JPS60133899A - 寄生原虫用ヌクレオチドハイブリダイゼ−シヨン検査法 - Google Patents

寄生原虫用ヌクレオチドハイブリダイゼ−シヨン検査法

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JPS60133899A
JPS60133899A JP59169178A JP16917884A JPS60133899A JP S60133899 A JPS60133899 A JP S60133899A JP 59169178 A JP59169178 A JP 59169178A JP 16917884 A JP16917884 A JP 16917884A JP S60133899 A JPS60133899 A JP S60133899A
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dna
detection agent
mentioned
hybridization detection
vector
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JP59169178A
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ナデイア ノイゲラ
ポール リザルデイ
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Rockefeller University
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は種特異性の反復性の核DNAで作られている
ハイブリダイゼーション試薬を利用した寄生原虫のため
の生物学的試料の核酸のI・イブリダイゼーション検査
法に関する。この検査法の高い感度は血液や他の組織標
本の分析にとって適したものにしている。
背 景 高等動物の血流や組織に侵入し、そこで寄生的に生存す
る原生動物は宿主に重い病気を起すことがある。事実、
何世紀も人類を悩棟せた病気の多くは原生動物性の寄生
物によるものである。例えばアフリカの眠)病は一般に
吸血昆虫のツエツエ7々工にかまれることで伝播するれ
る。この属のもう一つの株であるTrypanoiom
abr+1c@l bruoeiは家畜に感染する。ウ
マ ウシブタに感染し死に至らしめる。カラアザールは
砂蝿によって伝播するLslghmania dono
vaniによって起されるひどい病気である。シャガス
病は熱帯地方に広く伝播しているが’l’、 eruz
iの感染が起っている。
これらの病気の診断のために鋭敏で迅速な検査法が必要
とされる。現在性われている方法は患者側々の寄生虫を
分離し、培養しているが時間がかがシ、時には信頼性に
欠ける( 0hanes +M、L、+ et al、
 Ann、 Trop、 M@d、 Paramito
l。
68 I307 (1974) iMartin、 ”
ml at al、+Protozoology 23
−;600(1978);Miles。
M、 A、、 at air Trans、 R,Bo
o、 Trop、 M@d。
Hyg、 74. 243(1979)iLainso
n、 Ro。
Trans、 R,Sea、Trop、 Msd、HF
g、+ 75 + 530(1981) ) 。Lsl
ghmania株による感染による病変部を直接検鏡に
よって寄生虫を検査するがこの方法はよシ深刻なタイプ
の病気を起こす株の同定まではできない。さらにトリパ
ノゾーマ属のような他の株は病変部にはそれら自体みら
れないし、従って敏感な血清学的な検査が必要である。
よシ高い信頼性をもった方法は大量に使うためにむずか
しい(蛍光免疫法)し他の微生物と交叉反応を示す(補
体固定法1凝集法)0それに加えて輸血の目的で血液が
集められるとき感染の高い地域で大きな健康問題が発生
している。血液は寄生虫のキャリヤーであるので、感染
した人からとった血液は知らぬうちに健全な人に移され
るだろう。特にシャガス病はその病気が風土病となって
いる国々の血液銀行にとって大きな問題となっておシ、
輸血によって感染が広まっていく多くの報告例がある。
これら寄生原虫の現在性われている検査法は血液中の寄
生虫を検出するのに特異性はなく感度もない。
そこで輸血に使われる血液を検査するために使えない。
家畜動物のこれら寄生原虫による農業における経済的損
害は莫大である。例えばTripanosomaebr
ueelの感染はもし発病の初期に処置されなければ、
その家畜は死に至る。感染に対する感度のよい診断検査
法は現使存在せず多くの動物が失われている6さらに人
にも動物にも薬物療法の効果を今は追うことができず、
従ってこの病気に不必要な治療がしばしば存在する。
Wlrth 、!:Pratt (Proo、 Nat
’l、 Aaad、 Sel。
USA 79 6999(1983))はLeishm
an1m寄生虫の検出に寄生虫の動原核DNAに対する
検出剤を使ってのハイブリダイゼーション検査法につい
て述べている。この方法は皮膚の病変部の寄生虫を生体
組成切片標本当J100O〜10000ケのレベルの感
度で検出する。この標本は感染した皮膚の一部にニトロ
セルロース膜を接触して移しとることによって集められ
た。
しかし、この方法は少数の寄生虫を検出するだけの感度
はなく寄生虫それ自体から精製されねばならない検出剤
を頼シにしている。それには実験室で大量にこの生物を
生育させる必要がある。その上、この方法はトリパノゾ
ーマが動原核をもつ唯一の寄生虫であるので、トリパノ
ゾーマ以外の寄生虫にまで広げられない。
よシ敏感な検査法がL*ighman1mやその他の寄
生原虫に対してめられているが、それらは高感度で特異
性があシ、従って感染の初期の診断に有効で重篤な病気
を起こすと思われる寄生虫の種類を同定して薬物療法を
評価したり、血液銀行の試料を検査する援けとなるもの
である。
染色体を溝成する二重鎖DNAの相補的な性質は細胞の
復製や遺伝情報の転写や翻訳に基本的役割をもっている
。実験室ではDNAの相補的な紐は容易に解離でき、そ
して適当な陽イオン濃度、温度、DNAa度や断片の大
きさ等の条件下で容易に再会合しうる。このDNAの相
補的な性質は遺伝的材料の高感度検査法の基本である。
例えば5outh@rn転写法は相補的なりNA鎖であ
るところのハイブリダイゼーシヨン検出試薬を使ってい
る。それと関連のあるNorthern転写法は相補的
なRNA試薬と結合するDNAの性質を利用している。
放射性元素かピオチンをつけたRNAかDNA!使う検
出装置が開発されている( Gardnet 、 L、
B1ot*ahniquesMareh Volume
 38 (1983) ;Lauger 、 P、R,
at al、、Proc、Nat’ 1.Aoad、8
cl、U8A、。
78.6633(1981))。
転写法の再現性と信頼性は一般に相補的な鎖がお互いを
認識する精度によっている。しかしながら、染色体の一
杢一本は数多くのヌクレオチド対を含んでいる。例えば
子ウシの染色体は3.2X10”のヌクレオチド対をも
っている( Mo0arthy+ B、 J、+ Pr
ogr、 Nueleia −AcidRes、 Mo
1. Biol、 4 、 129(1965))。一
つの鎖がその相補鎖を見つけ結合する確率は小さいもの
と思われる。しかしながら驚くべきことに、ある生物の
染色体ではDNAがくフ返し配列をしていて、それが染
色体全体の大きな割合を占めるとみなされることが見出
された( Br1tten。
R,J、 et al、、 0arn@gi@In5t
、 Wash、 YearBook+66、y3(te
67);1btd 65,73(1966))。
例えばマウスの染色体の10%は短かいヌクレオチド配
列の百方のコピーから成っている( Warlng、 
M、 at al、、 5alineer 154.7
91(1966))。他の多くの種属でもくシ返しDN
A要素を含んでいる( Br1tten et al、
、 5cience161,529(196B))。
転写ハイブリダイゼーション法がDNA配列を検出する
ので、次にもしくシ返し配列を認識する検査薬が得られ
れば検査法の感度と特異性が高められる。その上もしこ
のくシ返し配列が種に特異的であればそれを認識する検
査薬も特異的である。そのような種特異的なくシ返しの
核I)NA要素を含む寄生原虫がめられている。
要 約 この発明は哺乳動物の宿主からとった血液や他の標本中
の寄生原虫の検出法を提供している。
この方法は寄生虫のくり返しのある核DNA断片の核酸
のハイブリダイゼーションから成っている。この目的の
ために適当なベクターで種特異的なくり返しのある核の
要素をクローニングすることによってノーイゾリダイゼ
ーションの検出剤が調製される。この検出剤の感度をカ
スケードハイブリダイゼーションを可能にするために、
それをさらにクローニングすることによって増している
。この検査法はLIiahmanla属や’l’yyp
anosoml属のようなぶつうKみられるトリパノゾ
ーマの病気を起す原虫寄生物の検出に対してマラリアを
起こす原虫や他の哺乳動物の寄生微生物の検出と同様に
特異性が高く感度も高い。
明 細 我々は原虫寄生物が種特異的なくシ返しの核DNA断片
金もつことを発見した。
この発明は、これらの種特異的なくシ返しの核DNA断
片からつくられるハイブリダイゼーション検出剤による
核酸のハイブリダイゼーションから成る原虫寄生物の検
出法を提供している。
この発明は次の添付図によってよシ十分に理解されよう
第1図はT、 cru+ciのくシ返し断片の特異性を
説明している。
第2図はT、 eruziに感染したヒトの血液中の寄
生虫の検出を説明している。
第3図はアガロースゲル電気泳動によるクローン化され
たP、 folciparumのDNA挿入部の分析を
説明している。
第4図はクローンのpPFR−1とpPFR−5からの
くシ返しDNAのヌクレオチド配列を説明している。
第5図は点転写ハイゾリダイゼーション法を使った血液
試料からのP、 faletparum (D D N
 Aの検出を説明している。
DNAハイブリダイゼーション検出試薬の利用性この発
明で明らかにされた原虫寄生虫に特異的な反復性の核D
NA断片を含むクローンはロックフェラー大学(123
0York Avenue 。
New York、 New York 10021 
)に寄託されているo T、 crustとP’、 f
ilelparumに特異的な反復性根DNA断片を含
むこの発明に適したクローンも−American T
ype 0ulture 0oll*etion。
Bethesdi、 Marylandに寄託され次の
寄託番号をもっている。
クローン番号 人Too番号 pTo−N几El 40078 pT0 multi−NBJ 40G??pPFR=1
 39619 pPF几−539618 寄託は発表を可能にする目的だけのためで、この発明の
概念を寄託した特定の材料に限るつもシはない。
反復性の核DNA断片は寄生原虫から次のような方法で
分離した。
(、) 寄生虫のDNAを超音波処理によって平均の大
きさ1500〜2000塩基対にまで小さく切シ、それ
からアルカリで変性した。
(b)DNN人波液中和し、−重の@をOat 2.0
に再生した( Ba1ton et al、y 0ar
n@gie Inmt。
Wash、 Year Book+ 65 +78 (
19615))。
(e) 短時間に再生した(Oot 2.0)DN人画
分を残存している一重鎖DNAを分解するためS1ヌク
レアーゼで処理した。
(d) 反復性のDNFをに11novの DNAポリ
メラーゼlで処理することで末端の揃った平滑末端とし
、それからBamHl リンカ−に結合した( Dei
ning舎r、 P、 et al、、 J、 Mol
、 B1o1+151.17(1981))。このDN
Aは適当なベクター(pTJo 13またはpBR32
2)に結合され、反復性のnNAl1片のライブラリー
とするために使われる。このライブラリーは多くのレプ
リカとして貯えられる(フィルター当、Q 1000コ
ロニーを含ムニトロセルロースフィルター)0 (e) 同じ寄生虫からのDNA検出剤は寄生虫DNA
の全体のニック トランスレーション(2)Kよって作
られた。他の検出剤は他の寄生虫または興味のあるを椎
動物の宿主からとったDNN全全部ニックトランスレー
ジョン法で調製した。全DNAは最初の寄生虫からのク
ローンとの交差反応でスクリーニングされるべきである
(f) 反復性DN人クローンを含む同一の2イブシリ
−レプリカ(500〜10O0コロニー/フイルター)
は次のよりにハイブリッドされた。
すなわち □全く同じ寄生虫からの全DNAで標識をつけたもので
短時間(1時間)のハ イブリダイゼーションを最大の反復性 をもったクローンを同定するため用い る。
□関心のある他の寄生虫またはを椎動物の宿主からの標
識化したDNA”’C”最高の感度を得るためにハイブ
リダイゼー ションを完全に行わせる(24時間)。
(g)はじめの寄生虫で最大のハイブリダイゼーション
の信号を与えるクローンが選択された。
しかしこれらは交差反応は全く示さない。
缶)最終的に得られる検出剤がカスケードハイブリダイ
ゼーションを可能にさせるためにもし必要なら同種の反
復性DNAを別に添加するかまたは他の遺伝子からの反
復性のDNAを混合することによってクローンを修飾す
る。
0)混合した検出剤はまた核および/または動原核の反
復性DNA断片が縦に並んだ直線性の検査法を含ませる
ために作られる。
(j) この検出剤はT、 cruzl ’p P、 
falciparumにりいて述べられたものと同じハ
イブリダイゼーション検査法で検査された。
以上に概論した方法はLeisehmania bra
alliensis TL、 tropioL L、 
m5xlcana+ L、 donovani、 T、
 cruzi+T、 bruesi brt+o@i+
 T、 bruaei gamblenms。
Plasmodiutn faleiparumの寄生
虫に適用されるし、また他の寄生庫虫にも同様適用でき
るだろう。
開用の中の他の原虫寄生物や関連した属の反復性DNA
断片に同じような方法で単離される。
実施例はLelahmania mやTrypanos
oma属のトリパノゾーマ性の寄生虫の他にPlasm
odl F4、Babesia属の生物も含んでいるが
、それらに限定されない。例えばLeischman1
m寄生虫はり。
donovani、 L、 brastllensis
、 L、 tropicm、 L。
m5xlcanaを含むoTrypano@oma属は
5alivarian−マはT、 cru漠lを含んで
いる。
Wuohererla BaneyoftiとBrug
la malaylが属しているフイラリア性の寄生虫
やヒトのマンリアを起こす寄生虫P、 malarla
+ P、 vivaxも含まれる。哺乳動物によく見つ
けられる血液寄生虫や糞からのアメーノ々からとったD
NAも上記の方法またはこの分野で公知の他の方法で分
離され、本発明の検査法におけるハイブリダイゼーショ
ン検出剤として使われる。
T、 crustから分離した反復性根DNA断片はヌ
クレオチド配列について分析され、次のとおシであるこ
とがわかった。
0TOTTGOOOAOAOGGGTG中GOAOTO
GGOTILGATOGTTTTOGAG申odσG 
61T G OA T 0AOAOGTTG’I’01
GTOOAAATTTTTGTTTOOGATTGTG
AATGGTGGOLAATOGGAAAOAOT 0
TOTGTOAATATOTGTTTGOGTGTTO
ACA0AOTGGACA0CALAACAAOOCT
GAACTAT00GO′LrGCTTGGAGGAA
TTTCdLOGAGこのDNA断片は微細な変異をみ
せている。
しかしながら、この配列が個々の場所で5〜20%違っ
ている七いえどもそれはなおT、 eruzlにとって
種物異的なハイブリダイゼーション検出剤であシうる。
本発明のハイブリダイゼーション検出剤は、これらの変
異を含んでいることが理解されるべきである。
P、 falciparum D N Aの6ケの別々
のクローンをベクターとしてシラスミドpUO13を使
って分離した。pPFR−1からpPFR−6と命名さ
れたクローンは大兄280から1200塩基対(BP)
までの大きさの挿入部を含んでいる。
クローン化された挿入部は第1図にアガロースゲルにお
ける染色されたDNAのノ々ンドとして示されている。
第1表はクローン化した挿入部の各々の大兄の大きさを
示している。その表はまたクローン3 r 4 + 5
が同じ配列群に属していることを示している◇クローン
1,2.6は全てお互いに異っているし0群とも累って
いる。
0群のクローンが多いことは、それらがP。
falciparum の主要なくル返し断片を示すこ
とを示唆している。
クローンのpPFRりとpPFR−5のDNAは配列決
定された。第2図はpPFR−1の基本的なくシ返し単
位が51bp配列であpl一方pPF几−5ではくシ返
し単位が21bpであることを示している。くり返し単
位はわずかに不完全すなわち配列における微小なちがい
による多様性を示している。
第1表 pI’PR−1120OA pPFR−2800B pPF几−32800 p PFR−43200 pPFR−53400 *配列群の関係は6つの挿入部の全てからのDNAを含
む8outhern転写で夫々のクローンからの標識化
したDNAのハイブリダイゼーションによって決められ
た。
DNAの配列はこの学問分野ではよく知られている方法
で、化学的にか生物学的に合成される。この配列に相補
的なりNAと同じまたは相補的配列をもった几NAは同
様にして合成される。
反復性の部分のくル返しまたはその部分のさらに断片の
くり返しからなるDNA配列もつくられる。第3の可能
性は異った部分(a、b、e・・・)がa−a−a・・
・・・・b−b−b・川・・c−e−c・・・・・・の
ように縦列に反復する形で混合した断片のクローンを形
成することである。同様にマルチ−a1マルチ−b1マ
ルチ−Cのクローンが別個に形成され一つなぐ反応のと
きに混ぜられる。
放射性元素、特にNpをつけられたシビオチン化した場
合にははじめに分離した株のハイブリダイゼーション検
査法では天然のまたは合成の反復性DNAやRNAが有
効である。これらの反復性のDNA断片は構成的な遺伝
子ではなく、タンパクのような既知の構成的産物をコー
ドしているものでもないようである。
寄生原虫のためのハイブリダイゼーション検出剤は適当
なベクターで種物異的な核の反復性断片をり四−ニング
し、適当な標識でラベルすることによって調製される。
DNA断片が挿入され復製されるベクターが適切である
。そのようなベクターには、例えばE、eoliのシラ
スミド、フィラメント状のファージ、ラムドイドパクテ
リオ7アージ、コスミドや酵母のシャトルベクターなど
が含まれる。
この分野で知られる他のベクターも使われる。
特にシラスミドpUo13が望ましい。
DNAハイツリダイゼーション検査法の目的のためにク
ローンは放射性元素またはビオチンのような発色団で標
識される。そのクローンは例えば”P−deTPの存在
でDNAポリメラーゼでニツクトジンスレーションする
ことによって@*pで標識されよう(Botehan、
 M、l at all出出。
別の方法ではRNAノ−イゾリダイゼーションを利用す
る検査法で、反復性のDNAに相補的なRNAを結合し
て調製される。
適当ナプロそ一ター配列が関心の、iるDNAと結合さ
れ、標準的カクローニング技術を使ってH,coilの
ような適当な宿主において複製されよう。このDNAは
それからE、 coilから分離され、放射性標識また
はビオチン化されたRNA1産出するために几NAポリ
メラーゼと1nマi troでインキュベートされる。
例えばGr@eth、 M、 at if、(0嗜11
32.681(1983))の方法がくシ返しのある核
DNAに相補的なビオチン化几NAまたは放射活性をも
ったRNAを産出するために使われよう。
種4異的な核の反復性DNAt−含むノ・イブリダイゼ
ーション検出剤はさらに最終的にできる検出剤がDNA
/DN人ハイクリダイゼーションにおいてカスケードハ
イブリダイゼーションを可能にするために余分の反復性
DNAを付加することによって修正されよう。カスケー
ドハイブリダイゼーションの信号によって多重に連結し
fcDNAのネットワークを形作るために、この検査法
の感度は著しく増加した。カスケード信号をもったハイ
ブリダイゼーション検出剤はハイブリダイゼーションの
信号が増幅されるので、1ケの寄生虫はどに相当するD
NAを検出しうる。この感度の増大はこの試験法を感染
の初期の診断や血液銀行における検定に適したものにし
ているし、またすでに起こった感染に向けられる薬物療
法を追跡するのに有用である。
核酸のハイブリダイゼーション検査法 寄生原虫に対する検査は寄生虫を含むと思われ石生物試
料について行われる。例えば血液、生体組織片あるいは
汚れや洗濯物から得られる病変部の物質などが検査に適
し之試料である。
それが高感度であるために、この発明における方法は標
本当シエクの寄生虫が検出されるような血液に適用でき
る。
本発明の方法では生体組織片標本または生体液からフェ
ノール抽出で分離される寄生虫のD N A (Liz
ard1+ P、 at ml、+ M@thodsi
nBnmymology vol、 96 @生体膜″
Bds、 S。
F1*1sher and B、 F1eish@r 
i Acadetnie Pr*ss+N、Y、)やア
ルカリで効率よく可溶化されるような小さな組織切片や
生体液、寄生虫の培養試料などは点滴−転写法でニトロ
セルロースか遺伝子スクリーンのような類似の固体支持
体にスポットされる( Kafatos at al、
 Nueleic AoidResearch、 7.
1541(1979))。DNAを結合させた後ニトロ
セルロースまたは他の固体の支持体を放射性の検出剤と
その検出剤と結合したDNAの間の反応に適した条件下
で接触させる。例、tばニトロセルロースはノ・イブリ
ダイゼーション溶液(Kafatos・・t al・・
前出)の存在下に約46Cの適当な温度で約4ないし2
0時間反応される。そのニトロセルロースを液から取り
出し、洗ってそして放射性の検出剤が用いられたときは
X線フィルムと強化スクリーンを使ってラジオオートグ
ラフィーで露出させる0信号は約4〜24時間露出した
後、フィルムに暗いスポットとして観察される。検出剤
がビオチン化されている場合にはニトロセルロースはア
ビジン−酵素システムにさらされ、寄生虫のDNAfe
示す色のついたスポットが与られる。
検査法の特異性は他の寄生原虫を検出剤に接触させるこ
とによってテストされる。既知の寄生虫のDNAをもっ
た対照の試料を比較に同時に走らせる。
本発明は次のような例で説明されるがそれに限定される
ものではない。
実施例1 この例はT、 aruziからの反復性根DNA断片の
単離と同定を説明している。’I’、 aruziの・
pimamtigoteのDNAをいろいろな制限酵素
で切断した。88T1による消化は約200塩基対の密
着したAンドを作シ出し、それは寄生虫全体のDNAの
7ないし10%になった。88T■の切断部位に結合し
た195塩基対の領域を断片は含んでいるが、くシ返し
の配列の実際の長さはそれよフいくらか長いだろう。放
射性のくシ返し検出剤を使った8outh@rn転写分
析では少くともくシ返し断片のあるものは直列に並んだ
領域にあることが示された0このくり返しの断片はT、
 cruelの染色体では約100000回くシ返して
いるので、寄生虫のDNAの2コグ2ムの断片を検出で
きるハイブリダイゼーション検査法を基礎がここに出さ
れている。
配列はDNAの予期される温度安定性(Tm )をひき
出すために使える。90.40というTmは動原核のD
NAがもつと低いTmをもっていることが知られている
ので、このDNAが核起原のものであると同定される。
実施例2 この例はDNA/DNAハイゾリダイゼーションにおい
てカスケードハイブリダイゼーションの信号を産出する
ことのできるハイブリダイゼーション検出剤の調製と特
異性を説明している。
T、 crustからとったくシ返しの核DNA断片(
例1)は1.5%アガp−スゲルによる消化溶媒から分
離した後単離し、プラスミドpU013の中にクローン
化した( Vt・ira+ J−r@t al、+Go
ne 19.(1983))oクローンはpTONRE
(T、 CRUXSの核のくシ返し断片のプラスミド)
と命名された。他のクローンは一つではなくていくつか
の断片のコぎ−が含まれるよう作られた。これら新しい
クローンはpTO−multiNREと名づけられカス
ケードハイブリダイゼーションによって約40倍増幅さ
れるハイブリダイゼーション信号を作υ出すことができ
る。
ハイブリダイゼーションの検出剤は”P−dcTPの存
在下DNAポリメ2−ゼによるニックトランスレーショ
ンによってpTONRBをsiするによって組立てられ
(Botehan、 M、、 at al、上述)マイ
クログラム当フ1o”opMO比活性を示す。
このT、 aruzi検出剤は検査した8つのT、 a
ruzi株の全てとハイブリッドした。マウスやヒトの
DNAとのハイブリダイゼーションは陰性であった。
第1図はT、 crustのハイブリダイゼーション検
出剤の特異性を説明している。その検出剤はエピマステ
ィボートのT、 aruziを検出したかに対しては陰
性であった。
実施例3 この例はT、 eruziについての血液の検査を説明
している。
T、 oruziのDNA(フェノール抽出によって−
Cピマステイゴートから分離された)の点滴転写法(K
afatoa+ et al、前記)を使ってニトロセ
ルロース上にスポットされた。この技法は引用した文献
によく記述されているが、簡単に言えばアルカリ中でD
NAt−変性し、中和し、そして高濃度の塩(NaOJ
)の存在でニトロセルロース上にスポットすることを包
含している。T。
cra%lのDNAはO,Olng(30ケの生物に相
当する)から10ng(30,000ケの生物)までの
量で一連の標準量を準備するためにスポットされた。2
種類の実験用の試料もニトロセルロース上にスポットさ
れうる。(a)生体組織片または生体液からフェノール
抽出で得られるいかなる種類のD N A 、 (b)
アルカリで効率的に可溶化される(予めフェノール抽出
なしに)いかなる少量の組織標本生体液あるいは寄生虫
の培養試料。結合されるべき試料は直径約5閣のスイッ
トをニトロセルロースの上に一列に並べるB×12枠の
ハイシリドツト(Hybry −dot )装置(8c
hl*1chsr and 8ahuell、 Inc
、、 Ke@rs*、 N@wRamp壽hirs)を
使って好便に処理された。DNAの結合のあとニトロセ
ルロースを2時間加熱乾燥し、それからハイブリダイゼ
ーション液(3)ヲ含むプラスチックの袋に入れた。放
射性の検出剤PTONREI (例2から得られた)を
加え袋をシールし、そして4〜20時間適当な温度(4
6C)でインキエペートした。それからニドμセル四−
スを袋からとシ出し、数回低塩濃度のドデシル硫酸ソー
ダ溶液で洗った。最後にX線フィルムと強化スクリーン
で2ジオオートゲ2フイー的に露出した。4〜24時間
露出した後フィルムに黒にスポットとして信号が観察さ
れた。
pTo−NREプ2スミドによる検査法は約30ケの寄
生虫に相当するDNAを検出した。p’ro−マルチN
几E−j′、7スミドはハイブリダイゼーションの信号
がカスヶードハイゾリダイゼーション(多重に連結した
DNAネットワークの形成)によって約40倍に増幅さ
れるので、1ケの寄生虫に相当するDNAt−検出する
pTON几E検査法は種特異性である。異ったT、 e
ruzi株での検査ではテストした全ての株に陽性であ
った。この方法の感度は0.3 ccの血液のパックグ
ラウンドで1ケのT、 eruzi k検出するに十分
であることがわかった。T、 eruziに感染してい
ると思われる5人の患者の血液の検査の結果が第2図に
説明されている。5人の患者とも全て陽性のハイブリダ
イゼーションを示したが一方健常人の血液は陰性の結果
を与えた。
いて血液を検査するために使われる。血液、生体組織標
本や生体液がいがなる寄生原虫に対して実施例3の方法
によって検査されよう。
実施例8 この例は種特異的な反復性核DNAに相補的なビ、tr
−y化した几NAまたは放射性のRNAを作シ出す方法
を説明している。
サルモネラ菌のファージ8P6のプロそ一ター配列を含
むDNAの一部を問題としているDNAクローンと融合
する。この新しいDNAの作成は標準的なりローニング
技法を使ってE、 eoliO中で複製されうる。それ
からこのDNAはB、 coilがら分離され、RNA
ポリメラーゼ(サルモネ2のファージSP6がら得た)
とin vltroで反応され、放射性のあるいはビオ
チン化したRNAを作るために使われる。
実施例9 この実施例は特定の寄生原虫からのくシ返しのある核D
NA断片の種$M性が確立される方法を説明している。
1、 全DNAが問題としている寄生原虫から分離され
ニックトランスレーションによって標識された。他の寄
生虫からのDNAまたはを椎動物の宿主からのDNAが
同様にして分離され標識化された。
2、 寄生原虫からの〈シ返しのあるDNA断片が適当
なシフターの中でクローン化され、DNAの場所が明ら
かにされるようなライブラリーレプリカ全作るためにニ
トロセルロース膜の上に固定された。最初のレプリカは
同じ寄生虫からとった放射活性で標識したDNAで結合
された。第2のレプリカは他の寄生虫またはを椎動物の
宿主からの標識化したDNAと結合された。
3、 ハイブリダイズされたレプリカは標識されたDN
Aとのハイブリダイゼーションに対応する放射活性の場
所があられれてくるに十分な時間フィルムに対して露出
された。
4、 露出されたフィルムはレプリカにおいてクローン
のある場所に一致して重ね合わされ、揃えられた。
5、 多くの場所で両方のレプリカで発色がみられ種の
間で交叉反応を示した。しかしある場所は問題とする寄
生虫を含むレプリカのみで発色を示した。これが種特異
的DNAを示した。
6、 問題の寄生虫と最大のハイツリダイゼーション信
号を与えるが他の寄生虫や宿主とは反応しない種特異性
クローンを選択し、この寄生虫に対するハイゾリダイゼ
ーション検出剤として使った。
実施例10 この実施例は血液中のP、 falcipmrumを検
出するためのDN人ハイブリダイゼーション検出剤の使
用を説明している。
り四−ンのpPFR−1とpPFR=5が血液中にP、
 faleiparumの存在を検出するためにハイブ
リダイゼーション検査法に使われた。2つのDNAの混
合物がニックトランスレーションで標識され感染をうけ
た人とうけていない人の血液からフェノールで抽出され
たDNAを含んだニド四セルロース膜とハイブリダイズ
された。
量のわかったP、 falelparum D N A
が定量のために対照として使われた。第5図がこれらの
実験の結果を説明している。
DNAの標準はこの検査法の感度がP、falclpa
rumのDNAの約1 nHに相当することを示してい
る。
適切に最適条件を選ぶことによってこの検査法は0.1
nHのDNAを検出できるがそれは3.3×10aケの
寄生虫のDNA含量に相当する。もし寄生虫が肝臓から
出てきて赤血球に入ってからこの試験が行われるならば
その感度は感染した患者の血液の寄生虫を検出するのに
十分である。
典型的な血液寄生虫症はヒトでは非常に初期の段階で4
X10”りの寄生虫/ゴから急性期の4×10”ケの寄
生虫/dにまでになる。d当J) 5000ケの寄生虫
のレベルはハイブリダイゼーション検査法によって容易
に検出されようが、従来の血液の鏡検によって検出する
ことは本質的に不可能であろう(このレベルは106ケ
の赤血球当シ1ケの感染した赤血球に大兄相当する)。
光学顕微鏡による寄生虫症の計数と比べるとこの検査法
は約500倍高い感度を提供しておシ、熟練した観察者
を必要としない。この方法は特に抗P、 filelp
arum薬物療法をテストするのに適している。それは
まだ予後のワクチン接種試験における寄生虫症の測定に
理想的に適している。
我々はこれら2つの寄生虫の各々から得たクローンライ
ブラリーのコピーを含むニトロセルロースのフィルター
t−(相補的に)結合した。
実施例9に述べた方法を使って我々は種物異的なくり返
しの断片クローンを分離した。これらクローンは以後の
テストのために凍結された。
我々の所有するクローンは81oof at al、に
よって記述され(81oof+ et al、+ Nu
cleicAsid8Bes、11.3889(198
3))後に5loofDNAと命名され、参考品にもと
9入れられたものと同一のDNAe含む一つのクローン
を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
第1図はT、 aruziのぐシ返し断片の特異性を説
明している図である。 As ・Bs T、 eruzl Y株血流型孕106
ケの菌体数* A6−、 H6T、 aruziペルー株 血流型gM
l Q ’りの菌体数* 0rDa T、 cruzl ツラフエン株(7) x
 i −crステイゴ−) a 3X10’ケの菌体数 06”H6T、 cruziブラジル株のエビマスティ
ボートt= 3X10”ケの菌体数EB m F3 L
、 donovani 50 ngのDNAFr4・F
4 L、 troplea 50ngのDNAE5−F
s L、 brazilien+!ig 50 ngの
DNAE6°F6 L、 m@xieana 50 n
gのDNAG1からG5へ T、eruzlのDNA 
50μg、10μg+1ng+o、1ng、O,O1n
gH2T、 ovan@i FM 1.5 X 10’
ケの血流型Ha T、 equiperdumGll、
5X10’ケの血流型 H4T、 bruaa(brueei Qil、5X1
0’ケの血流型 H,T、 lewisi at1.5×l 01ケの血
流型H6T、 aongol*nio Qll、5X1
0’ケの血流型 *全血の転写 第2図はT、 erutlに感染したヒトの血液中の寄
生虫の検出を説明している図である。 A−1から5へ T、 crugiのDNA 50ng
。 10.1.O,1ng B−2,3正常なヒトからとった全血液300λ 01から05へ 急性のシャガス病患者からとった血液
300λ 1−A、に、(パラナから)ブラジル 2−B、B、(車名不明)ブラジル 3−8.P、O,(ゴイアス)ブラジル4−M、;r、
 a、(ミナスゲライス)ブラジル第3図はアガ四−ス
ゲル電気泳動によるクローン化されたP、 folei
parumのDNA挿入部の分析を説明している図であ
る。 クローン化した挿入部を遊離させるためにプラスミドの
DNAを制限酵素BcoRIとHlnd 1で切断した
。それからDNAを3%アガ四−スで夫々pPFR−2
、pPFR−3、pPFR−45pPF几−5、pPF
R−6t−分画した。レーン7はHa@lで切断したφ
XDNA (マーカーとなるDNA断片) 第4図はクローンのpPFR−1とpPFR−5からの
くり返しDNAのヌクレオチド配列を説明している図で
ある。 pPFR−1にクローン化された挿入部は約1200b
p の長さである。我々はそれぞれの末端の約200 
bpの配列をきめ、殆んど完全な51bpのく夛返しを
みつけた(矢印をみよ)。 挿入部は約340 bpの長さであシ、その中に挿入部
の一端に相当するl 29 bpの領域を示している。 第5図は点転写ハイゾリダイゼーション法を使った血液
試料からのP、 falciparumのDNAの検出
を説明している図である。 下に銘記した材料からとったDNAt=)ロセルロース
に結合し放射性のクローン化したDNA(二ツクトラン
スレークヨンによって標識化したpPFR−1とpPF
R−5のDNAの混合したもの)とハイゾリッド結合し
た。結合しなかった標識DNAを洗った後ニトロセルロ
ースをX線フィルムに接触させ2つの強化スクリーンを
使って16時間露出した。 A1からA4 ヘP、 fileiparumのDNA
 10ng、lng、0.1ng、O,OlngBl 
正常なヒトの血液からのDNA B2 1ngのP、 
falctparum D N Aを混合した正常なヒ
トの血液からのDNA、01から04とDlからD4、
P、 falclparumを含む血液の培養液10μ
ノからのDNA、点の強度は寄生虫症の計数とよい相関
を示している。 図面の79化(内容に変更なし) 23456 FlG、 1 FIG、 2 !2 4567 FIG、 3 l 2 3 4 手続補正書は式) ■、 事件の表示 昭和59年特許願第169178号 2、発明の名称 寄生原虫用ヌクレオチドハイブリ ダイゼーション検査法 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国、 1002] ニュー ヨー
ク。 ニュー ヨーク、ヨーク アヴエニュ 1230番地 名 称 ザ ロックフェラー ユニバーシティ代表者 
ロドニイー ダブリュー、ニコルス4、代理人 6、 補正の対象 (1) 明細書の「図面の簡単な説明」の欄(2) 図
面全回 7、 補正の内容 (1) 明細書第45頁第10行、第46頁第16行、
第47頁第9行及び第48頁第9行の「説明している図
」の記載をそれぞれ「説明しているX線写真Jと補正す
る。 (2)別添の通り図面の浄書(内容に変更なし。)を提
出する。 8、 添付書類の目録 図 面 1通

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1゜ 生物試料を寄生原虫のもつ種物異的な反復性の核
    DNAを認識する標識をつけたハイブリダイゼーション
    検出剤と接触し上述の寄生虫に結合した上述の標識化検
    出剤を検出することを含む上述のを推動物からの生物試
    料中の上述の寄生原虫を検出する方法。 2、 上述のハイブリダイゼーション検出剤が上述の種
    物異的な反復性の核DNAの全てまだは一部に対応する
    あるいは相補的なヌクレオチド配列をもつDNAまたは
    RNAを含む特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、 上述のハイブリダイゼーション検出剤が上述の寄
    生虫から分離されたDNAである特許請求の範囲第2項
    記載の方法。 4、上述のハイブリダイゼーション検出剤が化学的に合
    成される特許請求の範囲第2項記載の方法。 5、 上述のハイブリダイゼーション検出剤がその構成
    しているヌクレオチドから適当な酵素の存在で上述のヌ
    クレオチドの間で適当な反応条件下で合成される特許請
    求の範囲第2項記載の方法。 6、上述のハイブリダイゼーション検出剤が適当なベク
    ターにおいて上述の種物異的な反復性の核DNAの全て
    または一部に対応するあるいは相補的なヌクレオチド配
    置をもっているDNAまたは几NAを含む特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 7、 上述のベクターがB、 6o11のゾ2スミド、
    フィラメント状のファージ、ラムドイド ノマクテリオ
    ファージ、サルモネラのファージ、酵母からなる群から
    選ばれる特許請求の範囲第6項記載の方法。 8、 上述のベクターがサルモネラの5P67アージの
    プロモーターを含んでいる特許請求の範囲第7項記載の
    方法。 94 上述のE、 o01ムプラスミドがPUO13で
    ある特許請求の範囲第7項記載の方法。 10、上述のハイブリダイゼーション検出剤がカスケー
    ドハイゾリグイゼーションを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 11、上述のハイブリダイゼーション検出剤がT、 @
    ruziの核染色体のほぼ200塩基対の核DNAfi
    −認識することができるT、 cru+ciの検出のだ
    めの特許請求の範囲第1項記載の方法。 12、上述のハイブリダイゼーション検出剤が適当なベ
    クター中の上述のDNAまたはRNAを含む特許請求の
    範囲第11項記載の方法。 13、上述のベクターがE、 coilのプラスミドで
    ある特許請求の範囲第12項記載の方法。 14、上述のベクターがPUO13である特許請求の範
    囲第13項記載の方法。 15、上述のハイブリタ”イゼーション検出剤がPla
    smodium faleiparumの核染色体の中
    の約200塩基対の核DNA断片を認識することのでき
    るPlasmodlum falelparum の検
    出のための特許請求の範囲第1項記載の方法。 16、上述のハイブリダイゼーション検出剤が上述の適
    当なベクターの中のDNAまたはRNAを含んでいる特
    許請求の範囲第15項記載の方法。 17、上述のベクターがlij、 coilのプラスミ
    ドである特許請求の範囲第15項記載の方法。 18、上述のベクターがPUO13である特ff1l求
    の範囲fig17項記載の方法。 19、上述のハイブリダイゼーション検出剤が8ioo
    fのDNAt−認識できるT、 brueeigamb
    iens・の検出のための特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 20、寄生原虫の種物異的な反復性の核DNAを8識す
    るハイブリダイゼーション検出剤。 21、放射性元素または発色基で標識された特許請求の
    範囲第20項記載のハイブリダイゼーション検出剤。 22、上述の発色基がビオチンである特許請求の範囲第
    21項記載のハイブリダイゼーション検出剤。 23、ヌクレオチド配列が上述の寄生虫の種特異性の反
    復性の核DNAの全てまたは一部に対応するDNAを含
    む特許請求の範囲第20項記載のハイブリダイゼーショ
    ン検出剤。 244 上述のDNAが上述の寄生虫から分離した特許
    請求の範囲第23項記載のハイブリダイゼーション検出
    剤。 25、上述のDNAが化学的に合成される特許請求の範
    囲11g2:11項記載のハイブリダイゼーション検出
    剤。 26、上述のDNAが適当な酵素の存在で適当なヌクレ
    オチドの間での反応に適した条件下で上述のヌクレオチ
    ドから合成される特許請求の範囲第23項記載のハイブ
    リダイゼーション検出剤。 27、上述の寄生虫のもつ種物異的な反復性の核DNA
    の全部または一部の相補的配列をもっDNAまたはRN
    Aを含む特許請求の範囲第20項記載のハイブリダイゼ
    ーション検出剤。 28、 適当なベクターのもつ上述の種物異的な反復性
    の核DNAの全部または一部に対応するまたは相補的な
    ヌクレオチド配列をもつDNAまたはRNAを含む特許
    請求の範囲第20項記載のハイブリダイゼーション検出
    剤。 29、上述のベクターがE、 coil ニア”)スミ
    ド、アイ2メント状のファージ、2ムドイドパクテリオ
    フアージ、サルモネラ菌の7アージおよび酵母から選ば
    れる特許請求の範囲第28項記載のハイブリダイゼーシ
    ョン検出剤。 30、上述のベクターがサルモネラの8P67アージプ
    ロモーター金含む特許請求の範囲第29項記載のハイブ
    リダイゼーション検出剤。 31、上述のプラスミドがPUO13である特許請求の
    範囲第29項記載のハイブリダイゼーション検出剤。 32、上述のDNAtたは相補的なりN人或いはRNA
    が上述のベクターの中で縦列に並んでいる特許請求の範
    囲第31項記載のノ・イブリダイゼーション検出剤。 33.上述のベクターにおいて上述のDNAまたは相補
    的なDNA或いはRNAの反復性の断片を含む特許詰求
    の範囲第28項記載の71イゾリダイゼーション検出剤
    。 34. 上述の配列をした核の断片の全てまたは一部に
    相補的なPlasmodlum falciparum
    のDNAまたは几NAの約340または1200bpの
    配列をした核のDNA断片をもつDNAを含むPlaa
    modlum fal+iparum のためのハイブ
    リダイゼーション検出剤。 35. 適当なベクターにある特許請求の範囲第34項
    記載のハイブリダイゼーション検出剤。 36. 上述のベクターがB, ao11ゾラスミドで
    ある特許請求の範囲第35項記載のノ・イブリダイゼー
    ション検出剤。 37. pTONREとpT0−マルチNRBを含む特
    許請求の範囲第35項記載のハイゾリダイゼ−ション検
    出剤。 38. 上述の核のDNA断片が次の配列をもつ特許請
    求の範囲第34項記載のハイゾリダイゼ一ション検出剤
    ロ CT0TTGC0CACACGGGTG6LTGoA0
    T0a G 0 TTGA T O a T T T 
    T 0 G A G OIG G山G OLT oOA
    TOACACGTTGTO′lGT00AAATTTT
    TGTTTOOGATTGTGAATGGTGGCTA
    ATOGGAAAOAOTOTOTGTOAATATO
    TGTTTGOGTGTTOAO人OAO’I’GGA
    OAO0入:lA AOAAOOOTGAAOTATO
    OG6’LTGOTTGGAGGAATTTOG′lO
    GAG 39. 上述の配列が夫々の塩基対で約5ないし20%
    の小さな変異を示す特許請求の範囲第38項記載のハイ
    ゾリダイゼーショ冫検出剤。 40. 約340または1 2 0 0 bpの配列を
    した核の断片の全てまたは一部に相補的なPlasmo
    dlumfalciparum のDNAまたはRNA
    の上述の核DNA断片の配列の全てまたは一部をもつD
    NAt−含むPlasmodium fatal ar
    um−のための特許請求の範囲第20項記載のハイブリ
    ダイゼーション検出剤。 41. 適当なベクターにある特許請求の範囲第40項
    記載のハイツリダイゼーション検出剤。 42.上述のベクターがB. coilのプラスミドで
    ある特許請求の範囲第41項記載のハイゾリダイゼーシ
    ョン検出剤。 43. p P F R − 1とpPFR−6を含む
    特許請求の範囲第41項記載のハイブリダイゼーション
    検出剤。 44. 上述の核DNAの断片が次のような配列をもつ
    特許請求の範囲第40項記載のハイブリダイゼーション
    検出剤。 TGTOOTOOAGAOTTTTOTAOOAOTO
    GTAGAGTTTTO九GGTAO’rGTGAAO
    TGAOOTOO人GAOTGATOTOT人OAAT
    OOGTAGAGTTTOTVGGGTACTGTGA
    ACTGT00TOO人G人0TTTTOTAOOAO
    TOGTAGAGTTTO西GGTAOTGTGAAO
    TGAOOT00AGAOTGATOTOTAOAAT
    OOGTAGAGTTAOいらGGTAOTG’l’G
    AAOTGAOOT045. 上述の核のDNA断片が
    次の配列をもつ特許請求の範囲第40項記戦のハイブリ
    ダイゼ一ション検出剤。 TTTTAGGTTTA/GGGTTOAGGGTTT
    AGGGTTTA/GGGTTCAGGGTTTAGG
    TTTχ■ GGGTTOAGGGTTOAGGGTTOAGGGT
    TTAGGTTTA″GGGTTOAGGGTTTAG
    GTTV TAGGGTTOAGGGTTTAGGGTTTTOO
    91 46. 次のヌクレオチド配列をもうDNAOTOTT
    GOOOAOAOGGGTGδけGOAOTOGGO匂
    A’l’OGTT’l’TOGAGδいGδけGウGO
    ATCACA0GTTGT6回Too人人ATTTTT
    GTTTOOGATTGTGAATGGTGGCLAA
    TCIGGAAAOAOTOTOTGTOAATATO
    TGTTTGOGTGTTOAOAOAOTGGAOA
    OO小人CAACCCTGAACTATOCGOLTG
    0TTGGAGGAATTTO中GAG またはそれからの断片。 47、T、aruziから分離した特許請求の範囲第4
    6項記載のDNA。 48、 1n vitroで化学的または生化学的に合
    成された特許請求の範囲第46項記載のD N A 。 49、特許請求の範囲第46項記載のDNAに相補的な
    りNAまたはRN A 。 50、適当なベクターの中にある特許請求の範囲第46
    項記載のDNA0 51、次のヌクレオチド配列をもつDNATGTOOT
    OOAGAOTTTTOTAOOAOTOG■ TAGAGTTTTOTGGGTAOTGTG人AOT
    GAOOTOOAGAOTGATOTOTAOAATO
    OG■ TAGAGTTTOTGGGTAOTGTGAAOTG
    To 0TOOAGAOTTTTOTAOOAOTOG
    TAGAGTTTOTGGGTAOTGTGAAOTG
    AOOT00AGAOTGATOTOTAOAATOO
    GTAGAまたはそれからの断片。 許請求の範囲第51項記載のDNA0 53、inマ1troで化学的または生化学的に合成さ
    れる特許請求の範囲第51項記載のDNA054、特許
    請求の範囲第51項記載のDNAに相補的なりNAtた
    はRN A、 。 55、適当なベクターの中にある特許請求の範囲第51
    項記載のDNA0 56、次の配列をもつDNA ■ TTTTAGGTTTAGGGTTOAGG()TTT
    AG■ TA(’JGTTTAGGGTTOA、GGGTTTA
    GGTT■ TAGGGTTOAGGGTTTAGGGTTTTOO
    またはそれからの断片。 請求の範囲第56項記載のDNA0 58、in vitroで化学的または生化学的に合成
    されるDNA0 59、特許請求の範囲第56項記載のDNAに相補的な
    りNAまたはRNA0 60、適当なベクターの中にある特許請求の範囲第56
    項記載のD N A 。
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