JPH08297A - バクテリアを検出するためのオリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ - Google Patents

バクテリアを検出するためのオリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ

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JPH08297A
JPH08297A JP7151379A JP15137995A JPH08297A JP H08297 A JPH08297 A JP H08297A JP 7151379 A JP7151379 A JP 7151379A JP 15137995 A JP15137995 A JP 15137995A JP H08297 A JPH08297 A JP H08297A
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nucleic acid
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seq
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JP7151379A
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Mary Kathryn Meyer
メアリー・キャサリン・メイヤー
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Becton Dickinson and Co
Original Assignee
Becton Dickinson and Co
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、真正細菌に特徴的な核酸配列を増
幅し、続いて検出することに関する。 【構成】 本発明は、真正細菌の特徴的な核酸標的配列
の増幅のためのオリゴヌクレオチドプライマーに関す
る。核酸標的配列の検出において用いられるオリゴヌク
レオチドプローブにも関する。プライマーおよびプロー
ブはキットに含めてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、広義には、真正細菌に
特徴的な核酸配列を増幅し、続いて検出することに関す
る。
【0002】
【従来の技術】敗血症は、血液中の病原性微生物の存在
および存続(persistence)に関連した全身
性疾患である。敗血症は、米国における13番目の死因
であり、そして外科の集中治療ユニットにおける最も共
通の死因である。老人人口、脈管内装置の使用および免
疫日和見患者のために、1980年以来、敗血症の発生
率が140%に増加してきた。
【0003】敗血症検出のための現在の方法は臨床サン
プルからの生物の培養に基づく。血液を患者から採り、
培養培地にて培養し、そして検出可能な成長に関して1
日から7日観察する。別法として、臨床サンプルはしば
しば他の検出手段により評価され、グラム染色、生化学
分析、および顕微鏡形態学に関する純粋培養の単離等を
含む。これらの診断法は、臨床サンプル中の低い細胞数
により偽陰性の結果を被る。さらに、この疾患は治療す
るのが難しい。しばしば、阻止されなかった炎症性反応
が組織を破壊し始めた後に治療の関与が始まるため、患
者の器官不全を引き起こし、結局死に至らしめる。即
ち、敗血症のショックに関する信頼できる診断は、結果
を得るために短い時間で治療の効率を潜在的に増加さ
せ、そして患者の予後を改良することができた。
【0004】即ち、バクテリアの16S rRNAの保
存された領域に対応する莫大な核酸配列が同定され、そ
して敗血症に貢献するかまたは治療の関与が患者の予後
を改良してきたか否かを決定することに貢献する、バク
テリア生物の検出および同定に有用なオリゴヌクレオチ
ドプライマーおよびプローブとして記載されてきた。例
えば、バクテリアの溶菌工程の効率を決定するためにス
クリーニングするためのプローブがジョーンズ(Jon
es,C.L.)ら、AnalyticalBioch
emistry 181,23(1989)に報告され
ている。「パンプローブ」は、遺伝的に関連のない12
の真正細菌種からの16S rRNA配列を並べて高度
に保存された配列を同定するために開発された。
【0005】バクテリア検出のためのユニバーサルプロ
ーブおよびバクテリア核酸配列の増幅のためのプライマ
ーも、EP−A−0479117(A1)に開示されて
いる。2つのユニバーサルプローブが16S rRNA
遺伝子の高度に保存された領域に対応するものとして開
示されている。2つのユニバーサルバクテリアプライマ
ーも開示されている。
【0006】16S rRNAに対するユニバーサルバ
クテリアプローブもPCT国際公開番号90/1515
7号に開示されている。この国際公開は7つのバクテリ
アプローブも同定している。
【0007】バクテリアの16S rRNAの高度に保
存された領域に相補的な他のバクテリア核酸プローブ
は、PCT国際公開番号91/00926号に開示され
ている。このプローブを用いてサンプル中の16S r
RNAを検出し、そしてサンプル中の全バクテリア数の
見積もりに使用される公知の標準と比較される。
【0008】さらに5つのバクテリアDNAがPCT国
際公開番号90/01560号に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】実際に選択可能な存在
する核酸増幅システムはポリメラーゼチェインリアクシ
ョン(PCR)(米国特許第4,683,202号)で
あるから、上記プライマーを利用して50塩基対以上の
長さの標的核酸配列を増幅する(即ち、プライマーは互
いに50塩基対以上の標的配列とハイブリダイズす
る)。また、上記プローブは、したがって、50塩基対
より長い標的配列を検出する。しかしながら、短い標的
配列(即ち、50塩基対以下)は、プローブとのより特
異的なハイブリダイゼーションのため、および50塩基
対より長い標的の増幅には現在効果的ではないが50塩
基対以下の標的には極めて効果的な鎖置換増幅(Str
andDisplacement Amplifica
tion)(SDA)(ウオーカー(Walker,
G.T.)ら、Proc.Natl.Acad. Sc
i.USA 89,392(1992)を参照された
い)のような他の増幅システムにおける非有用性のた
め、より有利である。
【0010】
【課題を解決するための手段】他の増幅技術例えばSD
AにおけるようにPCRに有用なオリゴヌクレオチドプ
ローブを提供するため、本発明は、真正細菌に特徴的な
核酸標的配列の増幅のためのオリゴヌクレオチドプライ
マーに関する。これらのプライマーは、配列番号1およ
び2を含み、そしてプライマーセットとして利用可能で
ある。本発明は配列番号3を含むオリゴヌクレオチドプ
ローブにも関し、そして真正細菌に特徴的な核酸標的配
列の検出に使用される。
【0011】プライマーセットおよびプローブは、真正
細菌に特徴的な核酸標的配列の在否の決定に関する方法
に使用することもできるが、その際、核酸配列増幅法は
プライマーセットを用いて実施され、そして核酸標的配
列の存否はそれに対するプローブのハイブリダイゼーシ
ョンまたはハイブリダイゼーションの欠如により決定さ
れる。本発明の方法を実施者にとって便利なようにする
ため、本発明は、本発明のプライマーセットおよびプロ
ーブを含むキットも包含する。
【0012】本発明の理解の手助けのために、本明細書
にて用いられる以下の単語は以下の意味を有する。
【0013】「プローブ」は、標的核酸配列へのプロー
ブのハイブリダイズを許す特異的ヌクレオチド配列を含
むオリゴヌクレオチドであり、合成によるかまたは生物
学的に製造される。それらのハイブリダイゼーション特
性に加えて、プローブは特定の分析条件下でそれらの正
確で適切な機能に関わる特定の構成物も含む。そのよう
な修飾は、ハイブリダイゼーション分析において標的生
物と非標的生物を便利に識別する能力である基本的なプ
ローブの機能に基づいた精巧さである。
【0014】「プライマー」は、標的核酸配列のあるセ
クションへのハイブリダイズを許す特異的ヌクレオチド
配列をデザインまたは選択により含む、合成によるかま
たは生物学的に生産されたオリゴヌクレオチドである。
プライマーは、ポリメラーゼまたは同様な酵素により伸
長合成されて完全な標的核酸配列にハイブリダイズする
ことができる。プライマーは核酸配列増幅法、例えばポ
リメラーゼチェインリアクション法(PCR)および鎖
置換増幅(SDA)において利用される。特定のプライ
マー、特にSDA技術において有用なものは、標的核酸
にハイブリダイズ可能な配列に加えて、制限エンドヌク
レアーゼの認識配列、およびポリメラーゼまたはポリメ
ラーゼ様活性を継続する他の酵素がそれ自身その鋳型特
異的オリゴヌクレオチド合成の開始を指示するための任
意の配列を含む。
【0015】「ハイブリダイゼーション」は、予め決定
された反応条件下にて部分的または完全に相補的な核酸
鎖が逆平行(アンチパラレル)様式にて向かい合うよう
にして、特異的かつ安定な水素結合により二本鎖の核酸
を形成する工程である。
【0016】上記のとおり、本発明は、真正細菌に特徴
的な核酸標的配列の在否を決定するために有用なオリゴ
ヌクレオチドプライマーおよびプローブに関する。その
ような決定を行うための方法は、増幅工程、続いて、増
幅された標的核酸配列にプローブをハイブリダイズする
ことを含む。本発明のプライマーは真正細菌の16Sr
RNA遺伝子の高度に保存された配列に特異的である。
本発明のプローブはプライマー増幅産物内の内部コンセ
ンサス配列に特異的である。
【0017】バクテリアの16S rRNAはその構造
内に高度に保存された配列を有することが知られてい
る。ノラー(Noller,H.F.)およびボエス
(Woese,C.R.),Science 212,
403(1981);ペース(Pace,N.R.),
Bacteriol.Rev.37,562(197
3);およびウエス(Woese,C.R.)ら,Mi
crobiol.Rev.47,621(1983)を
参照されたい。したがって、本発明のプライマーを開発
するために、ジーンバンク(GenBank)により同
定されたエシェリヒアコリ、バクテロイデスフラジリ
ス、ナイセリアゴノロエ、スタフィロコッカスアウリウ
ス、エンテロコッカスおよびリステリアモノサイトゲネ
スの16S rRNA遺伝子のヌクレオチド配列を、マ
ッキントッシュジーンワークのソフトウエア(インテレ
ンジェネティックス)により並べた。これら16S r
RNAを、次に同じソフトウエアにより高度に保存され
た配列に関して評価した。印をつけた位置の数字はエシ
ェリヒアコリの16S rRNA配列に基づいた。
【0018】この技術を用いて、2つのプライマーを開
発した:(1)配列番号1からなりヌクレオチド番号8
81から893のエシェリヒアコリ配列のセンス鎖に対
応するプライマー16S 895;および(2)配列番
号2からなりヌクレオチド番号947から960のエシ
ェリヒアコリ配列のアンチセンス鎖に対応するプライマ
ー16S 947。プライマー16S 895および1
6S 947を用いて増幅された標的核酸配列の検出用
プローブはエシェリヒアコリのアンチセンス鎖を含み、
ヌクレオチド番号906から924に位置し、そして配
列番号3と称される。
【0019】次に、本発明のプライマーおよびプローブ
は、カリフォルニアのフォスターシティのアプライドバ
イオシステムズのアプライドバイオシステムズ380B
自動合成機を用いて、シアノメチルホスホアミダイト化
学により指示書のとおりに合成した。プライマーおよび
プローブは50℃にて一晩脱保護し、そして指示書のと
おりにバイオラッド電気溶出機上でポリアクリルアミド
電気泳動により精製した。これらの技術はウオーカー
(Walker,G.T.)ら、Nuc.Acids
Res.20,1691(1992)に明記されている
とおり、当業界には知られている。
【0020】本発明のプライマーおよびプローブは、次
にPCR増幅法にて利用され、さまざまなゲノミックバ
クテリアDNA調製物を用いたSDA法に供される。こ
れらの増幅法にて利用されたバクテリアの株は以下の表
1に示される。
【0021】
【表1】 バクテリア ATCC番号 スタフィロコッカスアウリウス 25923 シュードモナスエルギノサ 27853 コリネバクテリウムゼロシス 373 エシェリヒアコリ 11775 クレブシエラニューモニエ 13883 セラティアマルセンセンス 8100 モルガネラモルガニ 25830 モラクセラオスロエンシス 9281 ヘモフィルスインフルエンザ 33533 ストレプトコッカスニューモニエ 6303 エンテロバクターエロゲネス 13048 ナイセリアゴノロエ 19424 アシネトバクタールボフィ 19001 ユーバクテリウムレンタム 43055 プロテウスブルガリス 13315 ストレプトコッカスフェーカリス 29212 ストレプトコッカスピオゲネス 19615 リステリアモノサイトゲネス 7644 上記バクテリアからのゲノミックDNAはCurren
t Protocols in Molecular
Biology,1987,グリーネ出版(Green
e Publishing Associates)お
よびワイリーー−インターサイエンス(Wiley−I
nterscience)、ニューヨークに記載されて
いるとおりに調製した。
【0022】バクテリアの16S rRNA遺伝子の標
的配列のPCR増幅 PCR増幅法は、高温安定性酵素を利用した自動化法と
してその最も好ましい態様にて実施された。この方法に
おいて、反応混合物は、変性工程、プライマーアニーリ
ング工程、および合成工程を循環した。高温安定性酵素
を伴う使用に特別に適合させたDNA温度循環器(パー
キン−エルマー)を利用した。
【0023】本発明のプライマー(配列番号1を含むも
の、および配列番号2を含むもの)は、上記の18バク
テリア種のゲノミックDNAを鋳型とし、且つひとつの
非バクテリアゲノミックDNAをさらに別の鋳型として
用いたPCR増幅法にて評価された。非バクテリアゲノ
ミックDNAはカンジダアービカンス(ATCC448
08)のDNAであった。この菌類のゲノミックDNA
も、CurrentProtocols in Mol
ecular Biologyに記載されているとおり
に調製した。
【0024】各PCR増幅法は、100ngのゲノミッ
クバクテリアDNAまたは菌類DNA、10mMのTr
is−HCl(pH8.3)、50mMのKCl、1.
5mMのMgCl2、0.01%(w/v)ゼラチン、
200μMの各dATP,dTTP,dGTP,dCT
Pおよび20pmoleの各プライマー(配列番号1お
よび配列番号2を含む)を含む50μlの反応物として
実施した。この反応物をミネラルオイル上に重層して9
5℃にて5分間加熱することにより標的DNAを変性さ
せ、続いて1.2ユニットのアンプリタック(Ampl
iTaq(商標名))ポリメラーゼ(パーキン−エルマ
ーシータス)を加えた。増幅のパラメーターは、94℃
にて1分、37℃にて1分、72℃にて2分を30回繰
り返し、続いて4℃に浸けた。増幅された産物の検出は
1×TBE中の1.5%アガロースゲル上で測定した。
【0025】このPCR法の結果は、カンジダアービカ
ンスと交差反応性をもたないことが調べられている18
すべてのバクテリアに関する79塩基対の断片の増幅を
示した。しかしながら、ナイセリアゴノロエの79塩基
対の増幅はバックグラウンドと同じほどの弱いシグナル
を示した。
【0026】ナイセリアゴノロエの増幅産物の配列分析
は、16S 947プライマー(配列番号2)のヌクレ
オチド番号947から954における2つのミスマッチ
を明らかにした。したがって、SDA法における使用の
ための16S 947プライマーは、それら2つのミス
マッチのひとつ(即ち、947番目におけるミスマッ
チ)を除くようにデザインされた。この除去の選択は、
そのミスマッチがプライマーの5’末端に存在し、他方
のミスマッチがプライマーのほぼ中央に存在することに
よった。したがって、SDA16S 947プライマー
(配列番号4を含む)は、それら2つのミスマッチの一
つを除くために1塩基対のシフトのみを必要とする。ま
た、他方のミスマッチ(954番目)は最も保存された
ヌクレオチド(T)であった。
【0027】バクテリア16S rRNA遺伝子の標的
配列のSDA増幅 鎖置換増幅(SDA)は恒温核酸増幅法であり、プライ
マーの伸長合成、一本鎖伸長合成産物の置換、伸長合成
産物(または元の標的配列)へのプライマーのアニーリ
ング、および続くプライマーの伸長合成が反応混合物中
で、連続して起こる。これは、反応物の温度の束縛の結
果として別の相またはサイクルにて反応工程が起こるP
CRとは対照的である。SDAは、(1)ヘミホスホロ
チオエート形態の二本鎖認識部位の被修飾鎖にニックを
入れる制限エンドヌクレアーゼの能力、および(2)該
ニックから複製を開始して下流の非鋳型鎖を置換する特
定のポリメラーゼの能力に基づく。
【0028】プライマーのアニーリングのために二本鎖
標的核酸配列を変性するための高温(約95℃)におけ
る最初のインキュベーションの後、新たに合成された鎖
の引き続く合成および置換は常温(通常は約37℃)に
て起こる。標的配列の新たなコピーの各々の生産は、以
下の5工程:(1)元の標的配列または予め合成された
置換一本鎖伸長合成産物への増幅プライマーの結合、
(2)エキソヌクレアーゼ欠損(exo-)クレノーポ
リメラーゼによりα−チオデオキシヌクレオチド3リン
酸を取り込むプライマーの伸長合成、(3)ヘミホスホ
ロチオエート化された二本鎖の制限部位のニッキング、
(4)ニック部位からの制限酵素の解離、および(5)
非鋳型鎖の下流の置換を伴うexo-クレノーによるニ
ックの3’末端からの伸長合成からなる。ニックからの
伸長合成は別のニック可能な制限部位を生じるので、ニ
ッキング、合成(重合)および置換は常温にて共同して
連続的に起こる。
【0029】二本鎖標的配列の両方にハイブリダイズす
るプライマーを用いる場合、増幅は対数的であり、セン
ス鎖およびアンチセンス鎖は次のラウンドの増幅におい
て反対のプライマーの鋳型となる。SDAは、ウオーカ
ー(G.T.Walker)ら(1922a.Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA 89,39
2−396および1922b.Nuc.Acids.R
es.20,1691−1696)により記載されてい
る。α−チオdNTPを導入した場合に二本鎖認識部位
にてニックを入れる制限酵素の例は、HincII,H
indII,AvaI,NciIおよびFnu4HIで
ある。これらの制限酵素および必要なニッキング活性を
示す他の酵素のすべてがSDAにおける使用に適してい
る。ウオーカー(Walker)らの上記文献の開示は
引用により本明細書の一部をなすが、SDA法の詳細は
以下の実施例において見いだされる。
【0030】SDAによる増幅の標的はエンドヌクレア
ーゼを用いた制限により大きな核酸を断片化することに
より調製される。しかしながら、標的核酸は、標的生成
工程の使用を通したSDAの前にこの制限工程を用いず
に増幅されるのが最も好ましい。上記ウオーカー(Wa
lker)ら1922bを参照されたい。この標的生成
の概要も、米国特許出願番号07/794,399(1
991年11月19日出願)に記載されており、その開
示は引用により本明細書の一部をなす。SDAにより増
幅可能な標的配列を生成するためのこの方法は、標的配
列を含む二本鎖核酸を熱変性し、そして標的配列に対す
る4つのプライマーにハイブリダイズさせることよりな
る。2つのプライマー(S1およびS2)は以下に記載さ
れるとおりSDA増幅プライマーであり、3’末端近傍
の標的結合配列および該標的結合配列の5’の制限酵素
認識部位を有する。両増幅プライマーを用いる場合、増
幅は対数的であるが、しかしながら、増幅プライマー一
方のみの使用は標的配列の直鎖状増幅をもたらす。他の
2つのプライマー(B1およびB2)は以下に記載される
とおり任意のプライマーであり、標的結合配列のみから
なる。S1およびS2は標的配列周辺の二本鎖核酸の反対
の鎖に結合する。B1およびB2はS1およびS2の5’
(即ち、上流)の標的配列に結合する。次に、エキソヌ
クレアーゼ欠損クレノーポリメラーゼ(exo-クレノ
ーポリメラーゼ)を用いて、3種類のデオキシヌクレオ
シド3リン酸および1種類の修飾されたデオキシヌクレ
オシド3リン酸(例えば、デオキシアデノシン5’−
[α−チオ]3リン酸 dATP[αS])の存在下
で、4つのプライマーから同時に伸長合成する。S1
よびS2の伸長合成は2つの伸長合成産物S1−extお
よびS2−extを生じる。B1およびB2の伸長合成
は、元の標的配列の鋳型からのS1およびS2伸長合成産
物の下流の置換をもたらす。置換された一本鎖S1伸長
合成産物はS2とB2の結合のための標的として働く。同
様に、置換された一本鎖S2伸長合成産物はS1とB1
結合のための標的として働く。次に、4つすべてのプラ
イマーをS1−extおよびS2−ext鋳型上で伸長合
成して、前のように任意プライマーの伸長合成により置
換される第2の対の伸長合成産物を生じる。これらの置
換された伸長合成産物上での相補的増幅プライマーの結
合および伸長合成は相補鎖の合成をもたらす。これは、
SDAによる増幅に適した、各末端にヘミ修飾された
(hemimodified:二本鎖の一方の鎖のみが
修飾されている)制限酵素認識部位を有する2つの二本
鎖核酸断片を生じる。S1−extおよびS2−extに
ハイブリダイズした任意プライマーの伸長合成物は、一
方の末端のみにヘミ修飾された制限酵素認識部位を有す
る2つの大きな二本鎖断片を形成する。SDAにおける
ように、標的生成反応の各々の工程は共同して連続的に
起こり、SDAにおける制限酵素によるニッキングのた
めの、必要な認識部位を両末端に有する標的配列を生じ
る。SDA反応のすべての成分はすでに標的生成反応に
おいて存在するので、生成した標的配列は自動的かつ連
続的にSDAサイクルに入り、そして増幅される。この
工程は、ウオーカー(Walker,G.T.)ら、P
roc.Natl.Acad.Sci.USA 89,
392(1992)により、当業者にはよく知られてい
る。
【0031】SDA増幅プライマーを用いて表1の以下
の生物の標的ゲノミックDNA6ng(1×106ゲノ
ム)を評価した:リステリアモノサイトゲネス、ユーバ
クテリウムレンタム、ストレプトコッカスピオゲネス、
クレブシエラニューモニエ、ヘモフィルスインフルエン
ザ、ナイセリアゴノロエ、スタフィロコッカスアウリウ
ス、コリネバクテリウムゼロシス、シュードモナスエル
ギノサおよびエシェリヒアコリ。PCR法を用いるよう
に、カンジダアービカンスのゲノミックDNA6ng
(1×106ゲノム)もプロトコルに含めた。
【0032】
【実施例】各SDA反応物は、6ngの標的DNA、1
0ngのヒト胎盤DNA、50mM KiPO4(pH
7.4)、100μg/mlのアセチル化ウシ血清アル
ブミン、7mM MgCl2、23%のグリセロール、
0.2mMの各dCTP,dGTP,チオ−dATPお
よび0.5mMのdUTP、500nMの16S895
プライマー(配列番号1プラスHincII制限部位お
よび付加的ヌクレオチドを含むS1プライマーであり、
このプライマーは配列番号7を示す)および修飾された
16S947プライマー(即ち、947番目のGの除
去)(配列番号4プラスHincII制限部位および付
加的ヌクレオチドを含むS2プライマーであり、このプ
ライマーは配列番号8を示す)からなった。各反応物に
は、増幅のための鋳型の創造の手助けに用いられる任意
のプライマー(配列番号5を含むB1プライマー;配列
番号6を含むB2プライマー)も含まれる。これらの目
的および技術は、ウオーカー(Walker,G.
T.)ら、Nuc.AcidsRes.20,1691
(1992)のような文献により、当業者には公知であ
る。
【0033】反応物を95℃において3分間インキュベ
ートし、そして40℃において2分間おいた。次に、1
50ユニットのHincIIエンドヌクレアーゼ(Ne
wEngland Biolabs社)および2ユニッ
トのexo-クレノーポリメラーゼ(USB社)を各反
応物に加えて、40℃において2時間増幅をさせた。反
応は95℃において3分間加熱することにより停止し
た。SDA法に含まれる技術のより詳細な記述は、ウオ
ーカー(Walker,G.T.)ら、Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA 89,392(19
92)により、当業者にはよく知られている。
【0034】増幅されたSDA産物は、上記のとおり
5’−32P標識された検出用プローブ(配列番号3を含
む)を用いて検出された。プローブは、1μMの配列番
号3;50mM Tris−HCl(pH8.0)、1
0mM MgCl2、10ユニットのT4ポリヌクレオ
チドキナーゼ、および70μCi−32P−ATP(30
00Ci/mmol,10mCi/ml)を含む10μ
lの反応物中でリン酸化した。反応は37℃において3
0分間行い、70℃において2分間加熱することにより
停止した。SDA産物は、0.1μMの32P−検出用プ
ローブを含む50mMのKiPO4、0.5mMのdUT
P、0.2mMの各チオ−dATP,dCTP,dGT
P,100μg/mlのBSA、6mMのMgCl2
含む反応物および5μlのSDA反応物中でのプライマ
ー伸長合成により、ウオーカー(Walker,G.
T.)ら、Nuc.Acids Res.20,169
1(1992)に記載されているとおりに検出した。各
サンプルを95℃において2分間加熱し、そして37℃
において2分間冷やした。プライマー伸長合成は2ユニ
ットのexo-クレノーを加えて実施され、さらに10
分間37℃においてインキュベートした。反応は、7.
5μlの50%(W/V)尿素、20mMのNa2ED
TA、0.5×TBE、0.05%のブロモフェノール
ブルー/キシレンシアノールの添加により停止した。S
DAプライマー伸長合成産物は、8%変性ゲルを用いた
ゲル電気泳動により分析され、そして増感スクリーンと
共に−70℃にてX線フィルム(FUJI)に16時間
露出することにより可視化した。
【0035】標的特異的SDA産物はHincIIニッ
ク産物を表す32P−47マーおよびニックが入っていな
い鎖を表す32P−71マーとして観察された。これらの
産物は試験されたすべてのバクテリア生物に関して検出
されたが、しかし、ユーバクテリウムレンタムのシグナ
ルは比較的弱かった。さらに、カンジダアービカンスお
よび10ngのヒトDNAを用いたゼロ標的サンプルは
バックグラウンド増幅を示さなかった。
【0036】16S rRNA SDA増幅プライマー
S1(配列番号7)およびS2(配列番号8)の感度を
測定するために、1から10,000のストレプトコッ
カスピオゲネスのゲノムコピーをそれぞれ増幅し、前記
の概要にしたがって検出した。各々のサンプルは0.4
5μgのヒトDNAも含んだ。16時間のオートラジオ
グラフィーの露出により、ストレプトコッカスピオゲネ
スの10ゲノムコピーがゼロ標的サンプルにおける検出
可能なバックグラウンドなしに検出された。
【0037】実施例1 コンセンサス16S配列の真正細菌プライマーおよびプ
ローブとしての使用可能性に関する決定 コンセンサス16S配列の真正細菌プライマーおよびプ
ローブとしての使用可能性に関する決定は、ジーンバン
ク(Gen Bank)のフォーマット化された配列に
より、マッキントッシュのジンワークプログラムを用い
て行った。ジーンバンクから公知のエシェリヒアコリ、
バクテロイデスフラジリス、ナイセリアゴノロエ、スタ
フィロコッカスアウレウス、エンテロコッカスおよびリ
ステリアモノサイトゲネスに関する16S rRNA遺
伝子のヌクレオチド配列を並べた(aligned)。
【0038】真正細菌のプライマーの開発のために、高
度に保存されたコンセンサス配列の領域に関して、示さ
れたバクテリアの16S rRNA遺伝子を評価した。
ヌクレオチド番号881−893およびヌクレオチド番
号947−960の配列の保存された性質により、16
S rRNA配列の中の2つの領域がプライマーの開発
のために選ばれた。プライマー16S 895はエシェ
リヒアコリ配列のセンス鎖のヌクレオチド番号881−
893(5’−CCTGGGGAGTACG−3’)
(配列番号1)を表し、そしてプライマー16S 94
7はアンチセンス鎖のヌクレオチド番号947−960
(5’−AATTAAACCACATG−3’)(配列
番号2)を表す。これらのプライマーは18種類のバク
テリアおよび1種類の非バクテリアのゲノミックDNA
を鋳型として用いてPCR増幅システムにおいて評価さ
れた。PCR増幅を用いて、プライマーがバクテリアの
ゲノミックDNAを検出および増幅するか否かを測定し
た。
【0039】実施例2 プライマーおよびプローブの効果を測定するためのポリ
メラーゼチェインリアクション この実験は、プローブ16S 895(配列番号1)お
よび16S 947(配列番号2)が18種類のバクテ
リアおよび1種類の非バクテリアのゲノミックDNAを
増幅する効果について試験した。
【0040】ポリメラーゼチェインリアクションによる
増幅は、50μlの反応体積にて実施された。すべての
反応物の最終濃度は以下のとおりである。
【0041】100ng ゲノミックDNA 10mM Tris−HCl(pH8.3) 50mM KCl 1.5mM MgCl2 0.01%(w/v) ゼラチン 200μM dATP 200μM dTTP 200μM dGTP 200μM dCTP 20pmole 16S 895(配列番号1) 20pmole 16S 947(配列番号2) 反応物をミネラルオイルで重層して標的DNAを変性す
るために95℃において5分間加熱した。AmpliT
agポリメラーゼ(1.2ユニット)(パーキンエルマ
ーシータス社)のアリコートを各反応混合物に加えた。
増幅のパラメーターは、94℃において1分間、37℃
において1分間、72℃において2分間の30サイク
ル、続く4℃における浸漬をDNA温度恒温循環機にて
行った。増幅産物は、1×TBE中の1.5%アガロー
スゲル上の電気泳動後のエチジウムブロマイドにより可
視化された。
【0042】PCRの結果から、試験されたすべてのバ
クテリアに関して79bpの断片の増幅(1.5%アガ
ロースゲル上に観察された太いバンド)が示された。
【0043】PCRにおいて試験されたバクテリア株
(上記結果に関して陽性) スタフィロコッカスアウリウス シュードモナスエルギノサ コリネバクテリウムゼロシス エシェリヒアコリ クレブシエラニューモニエ セラティアマルセンセンス モルガネラモルガニ ヘモフィルスインフルエンザ ストレプトコッカスニューモニエ エンテロバクターエロゲネス ナイセリアゴノロエ アシネトバクタールボフィ ユーバクテリウムレンタム リステリアモノサイトゲネス プロテウスブルガリス ストレプトコッカスフェーカリス ストレプトコッカスピオゲネス モラクセラオスロエンシス PCRにおいて試験された非バクテリア(上記結果に関
して陰性) カンジダアービカンス ナイセリアゴノロエに関する79bp断片の増幅は、上
記バックグラウンドと同じほどの弱いシグナルを示し
た。この種に関する配列分析は、ヌクレオチド番号94
7および954における2つのミスマッチを含むことを
示した。この理由から、SDAプライマーは947番目
のミスマッチを除去し、そして3’末端に3つの付加的
ヌクレオチドを含むように修飾された。このSDAプラ
イマーは16S rRNAのヌクレオチド番号948−
963に相当する(PCRプライマーのヌクレオチド番
号947−960と比較される)。
【0044】実施例3 プライマーおよびプローブの効果を測定するための鎖置
換増幅 この実験はS1(配列番号7)およびS2(配列番号
8)(増幅プライマー)/B1(配列番号5)およびB
2(配列番号6)(外部プライマー)および検出用プロ
ーブが10種のバクテリアおよび1種の非バクテリアの
ゲノミックDNAを増幅および検出する効果を、鎖置換
増幅により試験した。
【0045】鎖置換増幅は以下のとおりに実施した。
【0046】SDA真正細菌バクテリアプライマーセッ
ト(増幅プライマー、配列番号7および8;外部プライ
マー、配列番号5および6)を用いて、6ngの標的ゲ
ノミックDNA(1×106ゲノム)を評価した。標的
DNAは、1ng/μlのヒト胎盤DNAを含む50m
M KiPO4(pH7.4)で希釈した。
【0047】すべての反応成分の最終濃度および添加の
順番は以下のとおりであった。
【0048】50mMのKiPO4(pH7.4) 100μg/mlのアセチル化ウシ血清アルブミン 0.2mMの各dAsTP,dCTP,dGTP 0.5mMのdUTP 500nMのプライマーS1およびS2 (増幅プライマー、配列番号7および8) 50nMのプライマーB1およびB2 (外部プライマー、配列番号5および6) 7mMのMgCl2 23%のグリセロール 6ngの標的DNA 10ngのヒト胎盤DNA 反応物を95℃において3分間インキュベートして標的
DNAを変性して、40℃にて2分間プライマーをアニ
ールした。HincII(150ユニット)およびex
-クレノー(USB)2(ユニット)を各反応物に加
えて2時間にわたって40℃において増幅を起こさせ
た。反応は95℃において3分間加熱することにより停
止した。
【0049】増幅されたSDA産物は、5’−32P標識
された検出用プローブ(配列番号3)を用いて検出し
た。32P標識された検出用プローブへのキナーゼ反応は
10μlの体積で実施した。すべての反応成分の最終濃
度は以下のとおりであった。
【0050】1μMの配列番号3 50mMのTris−HCl(pH8.0) 10mMのMgCl2 70μCi−32P−ATP(300Ci/mmol,1
0mCi/ml) 10ユニットのT4ポリヌクレオチドキナーゼ(NEバ
イオラブス社) 反応は37℃において30分間実施し、そして70℃に
おいて2分間加熱することにより停止した。
【0051】SDA産物は、キナーゼにより32P標識さ
れた検出用プローブを含むプライマー伸長合成反応にお
いて検出された。反応は10μlの反応体積にて実施し
た。すべての反応成分の最終濃度は以下のとおりであっ
た。
【0052】50mMのKiPO4 0.5mMのdUTP 0.2mMの各dAsTP,dCTP,dGTP 100μg/mlのアセチル化ウシ血清アルブミン 6mMのMgCl2 0.1μMの32P−検出用プローブ 5μlのSDA反応 各サンプルは95℃において2分間加熱し、そして37
℃において2分間冷やした。プライマー伸長合成は2ユ
ニットのexo-クレノーの添加により実施し、そして
さらに10分間37℃においてインキュベートした。反
応は7.5μlの50%(w/v)尿素、20mMのN
2EDTA、0.5×TBE、0.05%ブロモフェ
ノールブルー/キシレンシアノールの添加により停止し
た。SDAプライマー伸長合成産物は8%変性ゲルを用
いたゲル電気泳動により分析し、そしてx線フィルム
(FUJI)に増感スクリーンと共に−70℃において
16時間露出することにより可視化した。
【0053】結果:標的特異的SDA産物はHincI
Iニック産物を表す32P−47マーおよびニックが入っ
ていない鎖を表す32P−71マーとして観察された。こ
れらの産物は試験されたすべてのバクテリア生物に関し
て観察されたが、ユーバクテリウムレンタムのシグナル
は比較的低かった。
【0054】SDAにより試験されたバクテリアの株
(上記結果に関して陽性) リステリアモノサイトゲネス ユーバクテリウムレンタム ストレプトコッカスピオゲネス クレブシエラニューモニエ ヘモフィルスインフルエンザ ナイセリアゴノロエ ストレプトコッカスアウリウス コリネバクテリウムゼロシス シュードモナスエルギノサ エシェリヒアコリ SDAにより試験された非バクテリア(上記結果に関し
て陰性) カンジダアービカンス 上記発明は例示の目的で記載されたものであるが、当業
者には、特許請求の範囲において変更および修飾がなさ
れて実施されてもよいことは明らかである。
【0055】
【配列表】
【0056】配列番号:1 配列の長さ:13 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 CCTGGGGAGT ACG 13
【0057】配列番号:2 配列の長さ:14 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 AATTAAACCA CATG 14
【0058】配列番号:3 配列の長さ:19 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 CGTCAATTCA TTTGAGTTT 19
【0059】配列番号:4 配列の長さ:16 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 TCGAATTAAA CCACAT 16
【0060】配列番号:5 配列の長さ:14 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 GATTAGATAC CCTG 14
【0061】配列番号:6 配列の長さ:15 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 CACGAGCTGA CGACA 15
【0062】配列番号:7 配列の長さ:37 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 TTGAATAGTC GGTTACTTGT TGACCCTGGG GAGTACG 37
【0063】配列番号:8 配列の長さ:40 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノミックDNA 配列 TTGAAGTAAC CGACTATTGT TGACTCGAAT TAAACCACAT 40

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列番号1を含むオリゴヌクレオチド。
  2. 【請求項2】 配列番号2を含むオリゴヌクレオチド。
  3. 【請求項3】 配列番号4を含むオリゴヌクレオチド。
  4. 【請求項4】 真正細菌に特徴的な核酸標的配列の検出
    のための、配列番号3を含むオリゴヌクレオチドプロー
    ブ。
  5. 【請求項5】 (a)請求項1記載のオリゴヌクレオチ
    ドと請求項2記載のオリゴヌクレオチドからなるプライ
    マーセットを用いて核酸配列増幅法を実施し;そして
    (b)請求項4記載のオリゴヌクレオチドプローブが核
    酸標的配列にハイブリダイズするか否かを決定する工程
    からなる、真正細菌に特徴的な核酸標的配列の在否を決
    定する方法。
  6. 【請求項6】 配列番号7を含むオリゴヌクレオチドプ
    ライマー。
  7. 【請求項7】 配列番号8を含むオリゴヌクレオチドプ
    ライマー。
  8. 【請求項8】 (a)請求項6記載のオリゴヌクレオチ
    ドプライマーと請求項7記載のオリゴヌクレオチドプラ
    イマーからなるプライマーセットを用いて核酸配列増幅
    法を実施し;そして(b)請求項4記載のオリゴヌクレ
    オチドプローブが核酸標的配列にハイブリダイズするか
    否かを決定する工程からなる、真正細菌に特徴的な核酸
    標的配列の在否を決定する方法。
  9. 【請求項9】 核酸配列増幅法が鎖置換増幅(SDA)
    である、請求項8記載の方法。
  10. 【請求項10】 核酸配列増幅法の実施において、配列
    番号5を含む第1外部プライマーおよび配列番号6を含
    む第2外部プライマーの使用を含む、請求項9記載の方
    法。
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