JP7440073B2 - Method for detecting viable bacteria and kit therefor - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 令和元年8月9日 bioRχivウェブサイト(https://www.biorxiv.org/content/10.1101/729616v2.full)に発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act August 9, 2019 Announced on the bioRχiv website (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/729616v2.full)

特許法第30条第2項適用 令和2年6月15日 Scientific Reports(2020年)10:9588に発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Published on June 15, 2020, Scientific Reports (2020) 10:9588

本発明は、生存細菌の検出方法及びそのためのキットに関し、特にローリングサークル増幅法を利用した生存細菌の検出方法及びそのためのキットに関する。 The present invention relates to a method for detecting living bacteria and a kit therefor, and particularly to a method for detecting living bacteria using a rolling circle amplification method and a kit therefor.

細胞培養に関連する製品や食品等は、日本薬局方やその業界において指定された手法によってコンタミネートしている細菌の存否が試験され、細菌の生存数が基準値以下であれば、出荷が認められる。その方法の1つが専用培地を使用したコロニー形成法であるが、コロニー形成に数日を要し、結核菌に至っては1ヶ月を要する。このため、即日で判定できるポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)やループ介在等温増幅法(LAMP)等の遺伝子増幅法が提案されているが、これらの方法は細菌に係るDNAを検出するため、死菌由来のDNAからもシグナルが発生してしまう。よって、生死を明確に区別できる即日判定法が求められている。 Products and foods related to cell culture are tested for the presence or absence of contaminating bacteria using methods specified by the Japanese Pharmacopoeia and the industry, and if the number of viable bacteria is below the standard value, they are approved for shipment. It will be done. One of the methods is a colony formation method using a special medium, but it takes several days for colony formation, and one month for Mycobacterium tuberculosis. For this reason, gene amplification methods such as polymerase chain reaction (PCR) and loop-mediated isothermal amplification (LAMP), which can be used for same-day determination, have been proposed. Signals are also generated from the original DNA. Therefore, there is a need for a same-day determination method that can clearly distinguish between life and death.

細菌の生死判別には、RNAを検出する方法が知られている。RNAは分解しやすい分子で、死菌体内又は壊れた細胞から放出されたRNA分子は速やかに分解されるため、生死判別のマーカーになっている。一方、RNAはPCRやLAMPの直接の鋳型として利用できない。そのため逆転写反応(reverse transcription,RT)を経由することによりcDNAに変換することが必須となる。上述の食品業界では、近年ノロウイルスについて唯一RT-PCRが公定法として認められたが、その理由は、これまでの所ノロウイルスの培養法が確立されておらず、また自然界においてノロウイルスの塩基配列はDNAとして存在しないためである。しかしながら、微生物のRNA配列は基本的にDNA配列と同じであり、RNA溶液から完全にDNAを取り除くことが非常に困難なため、RT-PCR等の遺伝子検査は公定法としては認められていない。唯一、「公衆浴場における浴槽水等のレジオネラ属菌検査方法について」(薬生衛発0919第1号)により、viability PCR(vPCR)が定量PCRとの組み合わせによって、近年に認められた。vPCR法は、DNA抽出前に薬剤により死菌由来DNAを増幅の鋳型として使用できないようにしてから反応を行うが、一部生菌のDNAも阻害してしまうことを考慮に入れながらの使用が認められている。しかしながら、上記の通り一部生菌のDNAも阻害してしまうことで生菌を検出できない可能性が残るため、より高い厳格性が求められる医療製品等の検査には好ましくない手法である。 A method of detecting RNA is known for determining whether bacteria are alive or dead. RNA is a molecule that is easily degraded, and RNA molecules released from dead bacteria or broken cells are rapidly degraded, so they are used as markers for determining life or death. On the other hand, RNA cannot be used as a direct template for PCR or LAMP. Therefore, it is essential to convert it into cDNA via reverse transcription (RT). In recent years, in the food industry mentioned above, RT-PCR has become the only official method for norovirus, but the reason for this is that no cultivation method for norovirus has been established so far, and the base sequence of norovirus is unique to DNA in nature. This is because it does not exist as such. However, since the RNA sequence of microorganisms is basically the same as the DNA sequence, and it is extremely difficult to completely remove DNA from an RNA solution, genetic testing such as RT-PCR is not recognized as an official method. Only in recent years has viability PCR (vPCR) been recognized in combination with quantitative PCR, according to the ``Method for testing bathtub water, etc. for Legionella bacteria in public baths'' (Yakusei Hyei No. 0919 No. 1). In the vPCR method, before DNA extraction, the DNA derived from dead bacteria is prevented from being used as a template for amplification using a chemical before the reaction, but it is important to take into account that DNA from living bacteria may also be inhibited in some cases. It recognized. However, as mentioned above, this method is not preferable for testing medical products, etc., which requires higher rigor, because it may inhibit the DNA of some viable bacteria and therefore may not be able to detect viable bacteria.

以上のような問題がある中で、以前に本発明者らは、RNase HによるRNA/DNAハイブリッド分子を認識する原理に基づいたRNase H assisted rolling circle amplification(RHa-RCA)でRNAのみを直接検出することができる「RNA検出方法」を発明した(特許文献1及び非特許文献1を参照)。具体的に、この方法は、標的RNAに相補的なパドロック型のDNAプローブを用いて、当該プローブを標的RNAにハイブリダイズさせ、DNAリガーゼを用いて当該プローブを環状化した後にRNaseHを用いて標的RNAにニックを形成し、ニックが形成された標的RNAをプライマーとし、環状化されたDNAプローブを鋳型としてローリングサークル型DNA増幅法により一本鎖DNAの増幅を行うものであり、当該増幅によって標的RNAの有無を検出するものである。 Amid the above-mentioned problems, the present inventors previously developed a method for directly detecting only RNA using RNase H assisted rolling circle amplification (RHa-RCA), which is based on the principle of recognizing RNA/DNA hybrid molecules by RNase H. We have invented an "RNA detection method" that can perform the following steps (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). Specifically, this method uses a padlock-shaped DNA probe complementary to the target RNA, hybridizes the probe to the target RNA, circularizes the probe using DNA ligase, and then attaches the probe to the target using RNaseH. A nick is formed in RNA, and single-stranded DNA is amplified by rolling circle DNA amplification using the nicked target RNA as a primer and a circularized DNA probe as a template. This detects the presence or absence of RNA.

特開2018-183065号公報JP 2018-183065 Publication

Scientific Reports, 8, 7770.(2018)Scientific Reports, 8, 7770.(2018)

上記方法は、直接にRNAを検出する方法であるため、この方法を細菌の菌体内で、すなわちin-situで行うことは、試料中の細菌の検出方法に応用するのは好適であると考えられる。しかしながら、試料中に存在する細菌数が微小である場合であっても確実に検出できるかは不明であり、偽陰性の結果が得られるおそれもある。また、そのような場合に、試料に対して遠心分離処理を行って細菌を濃縮する方法が考えられるが、遠心回収を利用したとしても、試料中の全ての生存細菌を必ずしも回収できるわけではなく、試料中の本来の生存細菌数を評価できない問題もある。 Since the above method is a method for directly detecting RNA, we believe that performing this method inside the bacterial body, that is, in-situ, is suitable for application to a method for detecting bacteria in samples. It will be done. However, even if the number of bacteria present in a sample is minute, it is unclear whether it can be detected reliably, and there is a risk that a false negative result will be obtained. In addition, in such cases, it is possible to centrifuge the sample to concentrate the bacteria, but even if centrifugal recovery is used, it is not always possible to recover all viable bacteria in the sample. However, there is also the problem that it is not possible to evaluate the actual number of viable bacteria in the sample.

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の製品(試料)中の生存細菌を回収し損なうことなく、試料中における生存細菌を高精度且つ高感度で検出できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above problem, and its purpose is to detect viable bacteria in a sample with high accuracy and sensitivity without failing to recover viable bacteria in a given product (sample). The purpose is to do so.

前記の目的を達成するために、本発明に係る生存細菌の検出方法では、試料に対して限外ろ過処理をした後に、RHa-RCA法を利用して、試料中の生存細菌を高精度且つ高感度で検出できるようにした。 In order to achieve the above object, the method for detecting viable bacteria according to the present invention uses the RHa-RCA method to detect viable bacteria in the sample with high precision after ultrafiltration of the sample. Enables detection with high sensitivity.

具体的に、本発明に係る生存細菌の検出方法は、前記試料に対して限外ろ過膜を用いたろ過を行うことによって、前記試料中の前記生存細菌を濃縮する濃縮ステップと、前記限外ろ過膜によりトラップされた生存細菌が有する標的RNAと、該標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブとを前記細菌の菌体内でハイブリダイズし、前記標的RNAをプライマーとし、前記DNAプローブを鋳型として、RNase H assisted rolling circle amplification(RHa-RCA)法により前記菌体内で一本鎖DNAの増幅を行う増幅ステップと、前記増幅ステップにより増幅された一本鎖DNAに標識プローブを前記菌体内でハイブリダイズする標識ステップと、前記標識ステップにより標識された一本鎖DNAを検出する検出ステップとを備えていることを特徴とする。 Specifically, the method for detecting viable bacteria according to the present invention includes a concentration step of concentrating the viable bacteria in the sample by filtering the sample using an ultrafiltration membrane; A target RNA possessed by a living bacterium trapped by a filtration membrane and a padlock-type DNA probe having a complementary nucleic acid sequence to the target RNA are hybridized within the bacterial body of the bacterium, and the target RNA is used as a primer to generate the DNA. an amplification step in which single-stranded DNA is amplified in the bacterial cells by the RNase H assisted rolling circle amplification (RHa-RCA) method using the probe as a template; and a labeled probe is added to the single-stranded DNA amplified in the amplification step. It is characterized by comprising a labeling step of hybridizing within the bacterial body, and a detection step of detecting the single-stranded DNA labeled by the labeling step.

本発明に係る生存細菌の検出方法によると、RHa-RCA法を試料中における細菌の菌体内で行うことにより、生存細菌が有する標的RNAを鋳型として一本鎖DNAが増幅されるか否かによって、試料中の細菌の有無を判別できる。すなわち、菌体内のRNAを直接に標的として検出するため、高精度で試料中の細菌の有無を判別することができる。さらに、本発明では、RHa-RCA法を行う前に、試料に対して限外ろ過膜を用いて試料中の生存細菌を濃縮するため、試料中の生存細菌を回収し損なうことなく、試料中の生存細菌の検出を高感度で行うことができる。 According to the method for detecting living bacteria according to the present invention, by performing the RHa-RCA method inside the cells of bacteria in a sample, it is determined whether single-stranded DNA is amplified using the target RNA of living bacteria as a template. , it is possible to determine the presence or absence of bacteria in a sample. That is, since the RNA inside the bacterial body is directly detected as a target, the presence or absence of bacteria in the sample can be determined with high accuracy. Furthermore, in the present invention, before performing the RHa-RCA method, the viable bacteria in the sample are concentrated using an ultrafiltration membrane, so that the viable bacteria in the sample can be concentrated without failing to recover the viable bacteria in the sample. Detection of viable bacteria can be performed with high sensitivity.

本発明に係る生存細菌の検出方法において、前記増幅ステップの前に、前記限外ろ過膜によりトラップされた生存細菌に対して細胞透過処理を行うことが好ましい。 In the method for detecting living bacteria according to the present invention, it is preferable to perform a cell permeabilization treatment on the living bacteria trapped by the ultrafiltration membrane before the amplification step.

このようにすると、増幅ステップ以降のステップを菌体内で効率的に行うことができる。 In this way, the steps after the amplification step can be efficiently performed within the bacterial cells.

本発明に係る生存細菌の検出方法において、前記標識プローブは、蛍光標識試薬、ビオチン又は酵素により標識され得る。 In the method for detecting viable bacteria according to the present invention, the labeled probe may be labeled with a fluorescent labeling reagent, biotin, or an enzyme.

本発明に係る生存細菌の検出方法において、前記標識プローブは蛍光プローブであり、蛍光in situハイブリダイゼーション(Fish)法により前記一本鎖DNAを検出することが好ましい。 In the method for detecting living bacteria according to the present invention, the labeled probe is preferably a fluorescent probe, and the single-stranded DNA is preferably detected by a fluorescent in situ hybridization (Fish) method.

このようにすると、細菌中で増幅された一本鎖DNAを容易に検出することができる。 In this way, single-stranded DNA amplified in bacteria can be easily detected.

本発明に係る生存細菌の検出方法において、前記限外ろ過膜は、100kDa以上の分子量の物質をトラップする限外ろ過膜であることが好ましい。 In the method for detecting viable bacteria according to the present invention, the ultrafiltration membrane is preferably an ultrafiltration membrane that traps substances with a molecular weight of 100 kDa or more.

このようにすると、試料中の細菌のみを効率よく濃縮できると共に、濃縮ステップ以後のステップを限外ろ過膜上で行う場合、RHa-RCAにより増幅された一本鎖DNAは、100kDaを遥かに超える分子量を有するため、膜上にトラップされて残る一方で、未反応のDNAプローブや標識プローブは、100kDa未満であるため限外ろ過膜を通過して膜上に残存しない。従って、検出ステップにおいて望まれないバックグラウンドを抑制することができて、より高感度で標識された所望の一本鎖DNAを検出することができる。 In this way, it is possible to efficiently concentrate only the bacteria in the sample, and when the steps after the concentration step are performed on an ultrafiltration membrane, the single-stranded DNA amplified by RHa-RCA far exceeds 100 kDa. Since it has a molecular weight, it is trapped and remains on the membrane, while unreacted DNA probes and labeled probes, which have a molecular weight of less than 100 kDa, pass through the ultrafiltration membrane and do not remain on the membrane. Therefore, undesired background can be suppressed in the detection step, and desired labeled single-stranded DNA can be detected with higher sensitivity.

本発明に係る生存細菌の検出方法において、前記増幅ステップ、前記標識ステップ及び前記検出ステップは、いずれも前記限外ろ過膜上で行うことが好ましい。 In the method for detecting living bacteria according to the present invention, it is preferable that the amplification step, the labeling step, and the detection step are all performed on the ultrafiltration membrane.

このようにすると、試料の限外ろ過処理の後のステップを全て限外ろ過膜上で行うことができるため、各ステップの操作を簡便にすることができ、上述のように検出ステップにおいて望まれないバックグラウンドを抑制することができて、より高感度で標識された所望の一本鎖DNAを検出することができる。 In this way, all the steps after ultrafiltration of the sample can be performed on the ultrafiltration membrane, which simplifies the operation of each step, which is desirable in the detection step as described above. It is possible to suppress unnecessary background and detect the desired labeled single-stranded DNA with higher sensitivity.

上記本発明に係る生存細菌の検出方法を行うためのキットは、前記限外ろ過膜と、前記標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブと、前記RHa-RCA法を行うための酵素と、前記一本鎖DNAを標識するための標識プローブとを備えていることを特徴とする。 The kit for carrying out the method for detecting living bacteria according to the present invention includes the ultrafiltration membrane, a padlock-type DNA probe having a nucleic acid sequence complementary to the target RNA, and a kit for carrying out the RHa-RCA method. It is characterized by comprising an enzyme and a labeling probe for labeling the single-stranded DNA.

本発明に係るキットによると、上記本発明に係る生存細菌の検出方法を簡便に行うことができて、上述のように試料中の生存細菌の有無を高精度且つ高感度で検出することができる。 According to the kit according to the present invention, the method for detecting viable bacteria according to the present invention can be easily carried out, and the presence or absence of viable bacteria in a sample can be detected with high accuracy and sensitivity as described above. .

本発明に係る生存細菌の検出方法及びそのためのキットによると、試料中の生存細菌を回収し損なうことなく、試料中の生存細菌の有無を高精度且つ高感度で検出することができる。 According to the method for detecting viable bacteria and the kit therefor according to the present invention, the presence or absence of viable bacteria in a sample can be detected with high accuracy and sensitivity without failing to recover viable bacteria in the sample.

本発明の一実施形態に係る生存細菌の検出方法を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for detecting living bacteria according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるRHa-RCA法を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the RHa-RCA method in one embodiment of the present invention. 実施例に係る生存細菌の検出方法における検出ステップの結果を示す写真である。3 is a photograph showing the results of a detection step in a method for detecting living bacteria according to an example.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用方法或いはその用途を制限することを意図するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its uses.

本発明に係る一実施形態は、生存細菌の検出方法であり、当該方法は、図1に示すように、試料に対して限外ろ過膜を用いたろ過を行うことによって、試料中の生存細菌を濃縮する濃縮ステップと、限外ろ過膜によりトラップされた生存細菌が有する標的RNAと、該標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブとを細菌の菌体内でハイブリダイズし、前記標的RNAをプライマーとし、前記DNAプローブを鋳型として、RHa-RCA法により菌体内で一本鎖DNAの増幅を行う増幅ステップと、増幅ステップにより増幅された一本鎖DNAに標識プローブを菌体内でハイブリダイズする標識ステップと、標識ステップにより標識された一本鎖DNAを検出する検出ステップとを備えている。 One embodiment of the present invention is a method for detecting viable bacteria, and as shown in FIG. 1, the method detects viable bacteria in a sample by filtering the sample using an ultrafiltration membrane. a concentration step of concentrating the target RNA of the living bacteria trapped by the ultrafiltration membrane, and a padlock-type DNA probe having a nucleic acid sequence complementary to the target RNA, hybridizing within the bacterial body; an amplification step in which single-stranded DNA is amplified within the bacterial cell by RHa-RCA method using the target RNA as a primer and the DNA probe as a template; and a labeled probe is applied to the single-stranded DNA amplified in the amplification step within the bacterial cell. The method includes a labeling step for hybridization and a detection step for detecting single-stranded DNA labeled by the labeling step.

本実施形態において、試料とは、生存細菌が存在するか否かを評価する対象であり、例えば図1に示すような細胞培養培地等の細胞培養に関する製品や食品等である。 In the present embodiment, the sample is a target to be evaluated for the presence of viable bacteria, and is, for example, a product related to cell culture such as a cell culture medium as shown in FIG. 1, food, or the like.

本実施形態において、生存細菌とは、生存している細菌であり、その種は特に限定されず、例えば大腸菌(E.coli)等のグラム陰性菌やブレビバチルス菌(Brevibacillus)等のグラム陽性菌であってもよい。 In this embodiment, the living bacteria are living bacteria, and the species thereof is not particularly limited, and examples include Gram-negative bacteria such as Escherichia coli (E. coli) and Gram-positive bacteria such as Brevibacillus. It may be.

本実施形態において、限外ろ過とは、対象を限外ろ過膜に通してろ過する処理であり、本実施形態において用いられる限外ろ過膜は、細菌をトラップできる構成の膜であれば特に限定されないが、公称分画分子量(NMWL)が100kDa程度であることが好ましい。このような限外ろ過膜としては、以下のものに限定されないが、例えばカップ型の限外ろ過膜や96ウェルフォーマットの限外ろ過膜等が好適に用いられ、具体的に例えばアミコンウルトラ0.5mL遠心式フィルター(メルク)等を用いることができる。このような限外ろ過膜を採用することで、細菌や後のステップで増幅される一本鎖DNA等をトラップする一方で、後のステップで用いられるプローブのうち未反応のプローブを通過させることができる。そうすると、限外ろ過膜上で、後の増幅ステップ、標識ステップ及び検出ステップを行うことができ、上記の通り増幅された一本鎖DNAを膜上にトラップできる一方で、未反応プローブを通過させることができるため、膜上で一本鎖DNAを検出する際のバックグラウンドを低減することができる。 In this embodiment, ultrafiltration is a process in which a target is filtered through an ultrafiltration membrane. However, it is preferable that the nominal molecular weight cutoff (NMWL) is about 100 kDa. Such an ultrafiltration membrane is not limited to the following, but for example, a cup-shaped ultrafiltration membrane, a 96-well format ultrafiltration membrane, etc. are suitably used, and specifically, for example, Amicon Ultra 0. A 5 mL centrifugal filter (Merck) or the like can be used. By employing such an ultrafiltration membrane, it traps bacteria and single-stranded DNA that will be amplified in later steps, while allowing unreacted probes used in later steps to pass through. I can do it. Subsequent amplification, labeling, and detection steps can then be performed on the ultrafiltration membrane, allowing the amplified single-stranded DNA to be trapped on the membrane as described above, while allowing unreacted probe to pass through. Therefore, the background when detecting single-stranded DNA on the membrane can be reduced.

本実施形態において、RHa-RCA法とは、RNaseHを利用したローリングサークル型DNA増幅法であり、その詳細は、上記特許文献1に記載の通りである。具体的に、RHa-RCA法は、図2に示すように、標的RNA101と、標的RNA101の内部配列に相補的なパドロック型のDNAプローブ102とをハイブリダイズするハイブリダイズ工程S1と、標的RNA101とハイブリダイズされたDNAプローブ102をDNA結合酵素(DNAリガーゼ)103により環状化する環状化工程S2と、DNAプローブ102を環状化した後、ハイブリダイズされている標的RNA101に、リボヌクレアーゼH(RNaseH)104を用いてニックを形成するニック形成工程S3と、ニックが形成された標的RNAをプライマー101Aとし、環状化されたDNAプローブ102を鋳型として、DNA合成酵素(DNAポリメラーゼ)105を用いたローリングサークル型DNA増幅法により一本鎖DNA106の増幅を行う増幅工程S4とを備えている。 In this embodiment, the RHa-RCA method is a rolling circle DNA amplification method using RNaseH, and its details are as described in Patent Document 1 mentioned above. Specifically, as shown in FIG. 2, the RHa-RCA method includes a hybridization step S1 in which a target RNA 101 and a padlock-shaped DNA probe 102 complementary to the internal sequence of the target RNA 101 are hybridized; A circularization step S2 in which the hybridized DNA probe 102 is circularized by a DNA binding enzyme (DNA ligase) 103, and after circularizing the DNA probe 102, ribonuclease H (RNase H) 104 is added to the hybridized target RNA 101. A nick formation step S3 in which a nick is formed using a nicked target RNA, and a rolling circle type process using a DNA synthesizing enzyme (DNA polymerase) 105 using a nicked target RNA as a primer 101A and a circularized DNA probe 102 as a template. It includes an amplification step S4 in which single-stranded DNA 106 is amplified by a DNA amplification method.

パドロック型のDNAプローブは、例えばDNA合成機によって合成されたオリゴヌクレオチドを使用することができる。DNAプローブは、標的RNAの内部配列に相補的な配列を有し、標的RNAとハイブリダイズ可能であれば、どのようなものを用いることもできる。本実施形態において、標的RNAの内部配列とは、標的RNAの3’末端を含まない配列である。DNAプローブの配列は、全体が標的RNAと相補性を有していても、一部のみが標的RNAと相補性を有していてもよい。DNAプローブの大きさは、特に限定されないが、好ましくは30bp~20kb程度であり、より好ましくは50bp~2000bp程度である。なお、パドロック型のDNAプローブと、標的RNAとのハイブリダイズは、標的RNA及びプローブDNAの組み合わせを考慮して、適宜最適な条件を設定すればよい。 For the padlock-type DNA probe, for example, an oligonucleotide synthesized by a DNA synthesizer can be used. Any DNA probe can be used as long as it has a sequence complementary to the internal sequence of the target RNA and can hybridize with the target RNA. In this embodiment, the internal sequence of the target RNA is a sequence that does not include the 3' end of the target RNA. The entire sequence of the DNA probe may be complementary to the target RNA, or only a portion thereof may be complementary to the target RNA. The size of the DNA probe is not particularly limited, but is preferably about 30 bp to 20 kb, more preferably about 50 bp to 2000 bp. For hybridization between the padlock-shaped DNA probe and the target RNA, optimal conditions may be set as appropriate, taking into consideration the combination of the target RNA and probe DNA.

標的RNAとハイブリダイズされたDNAプローブ(RNA-splinted padlock probe)の環状化は、DNA結合酵素(DNAリガーゼ)を用いて行うことができる。具体的には、T4 DNA ligase又はSplintR ligaseを用いて行うことができる。 Circularization of a DNA probe (RNA-splinted padlock probe) hybridized with target RNA can be performed using a DNA binding enzyme (DNA ligase). Specifically, this can be performed using T4 DNA ligase or SplintR ligase.

DNAプローブを環状化した後、標的RNAにおけるハイブリダイズしている部分に、RNaseHを用いてニックを形成する。これにより、標的RNAにおけるDNAプローブとハイブリダイズしている部分に3’末端が形成される。ハイブリダイズしている標的RNAにニックを形成する観点から、RNaseHの濃度は好ましくは0.003ユニット(U)以上、より好ましくは0.03U以上とする、ハイブリダイズした標的RNAの
完全な分解が生じないようにする観点から、好ましくは3U以下、より好ましくは0.3U以下とする。
After circularizing the DNA probe, a nick is formed in the hybridized portion of the target RNA using RNaseH. As a result, a 3' end is formed in the portion of the target RNA that hybridizes with the DNA probe. From the viewpoint of forming a nick in the hybridized target RNA, the concentration of RNaseH is preferably 0.003 units (U) or more, more preferably 0.03 U or more, so that complete degradation of the hybridized target RNA is possible. From the viewpoint of preventing this from occurring, it is preferably 3 U or less, more preferably 0.3 U or less.

ニック部分(3’末端)からローリングサークル型DNA増幅法により一本鎖DNAの増幅(伸長)を行う。ローリングサークル型DNA増幅法は、ハイブリダイズした後にニックを形成した標的RNAをプライマーとし、環状化されたDNAプローブを鋳型として一本鎖DNAの伸長を行う。一本鎖DNAの伸長において、DNAの鎖置換(strand displacement)活性を有する鎖置換型DNA合成酵素を用いることが好ましい。「鎖置換活性」とは、DNAを複製していく過程において伸長方向に二本鎖のDNAが既に形成されている場合、相補鎖を5’側から引き剥がして鋳型を一本鎖にしながら、一本鎖となった鋳型に対して新たな相補鎖を合成してゆく活性を意味する。鎖置換型DNA合成酵素を用いることにより、鋳型である環状化されたDNAプローブの相補鎖が直列に繰り返し連結された高分子量の一本鎖DNAが得られる。 Single-stranded DNA is amplified (extended) from the nick portion (3' end) by rolling circle DNA amplification method. In the rolling circle DNA amplification method, single-stranded DNA is elongated using target RNA that has been nicked after hybridization as a primer and a circularized DNA probe as a template. In the elongation of single-stranded DNA, it is preferable to use a strand displacement type DNA synthase having DNA strand displacement activity. "Strand displacement activity" means that during the process of DNA replication, when double-stranded DNA has already been formed in the elongation direction, the complementary strand is peeled off from the 5' side and the template becomes single-stranded. It refers to the activity of synthesizing a new complementary strand to a single-stranded template. By using a strand-displacing DNA synthase, a high-molecular-weight single-stranded DNA in which complementary strands of a circularized DNA probe serving as a template are repeatedly linked in series can be obtained.

鎖置換型DNA合成酵素は、特に限定されないが、例えば、phi29 DNA polymerase(New England BioLabs社他)、Klenow fragment(タカラバイオ社他)、Bst DNA polymerase(New England BioLabs社他)、BcaBEST DNA polymerase(タカラバイオ社)、PyroPhageTM 3173 DNA polymerase(Lucigen社)等を用いることができる。中でもphi29 DNA polymeraseは、室温程度の常温で反応が行えると共に、DNA合成速度が高いため好ましい。 Strand-displacing DNA synthases are not particularly limited, but include, for example, phi29 DNA polymerase (New England BioLabs, etc.), Klenow fragment (Takara Bio, etc.), Bst DNA polymerase (New England BioLabs, etc.), BcaBEST DNA polymerase ( (Takara Bio Inc.), PyroPhageTM 3173 DNA polymerase (Lucigen Inc.), etc. can be used. Among them, phi29 DNA polymerase is preferable because it can perform the reaction at room temperature or about room temperature and has a high DNA synthesis rate.

一本鎖DNAの増幅において使用される鎖置換型DNA合成酵素の量(濃度)は、使用する酵素の種類によって至適化することが好ましい。例えば、phi29 DNA polymeraseの場合、好ましくは終濃度約0.025ng/μL~1μg/μL、より好ましくは終濃度約5ng/μL~20ng/μLとすることができる。 The amount (concentration) of the strand-displacing DNA synthase used in the amplification of single-stranded DNA is preferably optimized depending on the type of enzyme used. For example, in the case of phi29 DNA polymerase, the final concentration can be preferably about 0.025 ng/μL to 1 μg/μL, more preferably about 5 ng/μL to 20 ng/μL.

一本鎖DNAの増幅は、酵素の至適温度とプライマー鎖長に基づく変性温度(プライマーが鋳型DNAに結合(アニール)/解離する温度帯)に基づいて通常の手順により反応温度を設定することができる。例えば、反応温度は一定の常温とすることができる。本開示における「常温」とは、25℃~65℃を意味する。具体的に、鎖置換型DNA合成酵素としてphi29 DNA polymeraseを使用する場合は、反応温度を好ましくは25℃~42℃とする。また、耐熱性酵素を使用して行う場合は、反応温度を好ましくは55℃~65℃とする。耐熱性酵素を使用する場合は、環状DNAプローブ鎖における標的RNAと相補的な部分の長さは約30オリゴヌクレオチド以上であることが好ましい。 For amplification of single-stranded DNA, the reaction temperature is set according to the usual procedure based on the optimal temperature of the enzyme and the denaturation temperature (temperature range in which the primer binds (anneals)/dissociates to the template DNA) based on the primer chain length. I can do it. For example, the reaction temperature can be a constant room temperature. "Normal temperature" in the present disclosure means 25°C to 65°C. Specifically, when using phi29 DNA polymerase as the strand displacement type DNA synthase, the reaction temperature is preferably 25°C to 42°C. Further, when carrying out using a thermostable enzyme, the reaction temperature is preferably 55°C to 65°C. When using a thermostable enzyme, the length of the portion complementary to the target RNA in the circular DNA probe strand is preferably about 30 oligonucleotides or more.

本実施形態のRNA検出方法においては、一本鎖DNAの増幅を一定温度で行うことができるため、サーマルサイクラーを用いる必要がない。 In the RNA detection method of this embodiment, since single-stranded DNA can be amplified at a constant temperature, there is no need to use a thermal cycler.

一本鎖DNAの増幅において、緩衝成分、マグネシウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、及びデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)を含有する反応液を使用することができる。緩衝成分は、特に限定はないが、例えば、トリス塩酸又はトリス酢酸が好適に使用できる。マグネシウム塩としては、特に限定はないが、例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム又は酢酸マグネシウムが好適に使用できる。塩化マグネシウムの場合その濃度は、好ましくは約5mM~20mM、より好ましくは約10mMである。また、カリウム塩としては、特に限定はないが、例えば、塩化カリウム、グルタミン酸カリウム又は酢酸カリウムが好適に使用できる。塩化カリウムの場合その濃度は、好ましくは約5mM~50mM、より好ましくは約20mMである。また、アンモニウム塩としては、特に限定はないが、例えば、硫酸アンモニウム又は酢酸アンモニウムが好適に使用できる。その濃度は、好ましくは約5mM~60mM、より好ましくは約40mMである。DNA増幅の基質となるdNTP混合物(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)の濃度は、好ましくは約0.5mM~2mM、より好ましくは約1mMである。この他、反応液中には伸長反応の安定化を目的とした添加物を添加してもよい。例えば、ジチオトレイトール(DTT)を好ましくは約0.5mM~5mM、より好ましくは約1mM加えることができる。さらに、長時間反応に際し、副産物として生成される、DNA合成反応の阻害剤であるピロリン酸を除去するためにピロフォスファターゼを加えることによって合成効率を上げることもできる。ピロフォスファターゼは約0.02U/反応、添加することが好ましい。 In amplifying single-stranded DNA, a reaction solution containing buffer components, magnesium salts, potassium salts, ammonium salts, and deoxynucleoside triphosphates (dNTPs) can be used. The buffer component is not particularly limited, but for example, Tris-hydrochloric acid or Tris-acetic acid can be suitably used. Although there are no particular limitations on the magnesium salt, for example, magnesium chloride, magnesium sulfate, or magnesium acetate can be suitably used. In the case of magnesium chloride, the concentration is preferably about 5mM to 20mM, more preferably about 10mM. Furthermore, the potassium salt is not particularly limited, but for example, potassium chloride, potassium glutamate, or potassium acetate can be suitably used. In the case of potassium chloride, the concentration is preferably about 5mM to 50mM, more preferably about 20mM. Further, the ammonium salt is not particularly limited, but for example, ammonium sulfate or ammonium acetate can be suitably used. The concentration is preferably about 5mM to 60mM, more preferably about 40mM. The concentration of the dNTP mixture (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) serving as a substrate for DNA amplification is preferably about 0.5 mM to 2 mM, more preferably about 1 mM. In addition, additives may be added to the reaction solution for the purpose of stabilizing the elongation reaction. For example, dithiothreitol (DTT) can be added, preferably at about 0.5mM to 5mM, more preferably about 1mM. Furthermore, synthesis efficiency can be increased by adding pyrophosphatase to remove pyrophosphate, which is an inhibitor of the DNA synthesis reaction and is produced as a byproduct during long-term reactions. It is preferable to add about 0.02 U/reaction of pyrophosphatase.

本実施形態において、上記RHa-RCA法を細菌の菌体内で行い、すなわちin situで行う。このため、予め細菌に対して細胞透過処理を行うことが好ましい。細胞透過処理は、各工程で用いられるプローブ等の材料が菌体内を容易に透過できるようになればその処理は特に限定されず、本技術分野において通常用いられている固定化処理及び透過処理を組み合わせて利用することができ、例えばパラホルムアルデヒドを用いて固定化した後にリゾチームを用いて透過処理をすることができる。 In this embodiment, the above RHa-RCA method is performed inside the bacterial cells, that is, in situ. For this reason, it is preferable to perform cell permeabilization treatment on the bacteria in advance. Cell permeation treatment is not particularly limited as long as the materials such as probes used in each step can easily permeate into the bacterial cells, and can be performed by immobilization treatment and permeation treatment that are commonly used in this technical field. They can be used in combination, for example, fixation using paraformaldehyde followed by permeabilization using lysozyme.

また、本実施形態において、以上に説明したRHa-RCA法は、濃縮ステップを行った限外ろ過膜上にて行うことが好ましい。そうすると、上述したように、各ステップの操作を簡便に行うことができ、未反応プローブを通過させることができるため、膜上で一本鎖DNAを検出する際にバックグラウンドを低減することができる。 Furthermore, in this embodiment, the RHa-RCA method described above is preferably performed on an ultrafiltration membrane that has undergone a concentration step. In this way, as described above, each step can be easily performed and unreacted probes can be passed through, thereby reducing the background when detecting single-stranded DNA on the membrane. .

上記RHa-RCA法により一本鎖DNAの増幅を行った後、標識ステップにおいて、増幅した一本鎖DNAを検出できるようにするために、一本鎖DNAの標識化を行う。本実施形態では、蛍光in situハイブリダイゼーション(Fish)法を利用する。具体的に、増幅した一本鎖DNAに特異的に結合する蛍光標識試薬(例えば、SYBR Green II(Invitrogen社)、Alexa568(Thermo Fisher Scientific社)等)を用いて、増幅した一本鎖DNAを標識化する。より具体的には、上記一本鎖DNAに相補的な配列を有し、蛍光標識化されたオリゴヌクレオチドを、上記増幅した一本鎖DNAにハイブリダイズさせることにより一本鎖DNAを標識化することができる。その後、検出ステップにおいて、例えば蛍光顕微鏡等を利用して、上記蛍光標識された一本鎖DNAを検出する。なお、本実施形態では、標識ステップにおいて、蛍光プローブを用いる例について説明したが、当然に他の標識手段を用いることもでき、例えばビオチン、又はペルオキシターゼやルシフェラーゼといった酵素を利用した標識手段を用いることもできる。 After single-stranded DNA is amplified by the above RHa-RCA method, the single-stranded DNA is labeled in a labeling step so that the amplified single-stranded DNA can be detected. In this embodiment, a fluorescence in situ hybridization (Fish) method is utilized. Specifically, the amplified single-stranded DNA is labeled using a fluorescent labeling reagent that specifically binds to the amplified single-stranded DNA (for example, SYBR Green II (Invitrogen), Alexa568 (Thermo Fisher Scientific), etc.). Label. More specifically, the single-stranded DNA is labeled by hybridizing a fluorescently labeled oligonucleotide having a complementary sequence to the single-stranded DNA to the amplified single-stranded DNA. be able to. Thereafter, in a detection step, the fluorescently labeled single-stranded DNA is detected using, for example, a fluorescence microscope. In addition, in this embodiment, an example in which a fluorescent probe is used in the labeling step has been described, but it is of course possible to use other labeling means. For example, labeling means using biotin or an enzyme such as peroxidase or luciferase may be used. You can also do it.

仮に、検出ステップにおいて、蛍光標識された一本鎖DNAが検出されなかった場合、試料中に標的RNAが存在しない、すなわち生存細菌が存在しないと評価でき、一方、蛍光標識された一本鎖DNAが検出された場合、試料中の生存細菌が存在すると評価できる。このように、本実施形態に係る方法を用いると、試料中の生存細菌を回収し損なうことなく、高精度且つ高感度で試料中の生存細菌の有無を簡便に評価することができる。 If fluorescently labeled single-stranded DNA is not detected in the detection step, it can be evaluated that there is no target RNA in the sample, that is, there are no viable bacteria; If detected, it can be evaluated that viable bacteria are present in the sample. As described above, by using the method according to the present embodiment, the presence or absence of viable bacteria in a sample can be easily evaluated with high accuracy and sensitivity without failing to recover viable bacteria in the sample.

本発明に係る他の実施形態は、上記生存細菌の検出方法を行うためのキットであり、当該キットは、限外ろ過膜と、標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブと、RHa-RCA法を行うための酵素と、一本鎖DNAを標識するための標識プローブとを備えている。 Another embodiment of the present invention is a kit for performing the above-mentioned method for detecting viable bacteria, the kit comprising: an ultrafiltration membrane; a padlock-type DNA probe having a nucleic acid sequence complementary to a target RNA; It is equipped with an enzyme for performing the RHa-RCA method and a labeled probe for labeling single-stranded DNA.

本実施形態において、限外ろ過膜、パドロック型DNAプローブ、RHa―RCA法を行うための酵素及び一本鎖DNAを標識するための標識プローブの具体的な説明は、上述した内容と同一であるため省略する。 In this embodiment, the specific descriptions of the ultrafiltration membrane, the padlock-type DNA probe, the enzyme for performing the RHa-RCA method, and the labeling probe for labeling single-stranded DNA are the same as those described above. Therefore, it is omitted.

本実施形態に係るキットによると、上記本発明に係る生存細菌の検出方法を行うための材料を備えているため、上記方法を簡便に行うことができて、上述のように試料中の生存細菌を回収し損なうことなく、試料中の生存細菌の有無を高精度且つ高感度で評価することができる。 According to the kit according to the present embodiment, since it is equipped with the materials for carrying out the method for detecting living bacteria according to the present invention, it is possible to easily carry out the above method and detect living bacteria in a sample as described above. The presence or absence of viable bacteria in a sample can be evaluated with high precision and sensitivity without failing to recover any bacteria.

以下に、本発明に係る生存細菌の検出方法について詳細に説明するための実施例を示す。本実施例では、E.coliの検出を上記本発明に係る生存細菌の検出方法を用いて行った。 Examples are shown below to explain in detail the method for detecting living bacteria according to the present invention. In this example, E. E. coli was detected using the above method for detecting viable bacteria according to the present invention.

(濃縮ステップ)
まず、E.coliを含む培地を準備し、当該培地を限外ろ過膜であるアミコンウルトラ0.5mL遠心式フィルター(NMWL:100kDa,メルク)に添加した。その後、4%パラホルムアルデヒドを加え14000×gで25℃、5分間の遠心分離処理を行った。ろ液を除去し、再度上記フィルダー上に4%パラホルムアルデヒドを加え、ボルテックスにより懸濁して15分間静置した(固定処理)。その後、再度上記条件で遠心分離処理を行ってろ液を除去した。その後、70%エタノールを加えて上記条件で遠心分離処理を行ってろ液を除去し、再度70%エタノールを加え、ボルテックスにより懸濁して60分間静置した。その後、再度上記条件で遠心分離処理を行ってろ液を除去した後に、25μg/mLのリゾチームを加えて上記条件で遠心分離処理を行った。ろ液を除去した後に、再度25μg/mLのリゾチームを加えてボルテックスにより懸濁して10分間静置した(細胞透過処理)。その後、上記条件で遠心分離処理を行ってろ液を除去した。
(concentration step)
First, E. A medium containing E. coli was prepared, and the medium was added to an ultrafiltration membrane, Amicon Ultra 0.5 mL centrifugal filter (NMWL: 100 kDa, Merck). Thereafter, 4% paraformaldehyde was added and centrifugation was performed at 14,000×g and 25° C. for 5 minutes. The filtrate was removed, and 4% paraformaldehyde was added onto the filter again, suspended by vortexing, and allowed to stand for 15 minutes (fixing treatment). Thereafter, centrifugation was performed again under the above conditions to remove the filtrate. Thereafter, 70% ethanol was added and centrifugation was performed under the above conditions to remove the filtrate, 70% ethanol was added again, the suspension was suspended by vortexing, and the mixture was allowed to stand for 60 minutes. Thereafter, centrifugation was performed again under the above conditions to remove the filtrate, and then 25 μg/mL of lysozyme was added and centrifugation was performed under the above conditions. After removing the filtrate, 25 μg/mL of lysozyme was added again, suspended by vortexing, and allowed to stand for 10 minutes (cell permeabilization). Thereafter, the filtrate was removed by centrifugation under the above conditions.

(増幅ステップ)
上記濃縮ステップの後に、上記フィルター上において、20mMのトリス酢酸(pH7.5)、10mMの酢酸マグネシウム及び50mMのグルタミン酸カリウムを含むバッファーに100pmolのパドロック型プローブを混合した溶液を100μl加えた。なお、当該パドロック型プローブの配列は以下の通りである。
AGCCCTCAGGCATGGTTCCTTTTACGACCTCAATGCTGCTGCTGTACTACTCTTCTGCGCTCCTGGATGT(配列番号1)
(amplification step)
After the concentration step, 100 μl of a solution containing 100 pmol of padlock probe in a buffer containing 20 mM Tris acetate (pH 7.5), 10 mM magnesium acetate, and 50 mM potassium glutamate was added on the filter. The sequence of the padlock-type probe is as follows.
AGCCCTCAGGCATGGTTCCTTTTACGACCTCCAATGCTGCTGCTGTACTACTCTTCTGCGCTCCTGGATGT (SEQ ID NO: 1)

その後、95℃で1分間インキュベート後、30℃で30分以上緩やかに冷却し、その後に30℃で10分間インキュベートすることで、パドロック型DNAプローブを細菌の菌体内の標的RNAにハイブリダイズさせた。続いて、50μlのライゲーション混合液(20mMのTris酢酸塩(pH7.5)、10mMの酢酸マグネシウム、1.2mMのATP、50mMのグルタミン酸カリウム、10mMのジチオトレイトール及び25ユニットのSplintRリガーゼ(New EnglandBioLads社)を加え、37℃で10分間インキュベートすることによりパドロック型DNAプローブの環状化を行った。 Thereafter, the padlock-shaped DNA probe was hybridized to the target RNA inside the bacterial cells by incubating at 95°C for 1 minute, cooling gently at 30°C for 30 minutes or more, and then incubating at 30°C for 10 minutes. . This was followed by 50 μl of the ligation mixture (20 mM Tris acetate (pH 7.5), 10 mM magnesium acetate, 1.2 mM ATP, 50 mM potassium glutamate, 10 mM dithiothreitol and 25 units of SplintR ligase (New England BioLads). The padlock-shaped DNA probe was circularized by adding 100% chloride (Company) and incubating at 37°C for 10 minutes.

次に、20mMのトリス酢酸(pH7.5)、10mMの酢酸マグネシウム、80mMの硫酸アンモニウム、10mMのグルタミン酸カリウム、2.0mMのデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)、0.004ユニットのピロフォスファターゼ(New England BioLads社)、0.06ユニットのRNaseH(バイオアカデミア)及び500ngのDNAフリーphi29DNAポリメラーゼ(関東化学)を含む100μlの反応混合液と150μlの上記環状化されたDNAプローブを含む混合液とを混合した。混合後、30℃で2時間インキュベートすることにより一本鎖DNAの増幅反応を行った。その後、65℃で10分間インキュベートすることにより、酵素の不活化処理を行った。 Next, 20mM Tris acetate (pH 7.5), 10mM magnesium acetate, 80mM ammonium sulfate, 10mM potassium glutamate, 2.0mM deoxynucleoside triphosphates (dNTPs), 0.004 units of pyrophosphatase (New England BioLads), 100 μl of a reaction mixture containing 0.06 units of RNase H (Bio Academia), and 500 ng of DNA-free phi29 DNA polymerase (Kanto Kagaku) were mixed with 150 μl of a mixture containing the circularized DNA probe. . After mixing, single-stranded DNA amplification reaction was performed by incubating at 30°C for 2 hours. Thereafter, the enzyme was inactivated by incubating at 65° C. for 10 minutes.

不活化処理の後、遠心分離処理を行い、PBSで洗浄し、再度遠心分離処理を行いろ液を除去した。この操作により、未反応のプローブはフィルターを通過してろ液に含まれることとなる。 After the inactivation treatment, centrifugation treatment was performed, washing was performed with PBS, and centrifugation treatment was performed again to remove the filtrate. By this operation, unreacted probes will pass through the filter and be included in the filtrate.

(標識ステップ)
上記洗浄の後に、Alexa標識されたオリゴヌクレオチドをフィルター上に加え、37℃で3時間ハイブリダイズさせた。なお、当該オリゴヌクレオチドは5’側にAlexa568で標識され、当該オリゴヌクレオチドの配列は、CCTCAATGCTGCTGCTGTACTAC(配列番号2)である。その後、遠心分離処理を行い、PBSで洗浄し、再度遠心分離処理を行いろ液を除去した。この操作により、未反応のプローブはフィルターを通過してろ液に含まれることとなる。
(sign step)
After the above washing, Alexa-labeled oligonucleotides were added onto the filters and hybridized for 3 hours at 37°C. The oligonucleotide is labeled with Alexa568 on the 5' side, and the sequence of the oligonucleotide is CCTCAATGCTGCTGCTGTACTAC (SEQ ID NO: 2). Thereafter, centrifugation was performed, washing was performed with PBS, and centrifugation was performed again to remove the filtrate. By this operation, unreacted probes will pass through the filter and be included in the filtrate.

(検出ステップ)
上記標識ステップの後に、位相差対物レンズ(CFI PlanApo DM 100×(Nikon))及びORCA-Flash4.0 V3カメラ(浜松ホトニクス)を備えた蛍光顕微鏡(Nikon ECLIPSE E600)を用いて観察した。その結果を図3に示す。図3では、便宜上、特に強い赤色蛍光が認められた箇所の一部に白矢印を付けたが、白矢印の箇所以外にも細菌と重なる位置の多くに赤色蛍光が見られた。従って、本発明に係る方法を利用することにより、標的RNAを有する菌体内で正常に一本鎖DNAを増幅できることが分かった。
(Detection step)
After the above labeling step, observation was performed using a fluorescence microscope (Nikon ECLIPSE E600) equipped with a phase contrast objective lens (CFI PlanApo DM 100× (Nikon)) and an ORCA-Flash 4.0 V3 camera (Hamamatsu Photonics). The results are shown in FIG. In FIG. 3, for convenience, white arrows are attached to some of the locations where particularly strong red fluorescence was observed, but red fluorescence was also observed in many locations that overlapped with bacteria other than the locations indicated by the white arrows. Therefore, it was found that by using the method according to the present invention, single-stranded DNA can be normally amplified in bacterial cells containing target RNA.

以上のように、本発明に係る生存細菌の検出方法によると、菌体内のRNAを直接に標的として検出するため、高精度で試料中の細菌の有無を判別することができ、RHa-RCA法を行う前に、試料に対して限外ろ過膜を用いて試料中の生存細菌を濃縮するため、試料中の生存細菌の検出を高感度で行うことができる。 As described above, according to the method for detecting living bacteria according to the present invention, since the RNA inside the bacterial body is detected directly as a target, the presence or absence of bacteria in the sample can be determined with high accuracy, and the RHa-RCA method Since viable bacteria in the sample are concentrated by using an ultrafiltration membrane on the sample before performing this method, viable bacteria in the sample can be detected with high sensitivity.

Claims (6)

試料中の生存細菌を検出する方法であって、
前記試料に対して限外ろ過膜を用いたろ過を行うことによって、前記試料中の前記生存細菌を濃縮する濃縮ステップと、
前記限外ろ過膜によりトラップされた生存細菌が有する標的RNAと、該標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブとを前記細菌の菌体内でハイブリダイズし、前記標的RNAをプライマーとし、前記DNAプローブを鋳型として、RNase H assisted rolling circle amplification(RHa-RCA)法により前記菌体内で一本鎖DNAの増幅を行う増幅ステップと、
前記増幅ステップにより増幅された一本鎖DNAに標識プローブを前記菌体内でハイブリダイズする標識ステップと、
前記標識ステップにより標識された一本鎖DNAを検出する検出ステップとを備え、
前記増幅ステップ、前記標識ステップ及び前記検出ステップは、いずれも前記限外ろ過膜上で行い、
前記限外ろ過膜は、遠心式フィルタであることを特徴とする生存細菌の検出方法。
A method for detecting viable bacteria in a sample, the method comprising:
a concentration step of concentrating the viable bacteria in the sample by filtering the sample using an ultrafiltration membrane;
A target RNA possessed by a living bacterium trapped by the ultrafiltration membrane and a padlock-type DNA probe having a complementary nucleic acid sequence to the target RNA are hybridized within the body of the bacterium, and the target RNA is used as a primer. , an amplification step of amplifying single-stranded DNA within the bacterial cells by the RNase assisted rolling circle amplification (RHa-RCA) method using the DNA probe as a template;
a labeling step of hybridizing a labeled probe within the bacterial cells to the single-stranded DNA amplified in the amplification step;
a detection step of detecting the single-stranded DNA labeled in the labeling step ,
The amplification step, the labeling step, and the detection step are all performed on the ultrafiltration membrane,
A method for detecting viable bacteria , characterized in that the ultrafiltration membrane is a centrifugal filter .
前記増幅ステップの前に、前記限外ろ過膜によりトラップされた生存細菌に対して細胞透過処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の生存細菌の検出方法。 2. The method for detecting viable bacteria according to claim 1, wherein, before the amplification step, the surviving bacteria trapped by the ultrafiltration membrane are subjected to cell permeabilization treatment. 前記標識プローブは、蛍光標識試薬、ビオチン又は酵素により標識されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の生存細菌の検出方法。 3. The method for detecting living bacteria according to claim 1, wherein the labeled probe is labeled with a fluorescent labeling reagent, biotin, or an enzyme. 前記標識プローブは蛍光プローブであり、蛍光in situハイブリダイゼーション法により前記一本鎖DNAを検出することを特徴とする請求項3に記載の生存細菌の検出方法。 4. The method for detecting living bacteria according to claim 3, wherein the labeled probe is a fluorescent probe, and the single-stranded DNA is detected by a fluorescent in situ hybridization method. 前記限外ろ過膜は、100kDa以上の分子量の物質をトラップする限外ろ過膜であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の生存細菌の検出方法。 The method for detecting viable bacteria according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultrafiltration membrane is an ultrafiltration membrane that traps substances with a molecular weight of 100 kDa or more. 請求項1~のいずれか1項に記載の生存細菌の検出方法を行うためのキットであって、
前記限外ろ過膜と、
前記標的RNAと相補的な核酸配列を有するパドロック型DNAプローブと、
前記RHa-RCA法を行うための酵素と、
前記一本鎖DNAを標識するための標識プローブとを備えていることを特徴とするキット。
A kit for carrying out the method for detecting viable bacteria according to any one of claims 1 to 5 , comprising:
The ultrafiltration membrane;
a padlock-shaped DNA probe having a nucleic acid sequence complementary to the target RNA;
an enzyme for performing the RHa-RCA method;
A kit comprising a labeling probe for labeling the single-stranded DNA.
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