(A3)と同様にして、親水性溶媒の液滴中に生成した反応生成物の光学検出を行う。
[Detection procedure (C3)]
In the detection procedure (C3) of the screening method for an anti-pathogenic microbial agent according to the present invention, in the same manner as in the detection procedure (A3) of the above-described pathogenic microorganism detection method, a reaction generated in a droplet of a hydrophilic solvent Optical detection of the product is performed.

候補化合物の存在下における前記反応生成物の検出強度を、候補化合物の非存在下における前記反応生成物の検出強度と比較し、前者が後者よりも減少する場合、候補化合物によって親水性溶媒の液滴中における反応生成物の生成が抑制されていることが示される。すなわち、病原性微生物が有する酵素が阻害されていることから、候補化合物が抗病原性微生物活性を有することが示される。
一方、候補化合物の非存在下における前記反応生成物の検出強度が、候補化合物の非存在下における前記反応生成物の検出強度と比較して同等である場合、親水性溶媒の液滴中における反応生成物の生成は阻害剤によって抑制されていないことが示される。すなわち、病原性微生物が有する酵素は阻害されていないことから、候補化合物が抗病原性微生物活性を有しないことが示される。
The detection intensity of the reaction product in the presence of the candidate compound is compared with the detection intensity of the reaction product in the absence of the candidate compound, and if the former is less than the latter, the candidate compound causes the hydrophilic solvent solution to It is shown that the formation of reaction products in the drops is suppressed. In other words, inhibition of enzymes possessed by pathogenic microorganisms indicates that the candidate compound has antipathogenic microbial activity.
On the other hand, when the detection intensity of the reaction product in the absence of the candidate compound is equivalent to the detection intensity of the reaction product in the absence of the candidate compound, the reaction in the hydrophilic solvent droplet It is shown that product formation is not suppressed by the inhibitor. That is, the enzyme possessed by the pathogenic microorganism is not inhibited, indicating that the candidate compound does not have antipathogenic microbial activity.

4.病原性微生物検出キット
本発明に係るキットは、病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の病原性微生物を検出するためのキットであって、
前記病原性微生物を収容可能な複数の収容部が疎水性の上面を有する側壁によって互いに隔てられて形成されている下層部と、前記下層部における前記収容部が形成されている面に対して空間を隔てて対向している上層部とを備えるアレイと、
前記病原性微生物の粒子表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、
前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する親水性溶媒と、
疎水性溶媒と、を含む。
4. Pathogenic Microorganism Detection Kit The kit according to the present invention is a kit for detecting a pathogenic microorganism in a biological sample separated from a subject infected or suspected of being infected with a pathogenic microorganism,
a lower layer portion in which a plurality of storage portions capable of storing the pathogenic microorganism are separated from each other by side walls having a hydrophobic upper surface; an array comprising: an upper layer facing across the
a substance that serves as a substrate for reaction by an enzyme present on the surface or inside the particles of the pathogenic microorganism;
a hydrophilic solvent having a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product produced by the reaction between the enzyme and the substance;
and a hydrophobic solvent.

本発明に係るキットは、上述したアレイ1と、基質3、親水性溶媒42及び疎水性溶媒43を含むものである。基質3、親水性溶媒42及び疎水性溶媒43については既に説明した通りであるので、以下にはアレイ1の構成をさらに詳しく説明する。 The kit according to the present invention includes the above-described array 1, substrate 3, hydrophilic solvent 42 and hydrophobic solvent 43. Since the substrate 3, the hydrophilic solvent 42 and the hydrophobic solvent 43 have already been explained, the construction of the array 1 will be explained in more detail below.

アレイ1の下層部10は、板状部材11と疎水性の上面を有する側壁12とを備えている。下層部10には、複数の収容部13が側壁12によって互いに隔てられて形成されている。 A lower layer 10 of the array 1 comprises a plate member 11 and sidewalls 12 having a hydrophobic upper surface. A plurality of housing portions 13 are formed in the lower layer portion 10 so as to be separated from each other by side walls 12 .

板状部材11は親水性表面を有していることが好ましい。「親水性表面」とは、親水性溶媒との親和性が疎水性溶媒との親和性よりも高い表面を指す。板状部材11としては、固体材料であればよいが、例えばガラス、シリコン、高分子樹脂等を用いることができる。 The plate member 11 preferably has a hydrophilic surface. A "hydrophilic surface" refers to a surface that has a higher affinity for hydrophilic solvents than it has for hydrophobic solvents. The plate member 11 may be made of a solid material such as glass, silicon, polymer resin, or the like.

側壁12は、板状部材11の表面上、好ましくは親水性表面上に設けられている、複数の収容部13の各々を隔てる構造物である。側壁12は、疎水性の上面を有している。「疎水性」とは、ここでは「親油性」と同じ意味で用いられ、疎水性溶媒との親和性が親水性溶媒との親和性よりも高いことをいう。 The side wall 12 is a structure that separates each of the plurality of storage portions 13 provided on the surface of the plate-like member 11, preferably on the hydrophilic surface. Sidewall 12 has a hydrophobic upper surface. "Hydrophobic" is used here in the same sense as "lipophilic" and refers to a higher affinity with hydrophobic solvents than with hydrophilic solvents.

なお、側壁12は、その上面、すなわち上層部20と対向する面が疎水性であればよく
、側面、すなわち収容部13内の内壁は、疎水性であっても親水性であってもよい。
The side wall 12 may have a hydrophobic upper surface, that is, the surface facing the upper layer portion 20, and the side surface, that is, the inner wall inside the housing portion 13 may be hydrophobic or hydrophilic.

例えば、側壁12は、親水性の構造物と、その上面に形成されている疎水性層とにより構成されていてもよい。親水性の構造物には、例えばガラス、シリコン、高分子樹脂等を用いることができる。疎水性層には、例えば撥水性の樹脂、フッ素系高分子樹脂等を用いることができる。フッ素系高分子樹脂としては、例えばアモルファスフッ素樹脂等が挙げられる。アモルファスフッ素樹脂は、高い疎水性を有し、かつ、生体試料に対する毒性が低いという理由で、好ましく用いられる。 For example, sidewall 12 may be composed of a hydrophilic structure and a hydrophobic layer formed on the upper surface thereof. For example, glass, silicon, polymer resin, or the like can be used for the hydrophilic structure. For the hydrophobic layer, for example, a water-repellent resin, a fluoropolymer resin, or the like can be used. Examples of fluoropolymer resins include amorphous fluororesins. Amorphous fluororesin is preferably used because it has high hydrophobicity and low toxicity to biological samples.

上記アモルファスフッ素樹脂としては、例えば、CYTOP(登録商標)、TEFLON(登録商標)AF2400、およびTEFLON(登録商標)AF1600から選択した少なくとも1つを好適に用いることができる。中でも、微細加工が容易であるという理由で、CYTOP(登録商標)が最も好ましい。 As the amorphous fluororesin, for example, at least one selected from CYTOP (registered trademark), TEFLON (registered trademark) AF2400, and TEFLON (registered trademark) AF1600 can be preferably used. Among them, CYTOP (registered trademark) is most preferable because it is easily microfabricated.

また例えば、側壁12は、疎水性の材料により構成されていてもよい。側壁12として、例えばフッ素系高分子樹脂、パラキシリレン系高分子樹脂等を用いることができる。フッ素系高分子樹脂としては、例えばアモルファスフッ素樹脂等が挙げられる。アモルファスフッ素樹脂としては上述の樹脂を好適に用いることができる。 Further, for example, the sidewall 12 may be made of a hydrophobic material. As the side wall 12, for example, fluorine-based polymer resin, paraxylylene-based polymer resin, or the like can be used. Examples of fluoropolymer resins include amorphous fluororesins. As the amorphous fluororesin, the resins described above can be preferably used.

側壁12は、板状部材11上に複数の収容部13が形成されるように構成されていればよく、例えば収容部13が形成される位置に孔が形成されている板形状の構造物であってもよい。 The side wall 12 may be configured such that a plurality of housing portions 13 are formed on the plate member 11. For example, the side wall 12 may be a plate-shaped structure having holes formed at positions where the housing portions 13 are formed. There may be.

収容部13は、板状部材11の表面の一部を底面としており、底面が親水性である。収容部13の底面及び側面によって囲まれた領域の形状は、例えば円柱形状、角柱形状等であってもよい。 A part of the surface of the plate member 11 is used as a bottom surface of the housing portion 13, and the bottom surface is hydrophilic. The shape of the area surrounded by the bottom and side surfaces of the housing portion 13 may be, for example, a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like.

本実施形態では、収容部13の底面が親水性であり、かつ側壁12の上面が疎水性である。これにより、導入手順(1)において、親水性溶媒42を効率よく収容部13の中に導入することができるとともに、封入手順(2)において疎水性溶媒43が収容部13に入り込むことを防止することができる。 In this embodiment, the bottom surface of the housing portion 13 is hydrophilic, and the top surface of the side wall 12 is hydrophobic. As a result, the hydrophilic solvent 42 can be efficiently introduced into the container 13 in the introduction procedure (1), and the hydrophobic solvent 43 is prevented from entering the container 13 in the encapsulation procedure (2). be able to.

上層部20は、例えばガラス、シリコン、高分子樹脂等を用いることができる。上層部20は、下層部10における収容部13が形成されている面に対して空間30を隔てて対向している。すなわち、側壁12と疎水性層22との間に空間30があいている。この空間30は、流路を構成する。この構成により、アレイ1はフローセル構造となっている。 Glass, silicon, polymer resin, or the like, for example, can be used for the upper layer portion 20 . The upper layer portion 20 faces the surface of the lower layer portion 10 on which the housing portion 13 is formed, with a space 30 therebetween. That is, there is a space 30 between the sidewall 12 and the hydrophobic layer 22 . This space 30 constitutes a channel. With this configuration, the array 1 has a flow cell structure.

空間30は、下層部10と上層部20との間に、下層部10と上層部20とが互いに対向する面と平行な方向に流体を流すための流路として用いられうる。 The space 30 can be used as a channel for flowing a fluid between the lower layer part 10 and the upper layer part 20 in a direction parallel to the surfaces where the lower layer part 10 and the upper layer part 20 face each other.

下層部10又は上層部20には、空間30に流体を導入するための貫通孔(図示せず)が形成されていてもよい。例えば、下層部10は、収容部13が形成されている領域と、収容部13が形成されていない領域とを有していてもよい。そして、下層部10における収容部13が形成されていない領域、又は上層部20におけるこの領域と対向する部分に、貫通孔が形成されていてもよい。 A through hole (not shown) for introducing a fluid into the space 30 may be formed in the lower layer portion 10 or the upper layer portion 20 . For example, the lower layer portion 10 may have a region in which the accommodating portion 13 is formed and a region in which the accommodating portion 13 is not formed. A through-hole may be formed in a region of the lower layer portion 10 where the accommodation portion 13 is not formed or in a portion of the upper layer portion 20 facing this region.

本実施形態においては、空間30の上面を構成する上層部20の表面が疎水性であり、空間30の下面が側壁12の疎水性上面及び収容部13である。したがって、空間30のうち、収容部13の底面以外の部分は全て疎水性となっている。これにより、導入手順(1)において、親水性溶媒42を効率よく各収容部13内に導入することができる。また
、封入手順(2)において、各収容部13内に疎水性溶媒43を入り込ませることがない。したがって、疎水性溶媒43を空間30内に導入することにより、各収容部13に液滴を効率よく形成させることができる。
In the present embodiment, the surface of the upper layer portion 20 forming the upper surface of the space 30 is hydrophobic, and the lower surface of the space 30 is the hydrophobic upper surface of the sidewall 12 and the accommodating portion 13 . Therefore, all portions of the space 30 other than the bottom surface of the housing portion 13 are hydrophobic. Thereby, the hydrophilic solvent 42 can be efficiently introduced into each container 13 in the introduction procedure (1). In addition, the hydrophobic solvent 43 is not allowed to enter each container 13 in the encapsulation procedure (2). Therefore, by introducing the hydrophobic solvent 43 into the space 30 , droplets can be efficiently formed in each container 13 .

[試験例1:親水性溶媒のpH値の検討]
以下の手順によって、親水性溶媒のpH値が検出感度に及ぼす影響を検討した。
まず、金らの報告(" Quantifying genetically inserted fluorescent protein in single iPS cells to monitor Nanog expression using electroactive microchamber arrays", Lab on Chip, 2014, Issue 4, Vol.14, p.730-736)に従って、Droplet array device(DAD)を作成した。カバーガラス(24mm×32mm)を洗浄、乾燥した後、アモルファスフッ素樹脂(CYTOP 816AP、旭硝子)をスピンコートし
、180℃で1時間焼成した。アモルファスフッ素樹脂がコートされたカバーガラスに、ポジ型フォトレジスト(AZ-4903、AZ Electronic Materials)をスピンコートして、55℃で3分間焼成した後、さらに110℃で5分間焼成した。直径3μmの穴を5μm間隔で有するフォトマスクを用いてフォトリソグラフィーを行った。酸素プラズマでドライエッチング後、洗浄したカバーガラスをDADとして得た。DADは、直径4μm、深さ3μmのウェル(収容部)を有し(約100万個/10mm2)、ウェルの底面はカバーガ
ラスが露出している。得られたDADを用いて図1に示すようなフローセル構造のアレイを作成した。
[Test Example 1: Examination of pH value of hydrophilic solvent]
The following procedure was used to study the effect of the pH value of the hydrophilic solvent on the detection sensitivity.
First, according to the report of Kim et al. device (DAD) was created. A cover glass (24 mm×32 mm) was washed and dried, then spin-coated with an amorphous fluororesin (CYTOP 816AP, Asahi Glass) and baked at 180° C. for 1 hour. A cover glass coated with an amorphous fluororesin was spin-coated with a positive photoresist (AZ-4903, AZ Electronic Materials), baked at 55° C. for 3 minutes, and then baked at 110° C. for 5 minutes. Photolithography was performed using a photomask with 3 μm diameter holes at 5 μm intervals. After dry etching with oxygen plasma, the cleaned cover glass was obtained as DAD. The DAD has a well (accommodating portion) with a diameter of 4 μm and a depth of 3 μm (approximately 1 million/10 mm 2 ), and the cover glass is exposed on the bottom surface of the well. Using the obtained DAD, an array with a flow cell structure as shown in FIG. 1 was produced.

pH6.5~9.0に調整したバッファー溶液(33mM DEA-HCl, 4mM CaCl2)に4-M
Uを50μMになるように溶解した。
4-MUを溶解したバッファー溶液30μLをアレイに導入し各ウェルにバッファー溶液を充填した(図1A参照)。続いて、アレイに疎水性溶媒(FC40)を200μL導入し、各ウェルに疎水性溶媒で被覆された親水性溶媒の液滴を形成させた。
蛍光顕微鏡(IX8, OLYMPUS)に接続されたCMOSカメラ(Neo sCMOS, Andor)で、各液滴の蛍光画像を撮影し、蛍光強度を測定した。各ウェルにつき10mm2の領域を12
0分割して撮影を行った。1枚の画像には約8,600個のウェルが含まれる。蛍光画像を画像解析ソフト(Meta-Morph, Molecular Devices)で解析し、蛍光強度を算出した。
4-M in a buffer solution (33 mM DEA-HCl, 4 mM CaCl 2 ) adjusted to pH 6.5-9.0
U was dissolved to 50 μM.
30 μL of a buffer solution in which 4-MU was dissolved was introduced into the array to fill each well with the buffer solution (see FIG. 1A). Subsequently, 200 μL of a hydrophobic solvent (FC40) was introduced into the array to form droplets of hydrophilic solvent coated with the hydrophobic solvent in each well.
A fluorescence image of each droplet was taken with a CMOS camera (Neo sCMOS, Andor) connected to a fluorescence microscope (IX8, OLYMPUS), and fluorescence intensity was measured. 12 areas of 10 mm 2 in each well
Shooting was performed with 0 division. One image contains approximately 8,600 wells. Fluorescence images were analyzed with image analysis software (Meta-Morph, Molecular Devices) to calculate fluorescence intensity.

結果を図3に示す。バッファー溶液のpH値を、4MUのpKa(7.79)よりも大きく設定することで、4MUの蛍光をより高感度に検出できた。pH値8以上では、4MUが電荷を有する状態となり、4MUのFC40への移行(漏れ出し)が抑制されたためと考えられる。 The results are shown in FIG. By setting the pH value of the buffer solution to be higher than the pKa (7.79) of 4MU, fluorescence of 4MU could be detected with higher sensitivity. At a pH value of 8 or more, 4MU was in a state of being charged, and the transfer (leakage) of 4MU to FC40 was suppressed.

[試験例2:親水性溶媒の緩衝物質濃度の検討]
以下の手順によって、親水性溶媒の緩衝物質濃度が検出感度に及ぼす影響を検討した。
[Test Example 2: Investigation of buffer substance concentration of hydrophilic solvent]
The following procedure was used to study the effect of the concentration of the buffer substance in the hydrophilic solvent on the detection sensitivity.

DEAの濃度を25mM~1Mに調整したバッファー溶液(4mM CaCl2、pH6.5)
に4-MUを50μMになるように溶解した。
4-MUを溶解したバッファー溶液30μLをアレイに導入し各ウェルにバッファー溶液を充填した(図1A参照)。続いて、アレイに疎水性溶媒(FC40)を200μL導入し、各ウェルに疎水性溶媒で被覆された親水性溶媒の液滴を形成させた。
蛍光顕微鏡下でタイムラプス撮影を行い、各液滴の蛍光強度を測定した。
Buffer solution (4 mM CaCl 2 , pH 6.5) with DEA concentration adjusted to 25 mM to 1 M
4-MU was dissolved in 50 μM.
30 μL of a buffer solution in which 4-MU was dissolved was introduced into the array to fill each well with the buffer solution (see FIG. 1A). Subsequently, 200 μL of a hydrophobic solvent (FC40) was introduced into the array to form droplets of hydrophilic solvent coated with the hydrophobic solvent in each well.
Time-lapse photography was performed under a fluorescence microscope to measure the fluorescence intensity of each droplet.

結果を図4に示す。DEA濃度1Mでは、露光による退色の影響を差し引くと、蛍光強度の経時的な減少はみられなかった。DEA濃度500mM,100mMでも、蛍光強度の減少は、観察後30分まで顕著に抑制された。DEA濃度50mMでは観察後10分で蛍光強度が維持されていたが、25mMでは蛍光強度の減少がみられた。 The results are shown in FIG. At a DEA concentration of 1M, no decrease in fluorescence intensity over time was observed when the effects of fading due to exposure were subtracted. Even at DEA concentrations of 500 mM and 100 mM, the decrease in fluorescence intensity was remarkably suppressed until 30 minutes after observation. At a DEA concentration of 50 mM, fluorescence intensity was maintained 10 minutes after observation, but at 25 mM, a decrease in fluorescence intensity was observed.

本発明に係る検出方法において検出に要する時間は数分程度であることを考慮すると、バッファー溶液中の緩衝物質の濃度を50mM以上に設定することで、4MUの蛍光をより高感度に検出できることが示された。バッファー溶液中の緩衝物質を所定の濃度以上に設定することで、4MUのFC40の移行(漏れ出し)を抑制できたと考えられる。 Considering that the time required for detection in the detection method according to the present invention is about several minutes, setting the concentration of the buffer substance in the buffer solution to 50 mM or higher enables the fluorescence of 4MU to be detected with higher sensitivity. shown. It is considered that the migration (leakage) of 4MU of FC40 could be suppressed by setting the buffer substance in the buffer solution to a predetermined concentration or higher.

1:アレイ、2:ウイルス、3:基質、4:反応生成物、5:酵素、10:下層部、11:板状部材、12:側壁、13:収容部、20:上層部、30:空間、42:親水性溶媒、43:疎水性溶媒 1: Array, 2: Virus, 3: Substrate, 4: Reaction Product, 5: Enzyme, 10: Lower Layer, 11: Plate-like Member, 12: Side Wall, 13: Storage Section, 20: Upper Layer, 30: Space , 42: hydrophilic solvent, 43: hydrophobic solvent

Claims (3)

病原性微生物に感染した対象又は感染した疑いがある対象から分離された生物試料中の前記病原性微生物のデジタル定量検出する方法であって、
前記生物試料と、前記病原性微生物の表面又は内部に存在する酵素による反応の基質となる物質と、を含む親水性溶媒を収容部に導入する手順と、
前記収容部内に、疎水性溶媒で被覆されかつ前記病原性微生物と前記物質を包含する、親水性溶媒の液滴を形成する手順と、
前記液滴中における前記酵素と前記物質との反応により生成する反応生成物を光学的に検出する手順と、を含み、
前記収容部の容積が、1fL~1pLであり、
前記反応は、疎水性溶媒と界面接触する親水性溶媒の液滴中において進行し、
前記親水性溶媒が、前記反応生成物の酸解離定数(pKa)よりも大きいpH値を有する、方法。
1. A method for the digital quantitative detection of a pathogenic microorganism in a biological sample isolated from a subject infected or suspected of being infected with said pathogenic microorganism, comprising:
a procedure of introducing a hydrophilic solvent containing the biological sample and a substance that serves as a substrate for a reaction by an enzyme present on or inside the pathogenic microorganism into a container;
forming droplets of a hydrophilic solvent within the container, coated with a hydrophobic solvent and containing the pathogenic microorganism and the substance;
optically detecting a reaction product produced by a reaction between the enzyme and the substance in the droplet;
the volume of the accommodating portion is 1 fL to 1 pL ,
the reaction proceeds in droplets of a hydrophilic solvent in interfacial contact with a hydrophobic solvent,
The method, wherein the hydrophilic solvent has a pH value greater than the acid dissociation constant (pKa) of the reaction product.
前記病原性微生物がインフルエンザウイルスであり、前記酵素がノイラミニダーゼであり、前記物質がノイラミニダーゼによるノイラミン酸の加水分解によって光学的に検出可能となる発色団を含み、前記反応生成物が該発色団である、請求項1に記載の方法。 The pathogenic microorganism is influenza virus, the enzyme is neuraminidase, the substance comprises a chromophore that becomes optically detectable upon hydrolysis of neuraminic acid by neuraminidase, and the reaction product is the chromophore. A method according to claim 1. 前記物質が4-メチルウンベリフェリル-α-D-ノイラミン酸(4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminicacid)であり、前記反応生成物が4-メチルウンベリフェロンである、請求項2に記載の方法。 4. The claim wherein said substance is 4-Methylumbelliferyl-N-acetyl-α-D-neuraminicacid and said reaction product is 4-methylumbelliferone. 2. The method described in 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7016136B2 (en) 2016-09-05 2022-02-04 国立研究開発法人科学技術振興機構 Methods and kits for detecting pathogenic microorganisms
US20200407769A1 (en) * 2018-03-02 2020-12-31 Japan Science And Technology Agency Method for detecting enzymatic reaction product
WO2020179858A1 (en) * 2019-03-05 2020-09-10 国立研究開発法人科学技術振興機構 Method and kit for detecting influenza virus, and method for diagnosing influenza virus infection
JP7219919B2 (en) * 2019-05-20 2023-02-09 日本航空電子工業株式会社 Electrochemical measurement method and transducer for catalytic reaction product
JPWO2022025044A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013101110A (en) 2011-10-21 2013-05-23 Hitachi High-Technologies Corp Liquid chromatograph and analysis method
WO2016006208A1 (en) 2014-07-08 2016-01-14 国立研究開発法人科学技術振興機構 Substance sealing method and target molecule detecting method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3412939A1 (en) * 1984-04-06 1985-10-17 Behringwerke Ag, 3550 Marburg SUBSTRATES FOR HYDROLASES, METHOD FOR THEIR PRODUCTION AND THEIR USE
AU4342100A (en) 1999-04-16 2000-11-02 Zymetx, Inc. Viral detection method using viral encoded enzymes and chemiluminescent substrates
DE60006970T2 (en) * 1999-08-05 2004-10-28 3M Innovative Properties Co., Saint Paul FLUOROGENIC COMPOUNDS AND THEIR USE
FR2845097B1 (en) * 2002-10-01 2006-06-16 Metis Biotechnologies METHOD FOR DETECTING AND COUNTING MICROORGANISMS IN A SAMPLE
JP2008275511A (en) 2007-05-01 2008-11-13 Bl:Kk Method for measuring immunity of influenza virus antigen and device used for the same
JP5706088B2 (en) 2010-01-06 2015-04-22 大阪瓦斯株式会社 Influenza virus detection method and influenza virus detection apparatus
JP6456592B2 (en) * 2013-07-10 2019-01-23 国立大学法人 東京大学 Fluorescence lifetime imaging probe

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013101110A (en) 2011-10-21 2013-05-23 Hitachi High-Technologies Corp Liquid chromatograph and analysis method
WO2016006208A1 (en) 2014-07-08 2016-01-14 国立研究開発法人科学技術振興機構 Substance sealing method and target molecule detecting method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem. Biol.,2012年,Vol.19,pp.1001-1009
Diagn. Microbiol. Infect. Dis.,2012年,Vol.74,p.263-266

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