【発明の詳細な説明】
バクテリア検出方法
本発明は、方法、特に、サンプル中のバクテリアの存在を診断する方法に関す
る。発明の背景
適切な培養媒体上において痰のような体液サンプルからのバクテリアを増殖さ
せることにより、視覚によるかまたは試験試薬あるいはアッセイを用いて培養媒
体上のバクテリアのコロニーの検出を可能にすることは、共通に実施されている
。そのような技術は、広範囲の培養にわたって適用可能であり、標準のバクテリ
ア検出並びに診断の方法として広く受け入れられつつある。しかしながら、検出
可能な程にバクテリアの成長が生じるのに数日あるいは数週間さえ要するように
、バクテリアが低成長タイプである場合の問題が生じる。これは、特に幾つかの
ミコバクテリウム(Mycobacterium)種またはレジオネラ(Legionella)種の場
合であり、バクテリアの検出可能なコロニーの増殖に4週間以上を要しうる。こ
れは、患者のバクテリアの感染を確証するのに受容不可能な遅延を強いるので、
バクテリアの存在および同定のより迅速な評価を提供することが望まれる。
PCT出願番号WO92/02633には、生育可能なバクテリアのサンプルを用意して、
そのバクテリアに特異的なウイルスの株を感染させることが提案されており、そ
のようなバクテリア感染ウイルスは、バクテリオファージまたはより一般にはフ
ァージと呼ばれる。ファージ粒子の幾つかは、バクテリアに感染してバクテリア
細胞内で複製する。バクテリアにより吸収されないそのようなファージ粒子は、
バクテリアのキャリアーの母液またはマトリックス、典型的には培養媒体中に残
る。感染されたサンプルを次に例えば加熱および/または酸により処理して殺す
かまたは洗浄剤で洗浄するならば、暴露された外側のファージ粒子、即ち、外部
のファージ粒子は不活性化されるかまたは除去される。感染性の内部のファージ
粒子は不活性化されないが、バクテリアの細胞内で保護されているからである。
次に、処理された感染バクテリアは、ファージ粒子により感染されうるのに許容
されるようなさらなる未感染バクテリアの存在下において培養できる。感染バク
テリア
内のファージ粒子は複製して、細胞壁が破壊されるかまたは溶解して複製したフ
ァージ粒子を放出させる。この子孫ファージ粒子の第1の世代が他のバクテリア
細胞に感染して、感染、複製そして溶解の連続するサイクルを引き起こす。これ
は、培養媒体中でのファージ粒子の数の対数増加を提供する。初期の感染バクテ
リア細胞数が小さい場合であっても、バクテリア細胞の成長の低下あるいは多数
の複製したファージ粒子のいずれかが測定されるかまたは観察できるので、即ち
、評価されるサンプル中の初期のバクテリア細胞の存在の検出感度が高められる
。
この修飾はバクテリア細胞の検出感度を高めて素早く成長するバクテリア、例
えばサルモネラ(Salmonella)種の検出に首尾よく使用されてきた。しかしなが
ら、ゆっくりと成長するバクテリア、例えばミコバクテリア種に関しては、ファ
ージ粒子の検出可能な集団を与えるためのこの方法に必要な時間は他の技術と実
質同じままであり、該方法はそのようなバクテリアに伴う時間の問題を解決しな
いことを我々は見いだした。ゆっくりと成長するバクテリアの迅速且つ正確な検
出を達成する方法における要求が、なお存在する。
我々は、ゆっくりと成長するバクテリアが迅速に検出されうるような方法を考
案し、即ち、そのような検出に関して数日または数週間さえ要したことにおける
問題を克服した。その方法は、与えられたバクテリアの抗生物質および他の薬剤
に対する感度を測定すること、および与えられた抗生物質または薬剤が与えられ
たバクテリアに対して活性であるか否か、または与えられた殺ウイルス剤組成物
が与えられたウイルスに対して効果を有するか否かを測定することにも使用でき
る。該方法は単純な装置を用いて熟練していない人にも実施できるので、該方法
は、熟練した微生物学者並びに複雑な装置を得ることができない第3国における
操作を容易にさせる。発明の概要
したがって、一つの側面から、本発明はサンプル中の第1バクテリアの存在を
検出するための方法に関するが、該方法は、以下の工程:
a.第1バクテリア細胞の生育可能なサンプルに該バクテリアに特異的なファ
ージを感染させ、それにより少なくとも幾つかのバクテリア細胞各々にひとつま
たはそれ以上のファージ粒子を吸着させ;
b.バクテリア細胞により吸着されなかったファージ粒子を不活性化するかま
たは除去し;
c,第1バクテリア細胞の増殖速度よりも高い増殖速度を有する少なくとも一
つの他の第2バクテリアを含む培養媒体中において感染第1細胞を培養し、それ
により感染第1バクテリア細胞の溶解により放出されたファージ粒子により少な
くとも幾つかの第2バクテリア細胞を感染させ、但し各々の感染バクテリア細胞
は感染サイクルの次の世代のさらなる感染源として作用し;そして
d.工程cにおける複製したファージ粒子の数あるいは第2バクテリアの成長
の低下の何れかを監視することにより試験されたサンプル中の第1バクテリア細
胞の存在を測定すること
からなる。
好ましくは、第2バクテリアの培養および感染はさらなるバクテリア細胞の成
長並びに溶解が実質上停止する定常状態またはそれに近い状態で実施する。この
状態において、ファージ粒子の活性のために実質上一定の数のバクテリアの死細
胞が培養媒体中に存在する。ファージの複製が生じる培養媒体の領域は、生育可
能なバクテリアの成長のためにより濁っているか、不透明であるか、さもなくば
視覚上異なる周囲の培養媒体中で明白なスポットとして視覚により検出すること
ができる。ファージの活性によりバクテリアの成長が低下したこれらの領域は、
一般にプラークと呼ばれる。第2バクテリアは第1バクテリアよりも高い速度で
増殖するから、最初に感染した第1バクテリア細胞が検出可能なプラークを形成
するのに要する時間は大幅に低下する。プラーク形成におけるこの加速は、同じ
バクテリアを初期ファージ感染並びに続く培養工程に用いる場合には生じない。
別法として、工程cの終わりにおける培養媒体中の複製したファージ粒子の存
在は、慣用のファージアッセイ技術を用いて評価することができる。これは、上
記のプラークの存在の測定に加えて、または独立に実施することができる。
本発明の方法は、即ち、サンプル、例えばミコバクテリウムツベルクロシス(
Mycobacterium tuberculosis)に感染しているかまたはレジオナイレス(Legion
n
aires)の疾患の疑いのある患者であって、そのようなバクテリアが初期サンプ
ルに存在したことについてあらゆる観察可能な示唆を与えるのに、慣用評価法で
は数日または数週間を要した患者からのサンプル中の、ゆっくりと成長するバク
テリアの検出に適用することができる。そのような場合、初期サンプルの一部を
予測されるバクテリアに特異的なファージで感染させて、不活性化工程bを通過
させるが、ファージ粒子は感染した細胞により保護されるからである。これらの
保護されたファージ粒子は、感染細胞の培養において各々の感染された第1バク
テリア細胞の周辺においてファージまたはプラークの形成を引き起こす−工程c
。疑われたバクテリアがサンプル中に存在しなかったなら、工程cにおいてファ
ージまたはプラークは事実上形成されないはずであり、培養媒体は実質上均質な
外観を呈するはずである。
本発明は、抗生物質または他の薬剤が何らかの殺バクテリア作用を有するか否
かを測定する試験において、抗生物質または他の薬剤で処理された公知のバクテ
リアを用いて実施してもよい。この場合、工程cにおけるファージまたはプラー
クの数は、最初のバクテリアを殺すことにおける抗生物質または薬剤の効果また
はその反対を示す。慣用の試験方法においては、抗生物質または薬剤はバクテリ
アに適用されるはずであり、死細胞の数は抗生物質または薬剤の効果の直接の指
標となるはずである。しかしながら、顕微鏡を用いなければ、個々の死細胞を観
察することは難しい。本発明のこの応用において、第1バクテリアへの該細胞を
殺すかもしれない抗生物質または薬剤の処理は、ファージ粒子による残りの生育
可能な第1バクテリアの感染と組合わされて、どれくらいの第1バクテリアが抗
生物質または薬剤による殺傷から逃れたかを測定する。
本発明の他の応用において、ウイルスまたはファージのサンプルは殺ウイルス
作用またはウイルス成長制御作用を有する組成物で処理される。処理されたファ
ージを用いて、次にその特異的なファージに許容性の生育可能な第1バクテリア
、即ちそのファージにより感染され得るバクテリアに感染させる。感染したバク
テリアは、次にバクテリア細胞に感染せずに外部に暴露されたままのファージま
たは細胞に対して外側のファージ粒子を不活性化するように処理される。次に、
不
活性化された感染第1バクテリア細胞物質を第2の早く増殖するバクテリアの存
在下で培養して、プラークを生成させるが、感染第1細胞中のファージ粒子は複
製して溶解した。ファージ粒子の最初の処理が完全に効果的であるなら、第1バ
クテリア物質が感染された際に生育可能なファージ粒子は存在せず、したがって
、第2バクテリアの存在下での培養液に生育可能なファージ粒子は持ち込まれな
い。したがって、第2バクテリアは増殖して、培養媒体に実質的に均一な発色ま
たは不透明性を付与する。しかしながら、もしファージ粒子の最初の処理が完全
に効果的でなかったなら、ファージ粒子は第2バクテリアの培養液に生育可能な
ファージ粒子が持ち込まれ、そして視覚により検出可能なプラークを生じる。
便宜上、本発明は、以後、ゆっくりと生育するミコバクテリア種の存在の評価
に関して記載される。本発明は、広範囲の動物または植物宿主からのバクテリア
に適用できるが、哺乳類宿主からのバクテリアの検出に特に有用であり、便宜上
、本発明は、バクテリアに感染していると疑われたヒトからの体液の初期サンプ
ル中のゆっくりと生育するバクテリアの評価に特に言及して記載される。
用語、ゆっくりと生育するバクテリアは、本明細書においては、7H9として公
知の培地90%v/vおよびOADCとして公知の栄養10%v/vを含む培養媒体中での37℃
における普通の増殖条件下で10時間を超えるバクテリア細胞集団が2倍になるこ
とにより評価されるとおりの有効な増殖サイクル(有効倍増速度)を有するもの
を意味する。そのようなバクテリアは、検出可能なファージ集団またはプラーク
を生ずるのに、普通は慣用培養技術を用いて72時間以上を要するはずであるか、
または培養が難しい。本発明の方法を用いれば、ファージまたはプラークは、そ
のようなバクテリアの場合、通常は16時間以内で検出できる。
典型的なゆっくりと生育するバクテリアは、ミコバクテリア種、特にミコバク
テリウムツベルクロシス(Mycobacterium tuberculosis)、ミコバクテリウムパ
ラツベルクロシス(Mycobacterium paratuberculosis)およびミコバクテリウム
エビウム(Mycobacterium avium);レジオネラ(Legionella)種、特にレジオ
ネラニューモフィラ(Legionella pneumophila);ヘリコバクター(Helicobact
er)種、特にヘリコバクターピロリ(Helicobacter pylori);ストレプトコッ
カ
ス(Streptococcus)種、特にストレプトコッカスアジャセンス(Streptococcus
adjacens);およびリッケチア(Rikettsia)種、特にリッケチアプロワゼキ(
Rikcttsia prowazekii)を含む。本発明は、10時間より長い瞬間倍増速度を有す
るが、例えばストレプトコッカスデフェクテンス(Streptococcus defectens)
およびエクストリモービルズ(Extremoobiles)種を最初に増殖させる困難ゆえ
に、これよりも大きい平均有効倍増速度を有するバクテリアに適用してもよい。
ゆっくりと生育するバクテリアなる用語は、したがって、本明細書および請求の
範囲にて用いられて、遺伝的に遅いプロパゲーターであるバクテリア、およびそ
れらの増殖サイクルにおける間欠性の減衰または干渉ゆえに、10時間より長い遅
い平均増殖速度を有するバクテリアを指す。
本発明はそのようなゆっくりと生育するバクテリアを検出することにおける特
別の利益を有するが、本発明は、検出可能なファージ集団またはプラークの形成
のスピードを増加させることが望まれる場合のあらゆるバクテリアに適用でき、
例えば、ヒトサンプル、食品生成物またはキッチン等のバクテリアの汚染を測定
するための採取されたサンプル中の10時間より短い倍増速度、例えば4から10時
間の範囲を有するバクテリアの検出において、慣用のバクテリア培養技術を用い
て達成されるはずの速度より迅速なバクテリアのための試験を提供する。便宜上
、本発明は、以下において、第1バクテリアとしてミコバクテリウムツベルクロ
シスを用いる場合について記載される。
第1バクテリアは、患者からのあらゆる適切な形態において、例えば、痰また
は他の粘膜分泌物中に存在しうる。しかしながら、本発明は、ヒト、他の哺乳類
例えばウマ、ウシ、ヒツジおよびブタの他の体液サンプル、例えば血液、尿また
は糞便サンプル、および植物体例えば葉または根菜類または実からのサンプルに
適用することができる。便宜上、本発明は、ヒト患者の痰サンプルの試験に関し
て以下に記載される。
典型的には、サンプルは、バクテリアがまだ生育可能な新たに採取された液体
として存在する。しかしながら、試験前の保存および/または輸送のためにサン
プルが凍結または乾燥している場合は、サンプルを適切な培養媒体中において約
20から55℃、好ましくは37℃において保持して、本発明の方法の工程bにおいて
バクテリアが生育可能であってファージ粒子により感染を受けることができるこ
とを保証することが望ましい。所望であれば、初期サンプルは処理することがで
き、例えばN−アセチルシステインで希釈し、および/またはアルカリ、界面活
性剤または酸で処理して、評価されるバクテリアの検出を干渉するかもしれない
他のバクテリア集団を減少させることができる。そのような前処理は、評価のた
めのバクテリアサンプルの調製において共通に使用される条件および技術を用い
て実施することができる。しかしながら、本発明の方法は慣用試験法より迅速で
あり、他のバクテリアの作用がほとんど顕著ではないから、他のバクテリアから
の初期サンプルを浄化する(decontaminate)必要性は、ゆっくりと生育するバ
クテリアを評価する慣用法に比較して減じられる。
初期サンプルは生育可能な状態において評価されるバクテリアを含む。これは
通常液体またはゲル中、例えばカンテン、培養媒体中にある。しかしながら、キ
ャリアー媒体は、粒子状固形物又は小孔(foraminous)材料の孔、例えばセラミ
ックのフリットまたは気泡(foamed)プラスチックまたはフィルターペーパーま
たは網状物質中のメッシュ孔であって適切な栄養組成物中に浸されたものであり
うる。便宜上、本発明は以下において、続いてゲルキャリアー媒体に適用される
初期バクテリアサンプルのための液体キャリアー媒体の使用に関して記載される
。
初期サンプルは、評価される第1バクテリア種に特異的なファージであって且
つ感染した第1バクテリアが本発明の方法の工程cにおいて培養される際第1バ
クテリアに特異的な、適切なファージに感染させる。ファージはバクテリア種に
属特異的であってよく、そのためファージは属中の範囲のバクテリアに感染する
。しかしながら、特定のバクテリアを評価する場合には、狭い特異性のファージ
を用いることが好ましいかもしれない。所望であれば、ファージはファージ特異
性を増大させるように修飾してよく、それにより、評価されるサンプル中の他の
バクテリアの感染を減じる。適切なファージの修飾は、公知の技術例えば感染さ
れる特定のバクテリアに関する遺伝上の修飾により達成でき、例えばPCT出願番
号WO92/02633に記載されているとおりである。本発明の使用のための典型的なフ
ァ
ージは、AG1,B1,BG,BK,C3,D29,D34,D56A,GS4E,HP1,L1,13およびTM4
を含む。本発明の使用のための最適なファージは使用される第1および第2バク
テリアに依存するが、このファージまたはバクテリア細胞から溶解により生成し
たその複製物は用いられるバクテリアに供される必要があるからである。即ち、
ミコバクテリウムツベルクロシスの存在を評価する際にミコバクテリウムスメグ
マティスを第2バクテリアとして用いる場合、ファージD29が適切であり、そし
てミコバクテリウムエビウムを用いるならファージTM4が適切である。
ファージは例えば液体媒体中の培養物(cultivar)の形態で提供することがで
き、あるいは、凍結乾燥またはスプレー乾燥粒子の形態で提供することができる
。ファージは、任意の適切な技術を用いて且つ任意の適切な条件下で生育可能な
バクテリアサンプルと混合する。典型的には、バクテリアサンプルは液体の形態
であって、ファージ感染は液体キャリアー中でバクテリアサンプルに適用される
。
ファージ感染は、55℃まで特に約37℃の温度において10分から4時間進行させ
て、大多数のバクテリア細胞を各々少なくとも一つのファージ粒子で感染させる
ことが好ましい。しかしながら、過剰の感染は、以下に記載される酸を用いた非
吸着ファージ粒子の不活性化にて残存しないほどにバクテリアを弱めるかもしれ
ない。与えられたバクテリアの最適な感染時間は、単純な試行錯誤およびエラー
の試験によるか、または感染バクテリアの顕微鏡試験により決定することができ
、本発明の方法の次の段階にて経験される条件に関連する。
次に、感染したバクテリアサンプルを処理して、バクテリア細胞中に吸収され
ずにバクテリア細胞外に残ったあらゆる外部ファージ粒子を除去するかまたは不
活性化して、不活性化段階の間に導入される条件に暴露される−工程b。便宜上
、不活性化なる用語は、本明細書において、非吸着ファージ粒子を、本発明の方
法の次の工程において実質上複製不可能にするあらゆる方法を集合して指す。即
ち、この用語は、サンプルからのファージ粒子の物理的な分離または除去あるい
は粒子の脱活性化を含む。この不活性化は、あらゆる適切な技術、例えばPCT出
願番号WO92/0233に記載された技術を用いて実施することができる。好ましい技
術は、感染バクテリア細胞から物理的に外部ファージ粒子を分離するために感染
サンプ
ルを洗浄することおよび濾過を含み;感染サンプルを酸、界面活性剤または化学
薬品により処理して外部ファージ粒子をを殺すかまたは不活性化するか;または
のちにバクテリア細胞から分離可能な適切な基質上に、感染サンプルからの外部
ファージ粒子を選択的に吸着させることによる。
便宜上、本発明は、以下に感染バクテリア細胞と外部ファージ粒子の混合物の
化学薬品または酸処理に関して記載される。そのような処理は、無機酸またはそ
の鉄塩を用いて実施することが好ましく、例えば硫酸アンモニウム鉄またはリン
酸または硫酸;C1-4脂肪族カルボキシル酸、特に酢酸であり希釈した氷酢酸あ
るいは酢であってよく;または酸のバッファー媒体である。処理は、用いられた
ファージを不活性化するが感染第1細胞を殺さないバクテリアキャリアー媒体中
でpH値を得る。最適な洗浄およびpH条件は評価されるバクテリアに依存し、
単純な試行錯誤およびエラー試験により決定できる。典型的には、感染バクテリ
ア材料は酸性にされて、上昇温度、典型的には37℃にて十分な時間、典型的には
約15分間インキュベートされて、次にアルカリまたは塩基の添加によりpHをほ
ぼ中性に調節する。
別の技術において、外部ファージは殺ウイルス剤を感染バクテリア材料に添加
することにより殺される。最適な殺ウイルス剤は殺されるファージおよび第1バ
クテリアの性質に依存し、単純な試行錯誤およびエラー試験により容易に決定で
きる。即ち、第1バクテリアがミコバクテリウムツベルクロシスである場合の本
発明の使用のための適切な殺ウイルス剤は無機酸の鉄塩および不飽和脂肪酸およ
び12から24の炭素原子を含むアルコールを含み、任意に化学線または他の照射、
特に約400から600nmの波長のUV照射を伴う。
不活性化後、バクテリア材料は少なくとも幾つかの生育可能なファージ粒子を
内部に有する生育可能な第1バクテリア細胞を含む。この混合物は、第2バクテ
リアを含む培養混合物またはバクテリア混合物と混合される。これらの第2バク
テリアは、第1バクテリアの細胞内でファージ粒子により感染可能であること、
ファージに対して許容性であること、および評価される第1バクテリアの増殖速
度よりも大きい速度で増殖することを特徴とする。第2バクテリアは第1バクテ
リアの倍増速度の少なくとも2倍の倍増速度を有することが好ましい。最適な相
対増殖速度は第1バクテリアの実際の増殖速度に依存し、検出可能なファージ集
団および/または減じられた第2バクテリアの成長エリアまたはプラークを生じ
るのにかかる時間が過剰でないならば、極めてゆっくりと生育する第1バクテリ
アに関して高い相対増殖速度が望まれる。典型的には、第2バクテリアは第1バ
クテリアの4から20倍の倍増速度を有する。即ち、初期サンプル中のミコバクテ
リウムツベルクロシスの評価のためには、ミコバクテリウムスメグマティスを第
2バクテリアとして用いた場合に特に迅速な結果を与えることを我々は見いだし
た。本発明の使用のための他の適切な第2バクテリアは、他のミコバクテリア、
例えばミコバクテリウムアウルム(Mycobacterium aurum)を含む。
所望であれば、感染した第1バクテリアを、第2バクテリアと混合する前に、
不活性化工程bの後に放置して少なくとも1世代の複製を達成して感染細胞から
ファージ粒子を放出させることができる。そのような放置は複製したファージ粒
子が感染バクテリア細胞から放出されるのを可能にして、第2バクテリア細胞内
の潜在的な感染のための多くの部位を提供して、初期サンプル中の少量の生育可
能な第1バクテリアの検出を助ける。
本発明の方法の工程cにおいて、感染第1バクテリアは第2のより早く増殖す
るバクテリアの存在下で培養される。ファージ粒子が感染第1バクテリア細胞中
で複製するとき、細胞が溶解する際に感染細胞から放出されるより多数のファー
ジ粒子を形成する。放出された各々のファージ粒子は隣のバクテリア細胞に感染
することができ、それは第1バクテリア細胞でも第2バクテリア細胞でもよい。
それらの新たに感染したバクテリア細胞中の各々のファージ粒子は複製すること
ができて放出されることによりさらにバクテリア細胞等に感染する。
第1および第2バクテリアの混合物の培養は、あらゆる適切な技術および条件
を用いて実施することができる。典型的には、第2バクテリアは、感染第1バク
テリアと混合された液体またはゲル媒体中で培養物の形態で用いられる。しかし
ながら、第2バクテリアは凍結またはスプレー乾燥粉末の形態で、あるいはその
上に含浸またはコートされたバクテリアを有する固形粒子として用いてよい。便
宜上、本発明は、以下においてカンテンゲルキャリアー中の第2バクテリアを感
染第1バクテリアに適用することに関して記載される。処理された第1バクテリ
アサンプルに添加される第2バクテリアの量は、サンプル中の第1バクテリア細
胞の予測される量に依存して広範囲に変更でき、本発明の方法からの結果の範囲
で所望の時間が必要とされる。一般に、大量の、典型的には第1バクテリア細胞
の数の2から50倍の第2バクテリア細胞を提供することにより、感染第1バクテ
リア細胞からの溶解によるファージ粒子が他の第1バクテリア細胞よりも第2バ
クテリア細胞に感染する可能性を高める。第2バクテリア細胞に対する第1バク
テリア細胞の最適な比率は、単純な試行錯誤およびエラーの試験により容易に確
立することができる。
培養プロセスの間、培養媒体は、複製したファージ粒子、生育可能な第2バク
テリアまたはファージ粒子の作用のために死んだバクテリア細胞のプラークの存
在を反映する幾つかの検出可能な方法において変化する。典型的には、第2バク
テリアの成長はカンテン培養媒体中の曇りまたは発色を起こし、そしてファージ
粒子およびそれらが放出される関連のバクテリア死細胞は発色または曇った媒体
中にわずかに曇ったかまたは明瞭なスポット、プラークをもたらし、その結果プ
ラークが視覚により検出および評価できる。別法として、異なった生育をするエ
リアは、慣用染色技術を用いて差別的染色により検出できる。培養媒体が適切な
成分を含む場合、バクテリア細胞は溶解した際に発光体(lumiphores)を放出し
て、それらはUV照射下で検出でき、例えばPCT出願WO92/02633に記載されてい
るとおりである。増大した数の複製ファージ粒子も、免疫技術例えばELISAまた
は他の酵素技術により検出できる。
ファージ粒子および/またはプラークの数は存在する第1バクテリア細胞の数
の指標を与え、よって、初期サンプル中のそのような細胞の存在またはその反対
が評価される。
上記に示すとおり、本発明の方法は、患者からの初期サンプル中の予測される
バクテリア株の存在の迅速な試験を提供する。第1バクテリアに感染するために
使用されるファージ粒子の適切な選択により、試験は特定のバクテリアに特異的
にできる。別法として、試験は初期サンプル中に存在するバクテリアの種類に関
する広い指標を提供することができる。本発明の方法は、即ち、必要とされる結
果にあつらえることができる。結果は今まで必要とされた数日どころか、ものの
数時間で得ることができるから、初期の一般的なスクリーンを実施して、初期サ
ンプル中に存在するバクテリアの一般種が同定されれば、特定の試験を実施する
のに実用的である。本発明の方法は単純な細胞培養技術を用いて実施することが
できて、その結果は視覚により評価できるから、本発明の方法は、熟練した労力
および複雑な実験室の設備が利用できない第3国において容易に使用することが
できる。
本発明は、サンプル中の第1バクテリアの存在または不在を検出するための本
発明の方法において使用される診断キットも提供するが、該キットは、第1バク
テリアのための公知のファージ感染源;第1バクテリアよりも早い倍増速度を有
し且つ上記ファージ感染により感染した第1バクテリアから放出されるファージ
粒子に許容性の生育可能な第2のバクテリアの源を含む。好ましくは、該キット
は、ファージ感染の上記源により完成した第1バクテリアからの外部ファージ粒
子の不活性化および/または除去のための手段を含む。
本発明は以下の実施例により今例示されるが、すべての部(parts)は、他に
述べない限り重量により与えられる。実施例1
本発明の原理は、少なくとも10時間の典型的倍増速度を有する第1バクテリア
および約2時間の倍増速度を有する第2バクテリアとしての早く生育するミコバ
クテリウムスメグマティスを表す、ゆっくりと生育するワクチン株BCGを用いた
安全なモデル中で試験された。この実施例は、液体および固体カンテン工程を組
み合わせて、外部ファージは酸で不活性化した。
工程1.カンテンを基材とする媒体からのBCGのコロニーを7H9プラス10%(v/v
)OADC付加物(ディフコ)(以後、7H9、OADCと呼ぶ)中の液体培地中にて37℃
において生育させて、検出アッセイにおいて使用できる細胞のストックを生じた
。臨床の場において、これらの細胞は臨床サンプルを直接の起源とし、この前培
養
工程を必要としないはずである。臨床の場において、ゆっくりと生育する細胞は
ミコバクテリウムツベルクロシスである。
工程2.BCG細胞を含む液体培地を連続希釈して、各々の希釈駅10μlを105のD29
バクテリオファージ(ファージ)を含む10μlの7H9、OADCと混合した。対照サン
プルも、
a)BCGを含まず、但しあらゆるBCGを含まない媒体10μlをファージと混合し
;そして
b)ファージと混合する前にBCGを80℃において30分間加熱することにより加
熱殺菌した対照
を含むように設定した。
工程3.37℃において90分間インキュベーションした後、20μlの1.2%(v/v)H
Clを添加して、外部ファージ粒子を不活性化した。
工程4.次に、20μlの22.2mM NaOHを加えて酸性を中和した。
工程5.次に、10μlのこの溶液を、7H9、OADC、定常期のミコバクテリウムスメ
グマティスの培養液を5%(v/v)および1.5%のバクトアガー(ディフコ)を含
むカンテンプレートにスポットした。
工程6.次に、プレートを37℃においてインキュベートして保護された内部ファ
ージ粒子がBCG細胞中で複製できるようにした。複製したファージ粒子はBCG細胞
の溶解を起こさせて放出された。少なくとも幾つかの放出されたファージ粒子は
ミコバクテリウムスメグマティスに感染してこれらの早く成長する細胞中の感染
サイクルを確立した。
工程7.16時間後、次にプレートは、非感染のミコバクテリウムスメグマティス
インディケーター細胞の曇った生育の間のファージの溶解またはプラークの透明
なエリアについて観察した。結果を記録して以下に示す:
サンプル 溶解の程度
希釈していないBCG +
10-2希釈液 10プラーク
10-4希釈液 −
熱殺菌BCG −
BCGを含まないファージのみ −
+ 個々のプラークが観察されるが計数するには多すぎる
− プラークなし
熱殺菌したBCGおよびファージのみの対照は陰性のままであり、酸による不活
性化からファージが保護されるためには、生きた細胞が必要であることを示した
。生きたBCGはファージを保護することができて、感染してBCG細胞内で複製した
。BCG細胞の溶解に際して、複製したファージ粒子は放出されて少なくとも幾つ
かのファージは早く生育するミコバクテリウムスメグマティス中で複製サイクル
を始め、16時間後にプラークを生じた。溶解を示したBCGの最も高い希釈液は10- 2
であったが、用いた元のBCG培養液がまだ初期対数期にあったので、約103BCGコ
ロニー形成ユニットを表す。このアッセイは、したがって、与えられたサンプル
中のゆっくりと生育するバクテリアの生存数ほんの103の存在を検出する能力を
有する。この感度は顕微鏡に関して記載された感度より高く、慣用法をミコバク
テリアの検出に適用した場合の培養物の感度とほぼ同じである。しかしながら、
観察可能なプラークを作らせるのに要する時間は、慣用の培養技術に要する4−
6週に比して24時間より短かった。実施例2
実施例1の方法を繰り返したが、固体カンテン培地中でアッセイを実施した点
、並びに酸処理によらずに洗浄により外部ファージを除去した点が異なる。
工程1.工程1は実施例1に記載された通りに実施した。
工程2.BCG培養物の連続10倍希釈を7H9,OADC中で実施した。各希釈物10μlを
カンテンプレート(7H9,OADC,1.5%バクトアガー)上にスポットした。加熱殺
菌したBCG培養物10μlも同様のプレート上にスポットして対照プレートを提供し
た。プレートは37℃に保った。
工程3.1片のフィルターペーパーを7H9,OADC,3%ミルクパウダー,ミリリ
ットルあたり106のD29バクテリオファージで湿潤した。
工程4.5片のフィルターペーパーの堆積物をファージで浸したフィルターペー
パー上におき、そしてフィルターペーパーの堆積物を通した毛管作用により感染
細胞の周囲から外部ファージを除去した。
工程5.フィルターペーパーの堆積物を完全に湿潤させた場合、すべてのフィル
ターペーパーをカンテン表面から除去して捨てた。
工程6.次に、ニトロセルロースフィルターを用いてカンテン表面から感染細胞
を取り除いた(stripped)。ニトロセルロースフィルターをカンテン上におき、
湿潤させてはがした。次に、このフィルターを、より早く生育するミコバクテリ
ウムスメグマティスのインディケーター細胞(7H9,OADC,定常期のミコバクテ
リウムスメグマティス培養液5%(v/v)、1.5%バクトアガー)を含むカンテン
プレート上の下方の細胞側においた。
工程7.プラークが視覚により観察できるまで、工程6のプレートを37℃におい
てインキュベートし、結果を記録した。
サンプル 溶解の範囲
未希釈BCG +++
10-1希釈 +++
10-2希釈 ++
10-3希釈 +
10-4希釈 −
加熱殺菌BCG −
+++ インディケーター細胞の完全な溶解(細胞生育なし)
++ プラーク間にインディケーター細胞の幾らかの生育を伴うプラーク
+ 個々のプラークは観察されるが計数するには多すぎる
− プラークなし
加熱殺菌された対照は再び陰性のままであったことから、洗浄による除去から
のファージの保護には、生きた細胞が必要であったことが示された。生きたBCG
は再び、感染してBCG細胞内で複製したファージを保護することができた。BCG細
胞の溶解時に、複製したファージは放出されて少なくとも幾つかのファージは早
く生育するミコバクテリウムスメグマティス中で複製サイクルを始め、16時間後
にプラークを生じた。溶解を示したBCGの最も高い希釈液は10-3であったが、用
いた元のBCG培養液がまだ初期対数期にあったので、約103BCGコロニー形成ユニ
ットを表す。このフォーマット中のこのアッセイは、したがって、与えられたサ
ンプル中のゆっくりと生育するバクテリアの生存数ほんの103の存在を検出する
能力を有する。実施例3
この実施例は、バクテリアアッセイを実施するための別の方法を例示する。ファージ感染工程のための痰サンプルの加工
:
完全痰サンプルを滅菌20mlスクリューキャップしたガラスボトル中に入れる。
1.等量の「浄化剤」をサンプルに添加してサンプルを浄化して液体化する。
2.希釈サンプルを数回倒置することにより混合して、混合物を10分間放置して
痰を液体化する。
3.次に、サンプルを4000×gにて10分間遠心分離して、細菌を沈殿させる。
4.その結果の上清液体を、希釈しないハイコリン(Hycolin)殺菌剤に注ぎ、
捨てる。
5.細菌沈殿物を再び20mlの滅菌蒸留水に懸濁する。
6.懸濁した細菌混合物を工程4と同じように遠心分離して細菌を沈殿させる。
7.細菌沈殿物を次に1.0mlの「生育媒体」中に再懸濁して35-37℃において24時
間放置してサンプルをアッセイ試験に提供する。
8.対照サンプルは、1.0mlの「生育媒体」を新しいチューブに加えて不活性化
対照を提供して;そして「ヘルパー細胞」1滴を新しいチューブ中の1.0mlの「
生育媒体」に添加して、内部ファージの保護に関する陽性対照を提供する。細菌へのバクテリオファージの感染
9.滅菌パステット(pastette)を用いて、1滴(50μl)の「バクテリオファ
ージ」を、各試験サンプル並びに不活性化対照サンプルに添加する。振盪により
混合して、3.0時間、35-37℃において振盪せずにインキュベートする。内部ファ
ージの保護に関する陽性対照はこの時間を進行させない。
10.サンプルにバクテリオファージを添加して2.5時間後に、ミコバクテリウム
スメグマティスの沈殿を陽性対照チューブに添加する。
11.すべての試験サンプルおよび対照サンプルを各々全部で3時間インキュベー
トする。2滴(100μl)の「不活性化試薬」を滅菌パステットとともに各サンプ
ル並びに対照サンプルに添加する。サンプルを完全に混合して5分間放置する。
12.滅菌プラスチックパステットを用いて、「生育媒体」を各サンプル中の5ml
の目盛線まで添加して、含有物を混合して、4時間、35-37℃において振盪せず
にインキュベートする。バクテリオファージのプラークの視覚化
13.滅菌プラスチックパステットを用いて、1.0mlの「ヘルパー細胞」を各試験
サンプルおよび対照サンプルに添加する。
14.5mlの溶解基材カンテンを各サンプルに添加して、サンプルとカンテンをゆ
っくりとした渦巻きにより混合する。
15.各チューブの含有物を冷却した対応の標識した「インディケータープレート
」に添加する。
16.「インディケータープレート」はベンチ上に30分間放置してカンテンを固化
させる。
17.「インディケータープレート」を37℃において15時間おく。
18.各「インディケータープレート」上のプレート数を、暗いバックグラウンド
に対してプレートを観察することにより視覚により数える。プレート上において
、「ヘルパー細胞」の生育は、バクテリオファージがこの濁りの中で明瞭または
透明なエリアとして観察されるので(プラーク)溶解エリアと共に不透明なエリ
アとして観察される。対照チューブの検査
試験サンプル中の結果を分析する前に、不活性化対照サンプルについて、不活
性化処理後も生きているファージによる溶解の発生に関して試験する。このプレ
ート上には10未満のプラークが存在するべきである。10プラークより多ければ、
外部ファージの化学不活性化が不完全であって、アッセイを繰り返さねばならな
い。陽性対照プレートをプラークに関して試験する。広範囲な溶解が生じるべき
であり、このプレート上には多数のプラークが存在するべきである。幾つかの状
況においては、プレートがバクテリアの芝生を有さないかもしれない結果を伴う
細胞の完全な溶解のために、「ヘルパー細胞」の生育がまったくないかもしれな
い。
試験サンプルプレートの各々を試験して、プラークまたは溶解の存在を以下の基
準に従い評価する:
+++ 完全な溶解、バクテリアの残渣なし
++ 完全な溶解であるが、幾らかのバクテリア残渣
+ プラークが重なり合うが幾つかのプラークは独立している
プラークの数を数えることができるならば、この数を記録する
− プラークが観察されない
溶解を示すそれらのプレートは、それらの痰サンプルが、ミコバクテリオファ
ージの複製の宿主となる生存ミコバクテリアを含むことを示す。
肺結核患者からの8つの浄化された痰サンプルを上記ファージアッセイ技術に
より試験したところ、5つのサンプルが生存ミコバクテリウムツベルクロシスを
含み、3つのサンプルが含まなかった。これらの結果を慣用のバクテリアサンプ
ルの培養と比較すると、培養によると陽性であった5つのサンプルはファージア
ッセイでも陽性であり、即ち、バクテリオファージの生存および複製が支持され
、一方培養によると陰性であった3つのサンプルもファージアッセイにより陰性
であり、バクテリオファージの生存および複製を支持しなかった。
上記試験法において用いた試薬は以下のとおりである:
浄化剤:2グラムのNaOH,0.5%のN-アセチルL-システインを滅菌蒸留水中に
含む100ml
生育媒体:0.1%グリセロールを付加された7H9,OADC
基材カンテン:1.5%バクトアガーを添加した生育媒体
バクテリオファージ:プレート溶解物から調製したバクテリオファージD29。
コンフルエントな溶解を示す90mmトリ皿を10mlの7H9,OADC、0.1%のグリセロー
ル、1mMのCaCl2で浸して冷蔵庫の中に一晩(16時間)放置した。パステットを
用いて液体をプレートから回収して4000×gにて15分間遠心分離した。上清の液
体を0.4μフィルターでフィルター滅菌して、分注して4℃において保存した。
ヘルパー細胞:定常期まで生育させて4℃に保存したミコバクテリウムスメグ
マティス。
不活性化剤:100mMの硫酸アンモニウム鉄、フィルター滅菌した。実施例4
:
本発明の原理は、安全モデル系中のミコバクテリアの薬剤感受性試験について
試験した。BCGを感受性ミコバクテリア(低濃度のイソニアジドおよびリファン
ピシンに感受性)のモデルとして使用し、遺伝学上イソニアジドには耐性であっ
てリファンピシンに一部耐性のミコバクテリウムスメグマティスを耐性または半
耐性ミコバクテリアのモデルとして用いた。
工程1.カンテンを基材とする媒体からのBCGコロニーを、7H9,OADC中の液体培
地中において37℃にて2週間生育させて、検出アッセイにおいて使用できる薬剤
感受性細胞のストックを生成した。同様に、ミコバクテリウムスメグマティスの
ストックを、24時間、7H9,OADC中にて生育させて、薬剤耐性細胞のストックを
生成した。臨床において、これらの細胞は臨床サンプルから直接起こせるはずで
あり、この前培養工程を必要としない。臨床においては、薬剤感受性細胞はミコ
バクテリウムツベルクロシスのさまざまな株であるかまたは単離物である。
工程2.各培養物100μlを72時間イソニアジドおよびリファンピシンと共にさま
ざまな濃度にて3mlの体積の7H9,OADC中でインキュベートした。この工程は、
細胞が抗生物質薬剤により影響を受けるのに必要である。薬剤を含まない対照も
用意した。
工程3.各培養物100μlを次に試験のために取り出した。
工程4.5×106のD29ファージを含む800μlの7H9,OADCを添加して37℃におい
て、BCGの培養に関しては4.5時間あるいはミコバクテリウムスメグマティスの培
養に関しては40分間のいずれかでインキュベートした。加熱殺菌したBCGおよび
ミコバクテリウムスメグマティスおよびファージのみのサンプルも対照実験とし
て含んだ。
工程5.次に、外部ファージは100μlの酸バッファー(32.2mlの0.IMクエン酸
2ナトリウムおよび67.8mlの0.1M HCl)の添加により不活性化した。
工程6.5分後、84μlの1.0M NaOHを添加して酸性を中和した。
工程7.さらに4mlの7H9,OADCを添加してミコバクテリウムスメグマティス培
養物を直接プレートした。BCG培養物は、しかしながら、37℃において3時間イ
ンキュベートして内部の保護されたファージがあらゆる生存細胞中で複製するの
を可能にさせた。
工程8.次に、100μlの各培養物を、定常期のミコバクテリウムスメグマティス
5%(v/v)および0.7%のバクトアガー(ディフコ)を含む5mlの液体7H9,OAD
Cと混合して50mmのペトリ皿に注いだ。
工程9.カンテンが固まった後に、プレートを37℃において16時間インキュベー
トした。この時間の間、生育可能なミコバクテリア中での酸処理後に生存してい
たあらゆる内部ファージが複製して最初の標的細胞を溶解して、少なくとも幾つ
かのこれらファージはより早く生育するミコバクテリウムスメグマティスインデ
ィケーター細胞中で新たな複製サイクルを確立した。
工程10.次に、非感染インディケーター細胞の濁った生育の間のファージ溶解
またはプラークの明瞭なエリアに関して、プレートを観察した。結果は記録され
て以下に示される:
この表は、さまざまな抗生物質の存在下で生育させた異なるミコバクテリアに
関して観察されたプラークの数を示す。
++ プラークが重なり合っており、プラークの間でインディケーター
細胞が幾らか成長している
+ 個々のプラークが観察されるが、計数するには多すぎる
ゆっくりと生育するミコバクテリウムツベルクロシスは、イソアニジドおよび
リファンピシンに感受性である。リファンピシンの存在下で生育させると、細胞
は殺されて、その結果、不活性化から保護されてそれらの生育を支持する生存細
胞がなくなる。全濃度のリファンピシン存在下で観察されたプラークの数はバッ
クグラウンドレベルを優位に越えず;バックグラウンドは加熱殺菌されたサンプ
ルにおいて観察されたプラークの数であった。早く生育するミコバクテリウムス
メグマティスは、しかしながら、低濃度のリファンピシンに耐性であり、これは
最も低いリファンピシン濃度においては多数のプラークが観察されうる。リファ
ンピシン濃度が増加するにつれて、細胞は影響されてプラーク数が次第に低下す
る。
ミコバクテリアにおけるリファンピシンの作用は迅速であることが知られてい
るが、イソアニジドはその作用を及ぼすのに幾らか時間がかかる。結果として、
もっとも低濃度のイソニアジドにおいて、BCGは影響を受けなかったし、これは
観察されたプラーク数に反映されており、薬剤を含まない対照において観察され
たプラーク数の近辺であった。高い濃度のイソニアジドにおいては、しかしなが
ら、これらの細胞の死を反映する顕著なプラーク数の低下があった。対照的に、
ミコバクテリウムスメグマティスはイソニアジドによりほとんど影響されず、最
も高い濃度においてプラーク数のわずかな低下があったにすぎない。
この実験は、本発明がゆっくりと生育する細胞、例えばミコバクテリウムツベ
ルクロシスの薬剤感受性を評価するのに使用できることを示す。このアッセイは
簡単に実施することができ、少ない細胞数に実施でき、そして薬剤が細胞に影響
を及ぼすのに必要な時間を含めて結果を4日以内に得ることができる。培養技術
を必要とする慣用の薬剤感受性アッセイは多数の細胞を必要とし、そして結果を
得るのに4週以上もかかる。慣用技術よりも早いバクテック(Bactec)システム
は高価な器具の大きな完成品を必要とするが、本発明の方法は最小の器具しか必
要とせず、安価であり、結核がより普通な第三世界の環境により適している。
したがって、本発明は、バクテリアに対する処理効果を評価する方法も提供し
、該方法は、
i.バクテリアを処理にさらして、次に、
ii.a 処理されたバクテリアサンプルをバクテリアが許容するファージによ
り感染させ;
b 感染サンプル中の外部ファージ粒子を不活性化し;
c 第1バクテリアよりも早い速度で倍増する第2バクテリアの存在下で
不活性化サンプルを培養し;そして
d プラーク形成の程度および/または第2バクテリアの成長の程度を評
価する
ことによりバクテリアのサンプル中に残った生存バクテリア細胞の数を評価する
ことからなる。
本発明の方法は、ファージに対する組成物の効果を評価するために使用するこ
ともでき、
a.ファージ粒子を組成物で処理し;
b.生きたファージを許容する第1バクテリアに、処理されたファージ粒子を
感染させ;
c.感染第1バクテリア細胞にとって外部のファージ粒子を不活性化し;
d.第1バクテリアよりも早い速度、好ましくは2倍、典型的には4から10倍
で倍増する第2バクテリアの存在下で不活性化細胞を培養し;そして
e.培養した第2バクテリア細胞中のプラーク形成の程度および/または第2
バクテリアの成長の程度を評価する
ことからなる。
本発明の方法のこの応用において、バクテリアの成長の程度はファージ粒子の
最初の処理の効果またはその反対を示す。プラークが形成されないならば、最初
の処理はファージ粒子を殺すかまたは不活性化して、即ち第1バクテリア細胞へ
のそれらの感染を妨害した。第2バクテリアの培養段階におけるこれらの細胞の
複製は、第2バクテリア細胞を殺すかまたはその複製を妨害するファージ粒子を
放出しなかった。培養した第2細胞は、即ち、バクテリア細胞の均一な成長を示
す実質的に均一な発色または不透明さを示す。ファージ粒子を殺すかまたは不活
性化するのに組成物が効果的でなかった場合、ファージ粒子は第1バクテリアに
感染して、感染第1バクテリアの不活性化処理に対して保護される。感染細胞が
第2バクテリアの存在下で培養された場合、ファージ粒子は複製して感染第1細
胞を溶解して、第2バクテリア細胞に感染して、プラークまたは第2バクテリア
の視覚上不均一な成長を与える。プラークまたは不均一な成長の程度は、存在す
るファージ粒子の数の指標を与え、そして即ち、ファージ粒子への初期処理の効
率の範囲の指標を与える。本発明の方法のこの応用は、定量結果を与えないかも
しれないが、組成物の定量効果を決定するために他の試験に供されうる、潜在性
候補組成物同志を識別するために使用できる迅速な初期スクリーニング技術を提
供する。
したがって、その最も広い側面において、本発明は第1バクテリアに関するア
ッセイの応答時間を高める方法を提供するが、
a.第1バクテリアが許容するファージ粒子による感染に第1バクテリアをさ
らす;
b.外部ファージ粒子を不活性化するように、感染したバクテリアを処理する
;
c.処理されたバクテリアを、上記ファージまたはその複製物に許容性であっ
て、第1バクテリアよりも早い速度、好ましくは2倍、典型的には4から10倍で
倍増する第2バクテリアの存在下で培養する;そして
d.培養した第2バクテリア細胞中のプラーク形成の程度および/または第2
バクテリアの成長の程度を評価する
ことからなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bacteria detection method
The present invention relates to a method, particularly to a method for diagnosing the presence of bacteria in a sample.
You.Background of the Invention
Growth of bacteria from bodily fluid samples, such as sputum, on a suitable culture medium
Allows the culture medium to be determined visually or using test reagents or assays.
Enabling detection of bacterial colonies on the body is a common practice
. Such techniques are applicable over a wide range of cultures and include standard bacterial
A) It is being widely accepted as a method for detection and diagnosis. However, detection
So that it takes days or even weeks for bacterial growth to occur as much as possible
A problem arises when the bacteria are of a low growth type. This is especially true for some
Field for Mycobacterium or Legionella species
And the growth of detectable colonies of bacteria can take 4 weeks or more. This
This forces an unacceptable delay in confirming the patient's bacterial infection,
It would be desirable to provide a more rapid assessment of the presence and identification of bacteria.
PCT application number WO92 / 02633 provides a sample of viable bacteria,
It has been proposed to infect the bacterium with a strain of a specific virus.
Bacterial infectious viruses such as bacteriophages or more commonly
It is called an adj. Some of the phage particles infect bacteria and
Replicate in cells. Such phage particles that are not absorbed by bacteria,
Residues in the mother liquor or matrix of the bacterial carrier, typically in the culture medium
You. The infected sample is then killed, for example by treatment with heat and / or acid.
Or if washed with detergent, the exposed outer phage particles,
Of phage particles are inactivated or removed. Infectious internal phage
The particles are not inactivated, but are protected in bacterial cells.
The treated infecting bacteria are then allowed to become infected by phage particles.
Can be cultured in the presence of additional uninfected bacteria as described. Infected tapir
Terrier
The phage particles inside replicate and disrupt the cell wall or lyse
Release large particles. The first generation of this progeny phage particle is
Infects cells, causing a continuous cycle of infection, replication and lysis. this
Provides a logarithmic increase in the number of phage particles in the culture medium. Early infection
Even if the number of rear cells is small, bacterial cell growth is
Because any of the replicated phage particles can be measured or observed,
Increases the sensitivity of detecting the presence of early bacterial cells in the sample being evaluated
.
This modification increases the sensitivity of bacterial cell detection and allows bacteria to grow quickly, e.g.
For example, it has been successfully used to detect Salmonella species. But
For slow growing bacteria such as mycobacterial species,
The time required for this method to provide a detectable population of particle particles is
And the method does not solve the time problem associated with such bacteria.
We found something wrong. Quick and accurate detection of slowly growing bacteria
There is still a need for a way to accomplish the exit.
We consider methods that allow slow growing bacteria to be detected quickly.
In that it took days or even weeks for such detection
Overcame the problem. The method is based on the given bacterial antibiotics and other drugs
Measuring the sensitivity to, and given a given antibiotic or drug
Or not, given a virucidal composition which is active against bacteria
Can also be used to determine whether a drug is effective against a given virus.
You. Since the method can be carried out by unskilled persons using simple equipment, the method
Is a skilled microbiologist as well as a third country where complicated equipment is not available.
Makes operations easier.Summary of the Invention
Thus, in one aspect, the present invention provides for determining the presence of a first bacterium in a sample.
Concerning a method for detecting, the method comprises the following steps:
a. A sample specific to the bacterium is added to a viable sample of the first bacterium.
Infection, thereby causing at least some of the bacterial cells to have one at a time.
Or more phage particles are adsorbed;
b. Bacteria that inactivate phage particles not adsorbed by bacterial cells
Or remove;
c, at least one having a growth rate higher than the growth rate of the first bacterial cell;
Culturing the infected first cells in a culture medium containing two other second bacteria;
Less phage particles released by lysis of infected primary bacterial cells
Infect at least some secondary bacterial cells, provided that each infected bacterial cell
Acts as an additional source of infection for the next generation of the infection cycle; and
d. Number of replicated phage particles or growth of second bacteria in step c
Primary bacterial cells in the sample tested by monitoring any of the
Measuring the presence of vesicles
Consists of
Preferably, the culturing and infection of the second bacterium is carried out to further bacterial cells.
The procedure is carried out at or near a steady state in which dissolution substantially stops. this
In the condition, a substantially constant number of bacterial dead cells
Vesicles are present in the culture medium. Areas of the culture medium where phage replication occurs are viable
More turbid, opaque, or otherwise due to the growth of viable bacteria
Visual detection as distinct spots in visually different surrounding culture media
Can be. These areas, where bacterial growth was reduced by phage activity,
Generally called plaque. The second bacterium is at a higher rate than the first
Proliferate so that the first infected primary bacterial cell forms a detectable plaque
The time required to do so is greatly reduced. This acceleration in plaque formation is the same
It does not occur when the bacteria are used in the initial phage infection as well as in the subsequent culturing steps.
Alternatively, the presence of the replicated phage particles in the culture medium at the end of step c
Location can be assessed using conventional phage assay techniques. This is
It can be performed in addition to or independently of the determination of the presence of the plaque described above.
The method of the present invention comprises the steps of: providing a sample, eg, Mycobacterium tuberculosis (
Mycobacterium tuberculosis or Legioneires
n
aires), who are suspected of having the disease
To give any observable suggestions about what was present in the
Is a slowly growing strain in a sample from a patient that took days or weeks.
It can be applied to terrier detection. In such cases, some of the initial samples
Infect with predicted bacterium specific phage and pass inactivation step b
The phage particles are protected by the infected cells. these
Protected phage particles were used to culture each infected primary bag in culture of infected cells.
Inducing phage or plaque formation around terrier cells-step c
. If the suspected bacterium was not present in the sample,
No plaques or plaques should form practically, and the culture medium should be substantially homogeneous.
It should take on the appearance.
The present invention is directed to determining whether an antibiotic or other drug has any bactericidal action.
In a test to determine whether a known bacterium treated with antibiotics or other drugs
You may implement using a rear. In this case, the phage or puller in step c
The number of infections depends on the effect of antibiotics or drugs on killing the first bacteria.
Indicates the opposite. In conventional test methods, antibiotics or drugs are
The number of dead cells should be a direct indicator of the effect of the antibiotic or drug.
It should be a mark. However, if you do not use a microscope, you can observe individual dead cells.
It is difficult to guess. In this application of the invention, the cells are transformed into a first bacterium.
Treatment of antibiotics or drugs that may kill will result in residual growth by phage particles.
Combined with possible primary bacterial infections, how many primary bacteria are
Determine if you have escaped killing by biomaterials or drugs.
In another application of the invention, the virus or phage sample is a virucidal
Treated with a composition having an action or virus growth control action. Processed files
And then the first bacterium capable of growing viable to its specific phage.
Ie, infect bacteria that can be infected by the phage. Infected tapir
The terrier is then phage or phage that remains exposed without infecting bacterial cells.
Or the cells are treated to inactivate phage particles outside of the cell. next,
Unfortunate
Activated infected first bacterial cell material present in second fast-growing bacteria
Culture in the presence of phage particles in the infected primary cells.
And dissolved. If the initial treatment of phage particles is completely effective,
There are no phage particles that can grow when the terrier material is infected, and therefore
No phage particles capable of growing in culture in the presence of a second bacterium are brought in.
No. Thus, the second bacteria can grow and have a substantially uniform color development in the culture medium.
Or impart opacity. However, if the initial treatment of phage particles is complete
If not effective, the phage particles can grow in a second bacterial culture
Phage particles are brought in and give rise to visually detectable plaques.
For convenience, the present invention provides for the subsequent assessment of the presence of slowly growing mycobacterial species.
Is described. The present invention is directed to bacteria from a wide range of animal or plant hosts.
But is particularly useful for detecting bacteria from mammalian hosts,
The present invention relates to an early sampling of body fluids from a human suspected of being infected with bacteria.
It is described with particular reference to the evaluation of slowly growing bacteria in the bacteria.
The term slowly growing bacteria is referred to herein as 7H9.
37 ° C. in a culture medium containing 90% v / v of a known medium and 10% v / v of a nutrient known as OADC
Bacterial cell population over 10 hours under normal growth conditions in
Having an effective growth cycle (effective doubling rate) as evaluated by
Means Such bacteria may contain a detectable phage population or plaque.
Should normally take 72 hours or more using conventional culture techniques to produce
Or difficult to culture. Using the method of the present invention, the phage or plaque is
Bacteria such as are usually detectable within 16 hours.
Typical slow growing bacteria are mycobacterial species, especially mycobacteria
Terium tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)
Mycobacterium paratuberculosis and Mycobacterium
Ebium (Mycobacterium avium); Legionella species, especially Legionella
Hella pneumophila; Helicobact
er) species, especially Helicobacter pylori; streptococcus
Mosquito
(Streptococcus) species, especially Streptococcus adjensens (Streptococcus)
adjacens); and Rickettsia species, especially Rickettsia plowazeki (
Rikcttsia prowazekii). The invention has an instantaneous doubling rate longer than 10 hours
For example, Streptococcus defectens
And difficulty growing first Extremobiles species
Alternatively, it may be applied to bacteria having a higher average effective doubling rate.
The term slowly growing bacteria is therefore used herein and in the claims.
Bacteria that are used in a range and are genetically slow propagators, and
Delays greater than 10 hours due to intermittent decay or interference in these growth cycles
Refers to bacteria with a high average growth rate.
The present invention is of particular interest in detecting such slowly growing bacteria.
With another benefit, the present invention relates to the formation of detectable phage populations or plaques.
Applicable to any bacteria where it is desired to increase the speed of
For example, measuring bacterial contamination in human samples, food products or kitchens
A doubling rate of less than 10 hours in a sample taken for
For the detection of bacteria having a range between, conventional bacterial culture techniques are used.
Provides a faster test for bacteria than would otherwise be achieved. For convenience
The present invention relates to the following, wherein the first bacterium is Mycobacterium tuberculosis.
The case where cis is used is described.
The first bacterium may be in any suitable form from the patient, for example, sputum or
May be present in other mucosal secretions. However, the present invention relates to humans and other mammals.
For example, other body fluid samples of horses, cattle, sheep and pigs, such as blood, urine or
For fecal samples and samples from plants such as leaves or root crops or fruits
Can be applied. For convenience, the present invention relates to the testing of sputum samples from human patients.
It is described below.
Typically, the sample is a freshly collected liquid in which the bacteria can still grow.
Exists as However, for storage and / or shipping prior to testing,
If the pull is frozen or dried, transfer the sample to approximately
Holding at 20 to 55 ° C., preferably at 37 ° C., in step b of the process of the invention
Make sure that the bacteria are viable and can be infected by phage particles.
It is desirable to guarantee that The initial sample can be processed if desired.
Diluted with, for example, N-acetylcysteine and / or alkali, surfactant
Treatment with sex agents or acids may interfere with the detection of bacteria being evaluated
Other bacterial populations can be reduced. Such pre-processing is an evaluation
Using commonly used conditions and techniques in the preparation of bacterial samples for
Can be implemented. However, the method of the present invention is faster than the conventional test method.
Yes, the effects of other bacteria are almost insignificant,
The need to decontaminate the initial sample of
Reduced compared to conventional methods of assessing terriers.
The initial sample contains the bacteria to be evaluated in a viable state. this is
Usually in a liquid or gel, eg agar, in a culture medium. However,
The carrier medium may be a particulate solid or pores of a foraminous material, such as a ceramic.
Frit or foamed plastic or filter paper
Or mesh holes in a reticulated material, soaked in a suitable nutritional composition
sell. For convenience, the present invention is subsequently applied to the gel carrier medium
Describes use of liquid carrier medium for initial bacterial samples
.
The initial sample is phage specific for the first bacterial species to be evaluated and
When the infected first bacterium is cultured in step c of the method of the present invention,
Infect appropriate phage specific for the terrier. Phages turn into bacterial species
May be genus-specific, so phage infect bacteria in the genus
. However, when assessing a particular bacterium, narrow specificity phage
It may be preferable to use Phage is phage specific, if desired
May be modified so as to increase the likelihood that other
Reduce bacterial transmission. Appropriate phage modifications can be performed by known techniques, such as infection.
Can be achieved by genetic modifications for certain bacteria
No. WO92 / 02633. Typical files for use in the present invention
A
Pages are AG1, B1, BG, BK, C3, D29, D34, D56A, GS4E, HP1, L1, 13 and TM4
including. The optimal phage for use in the present invention is the primary and secondary
Depending on the terrier, it is produced by lysis from this phage or bacterial cell.
In addition, the replica must be provided to the bacteria used. That is,
Mycobacterium smeg in assessing the presence of Mycobacterium tuberculosis
If Matisse is used as the second bacterium, phage D29 is appropriate and
If Mycobacterium ebium is used, phage TM4 is appropriate.
Phage can be provided, for example, in the form of a culture in a liquid medium.
Or can be provided in the form of lyophilized or spray-dried particles
. Phages can be grown using any suitable technique and under any suitable conditions
Mix with bacterial sample. Typically, bacterial samples are in liquid form
Wherein the phage infection is applied to the bacterial sample in a liquid carrier
.
Phage infection is allowed to proceed for 10 minutes to 4 hours at a temperature of up to 55 ° C, especially at about 37 ° C.
To infect the majority of bacterial cells with at least one phage particle each
Is preferred. However, over-infection is not possible with the acids described below.
Inactivation of adsorbed phage particles may weaken bacteria so that they do not survive
Absent. The optimal infection time for a given bacterium is determined by simple trial and error and error.
Or by microscopic examination of the infected bacteria.
, Related to the conditions experienced in the next stage of the method of the invention.
Next, the infected bacterial sample is processed and absorbed into bacterial cells.
Remove or eliminate any extraneous phage particles that remained outside the
Activate and expose to conditions introduced during the inactivation step-step b. For convenience
The term, inactivating, as used herein, refers to non-adsorbed phage particles as those of the present invention.
Collectively refers to any method that renders it virtually impossible to duplicate in the next step of the method. Immediately
This term refers to the physical separation or removal of phage particles from a sample, or
Involves deactivation of the particles. This inactivation can be performed using any suitable technique, such as PCT
It can be carried out using the technology described in application No. WO92 / 0233. Preferred technique
Surgery is used to physically separate external phage particles from infected bacterial cells.
Sump
Washing and filtering; infecting samples with acid, detergent or chemical.
Treating with a drug to kill or inactivate external phage particles; or
The extraneous material from the infected sample is placed on a suitable substrate that can later be separated from the bacterial cells.
By selectively adsorbing phage particles.
For convenience, the present invention provides a method for preparing a mixture of infected bacterial cells and external phage particles as follows.
Described for chemical or acid treatment. Such treatments can be carried out with inorganic acids or
It is preferably carried out using an iron salt of
Acid or sulfuric acid; C1-4Aliphatic carboxylic acids, especially acetic acid,
Or it may be vinegar; or an acid buffer medium. Processing was used
In a bacterial carrier medium that inactivates the phage but does not kill the infected first cells
To obtain the pH value. Optimal washing and pH conditions depend on the bacteria being evaluated,
It can be determined by simple trial and error and error tests. Typically, infected bacteria
The material is acidified and heated at an elevated temperature, typically 37 ° C, for a sufficient time, typically
Incubate for about 15 minutes, then adjust the pH by addition of alkali or base.
Adjust to neutral.
In another technique, external phages add virucidal agents to infected bacterial material
Killed by doing. The best virucidal agent is the phage to be killed and the primary
Easy to determine by simple trial and error and error testing, depending on the nature of the terrier
Wear. That is, when the first bacterium is Mycobacterium tuberculosis,
Suitable virucidal agents for use in the invention are iron salts of inorganic acids and unsaturated fatty acids and
And alcohols containing 12 to 24 carbon atoms, optionally with actinic or other irradiation,
In particular, it involves UV irradiation at a wavelength of about 400 to 600 nm.
After inactivation, the bacterial material converts at least some viable phage particles.
It contains the first viable bacterial cell therein. This mixture is
It is mixed with a culture or bacterial mixture containing the rear. These second tapirs
The terrier is capable of being infected by phage particles within the cells of the first bacterium;
Tolerance to phage and the rate of growth of the first bacteria to be evaluated
It is characterized by growing at a rate greater than the degree. The second bacterium is the first bacterium
It is preferred to have a doubling speed at least twice the rear doubling speed. Optimal phase
The growth rate depends on the actual growth rate of the first bacterium;
Clusters and / or reduced secondary bacterial growth areas or plaques
If the time it takes to grow is not excessive, the first bacteria that grow very slowly
A high relative growth rate is desired for a. Typically, the second bacterium is the first bacterium.
It has a doubling rate of 4 to 20 times that of Cterrier. That is, the mycobacterium in the initial sample
For the assessment of L. tuberculosis, Mycobacterium smegmatis is
We have found that they give particularly rapid results when used as bacteria.
Was. Other suitable second bacteria for use in the present invention are other mycobacteria,
For example, Mycobacterium aurum.
If desired, prior to mixing the infected first bacterium with the second bacterium,
Allow at least one generation of replication after inactivation step b to achieve
Phage particles can be released. Such a leave is not a replicated phage particle
Allowing the offspring to be released from the infected bacterial cell and into the second bacterial cell
Provides many sites for potential infection of small amounts of viable cells in the initial sample
Helps detect active primary bacteria.
In step c of the method of the invention, the infected first bacteria grows second faster.
Cultured in the presence of bacteria. Phage particles in infected primary bacterial cells
When replicated in cells, more cells are released from infected cells as cells lyse.
Form diparticles. Each released phage particle infects neighboring bacterial cells
And can be a first bacterial cell or a second bacterial cell.
Each phage particle in those newly infected bacterial cells replicates
Are released and further infect bacterial cells and the like.
Culturing the mixture of the first and second bacteria can be performed by any suitable technique and conditions.
Can be carried out. Typically, the second bacterium is
Used in the form of cultures in liquid or gel media mixed with terriers. However
However, the second bacterium may be in the form of a frozen or spray-dried powder or
It may be used as solid particles with bacteria impregnated or coated thereon. Flight
For convenience, the present invention provides for detecting a second bacterium in a agar gel carrier below.
It is described with reference to application to dyed primary bacteria. The treated first bacterium
The amount of second bacteria added to the sample depends on the number of first bacteria in the sample.
Can vary widely depending on the expected amount of cells, and the range of results from the method of the invention
And the desired time is required. Generally, large numbers, typically primary bacterial cells,
By providing 2 to 50 times the number of second bacterial cells,
Phage particles resulting from lysis from the primary cells are more likely to be in the second cell than the other first bacterial cells.
Increases the likelihood of infecting Cterrier cells. First Bacteria against Second Bacterial Cells
The optimal ratio of terrier cells is easily determined by simple trial and error and error testing.
Can stand up.
During the cultivation process, the culture medium contains the replicated phage particles, a viable secondary
Presence of plaque from bacterial cells that have died due to the action of terrier or phage particles
It varies in several detectable ways to reflect its presence. Typically, the second tap
Terrier growth causes clouding or color development in the agar culture medium and phage
Particles and associated bacterial dead cells from which they are released are colored or cloudy media
Results in slightly cloudy or distinct spots, plaques in the
Lark can be visually detected and evaluated. Alternatively, grow differently.
Rear can be detected by differential staining using conventional staining techniques. Culture medium is appropriate
If it contains components, the bacterial cells release luminophores (lumiphores) when lysed
Thus, they can be detected under UV irradiation, for example as described in PCT application WO 92/02633.
It is as follows. Increased numbers of replicating phage particles can also be obtained by immunological techniques such as ELISA or
Can be detected by other enzyme techniques.
The number of phage particles and / or plaques is the number of primary bacterial cells present
The presence of such cells in the initial sample or vice versa
Is evaluated.
As indicated above, the method of the present invention provides for predicting the predicted
Provides a rapid test for the presence of bacterial strains. To infect the first bacterium
With the proper choice of phage particles used, the test is specific to a particular bacterium
Can be. Alternatively, testing may involve determining the type of bacteria present in the initial sample.
Can provide a wide range of indicators. The method of the present invention, namely, the required conclusions
You can customize the fruits. The results were not just the days needed so far,
It can be obtained in a few hours, so perform an initial general screen and
Perform specific tests once the general bacterial species present in the sample have been identified
It is practical. The method of the present invention can be performed using simple cell culture techniques.
Because the results can be evaluated visually, the method of the invention
And easy use in third countries where complex laboratory facilities are not available
it can.
The present invention provides a book for detecting the presence or absence of a first bacterium in a sample.
Also provided is a diagnostic kit for use in the method of the invention, wherein the kit comprises
Known source of phage infection for terriers; has a faster doubling rate than primary bacteria
Released from the first bacteria infected by the phage infection
The particles include a second source of viable bacteria that is permissive for the particles. Preferably, the kit
Is an external phage particle from the first bacterium completed by the above source of phage infection
Means for inactivation and / or removal of offspring.
The present invention is now illustrated by the following examples, in which all parts are otherwise
Unless stated otherwise, given by weight.Example 1
The principle of the present invention is to use a first bacterium having a typical doubling rate of at least 10 hours.
-Growing mycoba as a second bacterium having a doubling rate of about 2 hours
Using slow-growing vaccine strain BCG, representing Cterium smegmatis
Tested in a secure model. This embodiment combines liquid and solid agar processes.
In combination, the external phage was acid inactivated.
Step 1. Colonies of BCG from agar-based media were screened for 7H9 plus 10% (v / v
) 37 ℃ in liquid medium in OADC adduct (Difco) (hereinafter referred to as 7H9, OADC)
To yield a stock of cells that can be used in detection assays.
. In a clinical setting, these cells have a direct source of clinical sample and
Nourishment
No process should be required. In a clinical setting, cells that grow slowly
Mycobacterium tuberculosis.
Step 2. Serially dilute the liquid medium containing BCG cells and add 10 μl of each dilution station to 10 μl.FiveD29
It was mixed with 10 μl of 7H9, OADC containing bacteriophage (phage). Contrast sun
Pull also,
a) Mix 10 μl of BCG-free but not BCG-free medium with phage
; And
b) Add BCG by heating at 80 ° C for 30 minutes before mixing with phage.
Heat sterilized control
Was set to include.
Step 3. After incubation at 37 ° C. for 90 minutes, 20 μl of 1.2% (v / v) H
External phage particles were inactivated by addition of Cl.
Step 4. Next, 20 μl of 22.2 mM NaOH was added to neutralize the acidity.
Step 5. Next, 10 μl of this solution was added to 7H9, OADC, stationary phase Mycobacterium
Gumatis culture medium containing 5% (v / v) and 1.5% Bacto agar (Difco)
I spotted on the mucan template.
Step 6. The plate is then incubated at 37 ° C to protect the protected internal
Germ particles were allowed to replicate in BCG cells. Replicated phage particles are BCG cells
And was released upon dissolution. At least some of the released phage particles
Infection in these fast-growing cells upon infection with Mycobacterium smegmatis
Cycle established.
Step 7. After 16 hours, the plate is then washed with uninfected Mycobacterium smegmatis.
Phage lysis or plaque clearing during cloudy growth of indicator cells
We observed about the area. The results are recorded and shown below:
sample Degree of dissolution
Undiluted BCG +
10-2Diluent 10 plaques
10-FourDiluent −
Heat sterilized BCG-
Only phage without BCG-
+ Individual plaques observed but too many to count
− No plaque
Heat-killed BCG and phage only controls remain negative and are inactive by acid
Demonstrates that living cells are needed for phage protection from sexual transformation
. Live BCG was able to protect phage, infected and replicated in BCG cells
. Upon lysis of BCG cells, at least some replicated phage particles are released
Some phages replicate in the fast growing Mycobacterium smegmatis
Plaques developed 16 hours later. The highest dilution of BCG that showed lysis was 10- Two
However, since the original BCG culture used was still in the early log phase, about 10ThreeBCG
Represents a Ronny forming unit. This assay will therefore work with a given sample
Only 10 surviving slowly growing bacteria inThreeAbility to detect the presence of
Have. This sensitivity is higher than that described for the microscope and
Approximately the sensitivity of the culture when applied to terrier detection. However,
The time required to produce observable plaques is the time required for conventional culture techniques.
It was less than 24 hours compared to 6 weeks.Example 2
The procedure of Example 1 was repeated, except that the assay was performed in solid agar medium.
And the point that external phages were removed by washing without acid treatment.
Step 1. Step 1 was performed as described in Example 1.
Step 2. Serial 10-fold dilutions of BCG cultures were performed in 7H9, OADC. 10 μl of each dilution
The spot was spotted on a can template (7H9, OADC, 1.5% Bacto agar). Heat kill
10 μl of the inoculated BCG culture was also spotted on a similar plate to provide a control plate.
Was. Plates were kept at 37 ° C.
Step 3.1 One piece of filter paper is put on 7H9, OADC, 3% milk powder, Milli
10 per title6Wet with D29 bacteriophage.
Step 4.5 Filter paper with phage soaked sediment of filter paper
Infected by capillarity and by capillary action through a pile of filter paper
External phages were removed from around the cells.
Step 5. When the filter paper deposits are completely wetted, all filter
Tar paper was removed from the agar surface and discarded.
Step 6. Next, use a nitrocellulose filter to remove infected cells from the agar surface.
Was stripped. Put the nitrocellulose filter on agar,
Wet and peeled off. Next, filter this filter on mycobacteria that grows faster.
Um smegmatis indicator cells (7H9, OADC, stationary phase mycobacteria)
Agar containing 5% (v / v), 1.5% Bacto agar (Lium smegmatis)
Placed on the lower cell side on the plate.
Step 7. Place plate from step 6 at 37 ° C until plaques can be visually observed.
And incubated and the results recorded.
sample Range of dissolution
Undiluted BCG ++
10-1Dilution +++
10-2Dilution ++
10-3Dilution +
10-FourDilution −
Heat sterilization BCG-
++ complete lysis of indicator cells (no cell growth)
++ plaque with some growth of indicator cells between plaques
+ Individual plaques observed but too many to count
− No plaque
The heat-sterilized control remained negative again, so
It was shown that living cells were required for protection of the phage. Living BCG
Was again able to protect the phage that had infected and replicated in BCG cells. BCG fine
Upon lysis of the vesicles, the replicated phage is released and at least some phage
Starts the replication cycle in the growing mycobacterium smegmatis after 16 hours
Plaques formed. The highest dilution of BCG that showed lysis was 10-3But was for
The original BCG culture that was still in early log phaseThreeBCG colony forming uni
Represents a unit. This assay in this format is therefore
Only 10 surviving slowly growing bacteria in the sampleThreeDetect the presence of
Have the ability.Example 3
This example illustrates another method for performing a bacterial assay.Processing sputum samples for the phage infection process
:
The complete sputum sample is placed in a sterile 20 ml screw capped glass bottle.
1. An equal amount of a "cleaning agent" is added to the sample to clean and liquefy the sample.
2. Mix the diluted sample by inverting several times and leave the mixture for 10 minutes
Liquidize sputum.
3. Next, the sample is centrifuged at 4000 × g for 10 minutes to precipitate the bacteria.
4. Pour the resulting supernatant liquid into undiluted Hycolin fungicide,
throw away.
5. The bacterial precipitate is resuspended in 20 ml of sterile distilled water.
6. The suspended bacterial mixture is centrifuged as in step 4 to precipitate the bacteria.
7. The bacterial precipitate is then resuspended in 1.0 ml of "growth medium" for 24 hours at 35-37 ° C.
Allow the sample to serve for assay testing.
8. Control samples were inactivated by adding 1.0 ml of "growth medium" to a new tube
Provide a control; and add 1 drop of “helper cells” to 1.0 ml of “
In addition to "growth media", it provides a positive control for protection of internal phage.Bacteriophage transmission to bacteria
9. Using a sterile pastette, add 1 drop (50 μl) of
Is added to each test sample as well as to the inactivated control sample. By shaking
Mix and incubate without shaking at 35-37 ° C. for 3.0 hours. Internal file
Positive controls for page protection do not advance this time.
Ten. 2.5 hours after adding bacteriophage to the sample, the mycobacterium
Add the smegmatis precipitate to the positive control tube.
11. Incubate all test and control samples for a total of 3 hours each.
To Add 2 drops (100 μl) of “inactivation reagent” with sterile pastets to each sample.
And control samples. Mix sample thoroughly and leave for 5 minutes.
12. Using sterile plastic pastets, add 5 ml of "growth medium" in each sample.
And mix the contents for 4 hours at 35-37 ° C without shaking.
Incubate.Visualization of bacteriophage plaques
13. Use sterile plastic pastet to test 1.0 ml of "helper cells" for each test
Add to sample and control samples.
Add 14.5 ml of dissolved base agar to each sample and shake the sample and agar
Mix by a sharp swirl.
15. The corresponding labeled "indicator plate" with cooled contents of each tube
".
16. "Indicator plate" is left on the bench for 30 minutes to solidify the agar
Let it.
17. The “indicator plate” is kept at 37 ° C. for 15 hours.
18. Count the number of plates on each "indicator plate" on a dark background.
Count visually by observing the plate against On the plate
The growth of the "helper cells" is that the bacteriophage
Observed as a transparent area, the opaque area along with the (plaque) lysis area
Observed as a.Inspection of control tubes
Before analyzing the results in the test sample, inactivate the inactivated control sample.
Test for the occurrence of lysis by live phage after the sexual treatment. This press
There should be less than 10 plaques on the plate. If more than 10 plaques,
Incomplete chemical inactivation of external phage and assay must be repeated
No. Positive control plates are tested for plaque. Extensive dissolution should occur
And there should be a large number of plaques on this plate. Several states
In some situations, the result is that the plate may not have a bacterial lawn
Due to complete lysis of cells, there may be no growth of "helper cells"
No.
Test each of the test sample plates to determine the presence of plaque or lysis
Evaluate according to the criteria:
++ Complete lysis, no bacterial residue
++ Complete lysis, but some bacterial residue
+ Plaques overlap but some plaques are independent
If you can count the number of plaques, record this number
− No plaque is observed
Those plates that show lysis show that their sputum samples
It contains live mycobacteria that host replication of the page.
Eight purified sputum samples from patients with pulmonary tuberculosis were applied to the phage assay technique
When tested more, five samples showed viable Mycobacterium tuberculosis
And three samples were not included. These results are compared to conventional bacterial sumps.
Five samples that were positive by culture compared to cultures of phage
Assay, which means that bacteriophage survival and replication is supported.
On the other hand, three samples that were negative in the culture were also negative in the phage assay
And did not support bacteriophage survival and replication.
The reagents used in the above test method are as follows:
Purifier: 2 grams of NaOH, 0.5% N-acetyl L-cysteine in sterile distilled water
Including 100ml
Growth medium: 7H9, OADC with 0.1% glycerol added
Substrate agar: Growth medium with 1.5% Bacto agar
Bacteriophage: Bacteriophage D29 prepared from plate lysate.
A 90 mm bird dish showing confluent lysis was added to 10 ml of 7H9, OADC, 0.1% glycerol.
1 mM CaClTwoAnd left in the refrigerator overnight (16 hours). Pastet
The liquid was recovered from the plate and centrifuged at 4000 xg for 15 minutes. Supernatant liquid
The bodies were filter sterilized with a 0.4μ filter, aliquoted and stored at 4 ° C.
Helper cells: Mycobacterium smeg grown until stationary phase and stored at 4 ° C
Matisse.
Deactivator: 100 mM ammonium iron sulfate, filter sterilized.Example 4
:
The principle of the present invention relates to drug susceptibility testing of mycobacteria in a safety model system.
Tested. BCG is sensitive to mycobacteria (low concentrations of isoniazid and rifane
(Pisin sensitivity) and is genetically resistant to isoniazid.
Resistant or partially resistant to Mycobacterium smegmatis, partially resistant to rifampicin
Used as a model for resistant mycobacteria.
Step 1. BCG colonies from agar-based media can be grown in liquid culture in 7H9, OADC.
Drugs that can be grown in the ground at 37 ° C for 2 weeks and used in detection assays
A stock of sensitive cells was generated. Similarly, for Mycobacterium smegmatis
The stock is grown for 24 hours in 7H9, OADC to obtain a stock of drug resistant cells.
Generated. In the clinic, these cells should be able to originate directly from clinical samples
Yes, this pre-culture step is not required. In clinical practice, drug-sensitive cells
Various strains or isolates of B. tuberculosis.
Step 2. 100 μl of each culture for 72 hours with isoniazid and rifampicin
Incubation was carried out in 3 ml volumes of 7H9, OADC at various concentrations. This step is
Necessary for cells to be affected by antibiotic drugs. Control without drug
Prepared.
Step 3. 100 μl of each culture was then removed for testing.
Step 4.5 × 106Add 800 μl of 7H9, OADC containing D29 phage and incubate at 37 ° C.
4.5 hours for BCG culture or culture for Mycobacterium smegmatis
For nourishment, the cells were incubated for 40 minutes. Heat-sterilized BCG and
Samples containing only Mycobacterium smegmatis and phage were also used as control experiments.
Included.
Step 5. Next, the external phage was treated with 100 μl of acid buffer (32.2 ml of 0.1M citrate).
Inactivated by the addition of disodium and 67.8 ml of 0.1 M HCl).
Step 6.5 minutes later, 84 μl of 1.0 M NaOH was added to neutralize the acidity.
Step 7. Add 4 ml of 7H9, OADC and add Mycobacterium smegmatis
Nutrition was plated directly. BCG cultures, however, were incubated at 37 ° C for 3 hours.
Incubation of protected phage inside replicates in all living cells
Was made possible.
Step 8. Next, 100 μl of each culture was added to the stationary phase Mycobacterium smegmatis.
5 ml of liquid 7H9, OAD containing 5% (v / v) and 0.7% Bacto agar (Difco)
Mix with C and pour into 50 mm Petri dishes.
Step 9. After the agar has set, incubate the plate at 37 ° C for 16 hours.
I did it. During this time, surviving acid treatment in viable mycobacteria
All internal phages replicate and lyse the first target cell, leaving at least some
Some of these phages are faster growing Mycobacterium smegmatis indica
A new replication cycle was established in the indicator cells.
Step 10. Next, phage lysis during turbid growth of uninfected indicator cells
Alternatively, the plate was observed for distinct areas of the plaque. The results are recorded
Is shown below:
This table shows different mycobacteria grown in the presence of various antibiotics.
Indicate the number of plaques observed for
++ plaques overlap, indicator between plaques
Some cells are growing
+ Individual plaques observed but too many to count
Mycobacterium tuberculosis, which grows slowly, is composed of isoanizide and
Sensitive to rifampicin. When grown in the presence of rifampicin, cells
Live cells that are killed and consequently protected from inactivation and support their growth
Bubbles disappear. The number of plaques observed in the presence of all concentrations of rifampicin was
Does not significantly exceed background level; background is heat-sterilized sump
The number of plaques observed in the sample. Mycobacterium growing fast
Megmatis, however, is resistant to low levels of rifampicin,
At the lowest rifampicin concentration, numerous plaques can be observed. Refa
As the level of ampicin increases, the cells are affected and the plaque count gradually decreases
You.
The action of rifampicin in mycobacteria is known to be rapid
However, isoanidide takes some time to exert its effect. as a result,
At the lowest concentration of isoniazid, BCG was not affected,
Reflected in the number of plaques observed and observed in the control without drug
Plaque counts were near. At high concentrations of isoniazid, however,
There was a significant reduction in the number of plaques reflecting the death of these cells. In contrast,
Mycobacterium smegmatis is hardly affected by isoniazid,
There was only a slight decrease in plaque count at higher concentrations.
This experiment demonstrates that the present invention allows cells that grow slowly, such as Mycobacterium tuberculosis.
This shows that it can be used to evaluate drug susceptibility of lucrosis. This assay
Can be performed easily, can be performed on low cell numbers, and drugs affect cells
Results can be obtained within 4 days, including the time required to produce Culture technology
Conventional drug sensitivity assays that require large numbers of cells and
It takes more than four weeks to get. Bactec system faster than conventional technology
Require large finished products of expensive equipment, but the method of the present invention requires only minimal equipment.
It is inexpensive, inexpensive, and more suitable for third world settings where tuberculosis is more common.
Therefore, the present invention also provides a method for evaluating the treatment effect on bacteria.
The method comprises:
i. Exposing the bacteria to treatment, then
ii. a The treated bacterial sample is treated with phage
Infection;
b inactivate external phage particles in the infected sample;
c In the presence of a second bacterium that doubles faster than the first bacterium
Culturing the inactivated sample; and
d Assess the degree of plaque formation and / or the degree of secondary bacterial growth.
Deserve
The number of surviving bacterial cells in a bacterial sample
Consisting of
The method of the present invention can be used to evaluate the effect of a composition on phage.
Can also be
a. Treating the phage particles with the composition;
b. Put the treated phage particles into the first bacterium that allows live phage
Infect;
c. Inactivates phage particles external to the infected first bacterial cell;
d. Faster than the first bacterium, preferably 2x, typically 4-10x
Culturing the inactivated cells in the presence of a second bacterium that doubles with
e. The degree of plaque formation in the cultured second bacterial cells and / or
Assess the extent of bacterial growth
Consisting of
In this application of the method of the invention, the extent of bacterial growth is determined by the extent of phage particles.
Indicates the effect of the first treatment or vice versa. If plaque does not form, first
Treatment kills or inactivates the phage particles, ie, to the first bacterial cell.
Interfered with their infection. Of these cells during the second bacterial culture stage.
Replication involves phage particles that kill secondary bacterial cells or interfere with their replication.
Did not release. The cultured second cells show uniform growth of the bacterial cells.
Exhibit a substantially uniform color or opacity. Kill or inactivate phage particles
If the composition was not effective in activating the phage particles,
Infects and protects against inactivating treatment of infected primary bacteria. Infected cells
When cultured in the presence of a second bacterium, the phage particles replicate and become infected with the primary cells.
Lysing the vesicles and infecting the second bacterial cell, resulting in plaque or second bacterial
Gives visually uneven growth. The degree of plaque or uneven growth is present
To give an indication of the number of phage particles that
Give an indication of the range of rates. This application of the method of the invention may not give a quantitative result
Potential, but may be subjected to other tests to determine the quantitative effect of the composition
Provide rapid initial screening techniques that can be used to identify candidate compositions
Offer.
Thus, in its broadest aspect, the present invention provides an approach for the first bacterium.
Provide a way to increase the response time of
a. Infection of the first bacterium with phage particles allowed by the first bacterium
Slush;
b. Treat infected bacteria to inactivate external phage particles
;
c. The treated bacteria are made permissive for the phage or its replica.
Faster than the first bacterium, preferably by a factor of two, typically four to ten times
Culturing in the presence of a doubling second bacterium; and
d. The degree of plaque formation in the cultured second bacterial cells and / or
Assess the extent of bacterial growth
Consisting of
─────────────────────────────────────────────────────
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U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
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