KR100965289B1 - PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor - Google Patents

PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor Download PDF

Info

Publication number
KR100965289B1
KR100965289B1 KR1020080048148A KR20080048148A KR100965289B1 KR 100965289 B1 KR100965289 B1 KR 100965289B1 KR 1020080048148 A KR1020080048148 A KR 1020080048148A KR 20080048148 A KR20080048148 A KR 20080048148A KR 100965289 B1 KR100965289 B1 KR 100965289B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bordetella
pcr
primer
pertussis
seq
Prior art date
Application number
KR1020080048148A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090121968A (en
Inventor
오희복
강연호
정상운
이혜경
이광준
배송미
성화영
유재연
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020080048148A priority Critical patent/KR100965289B1/en
Publication of KR20090121968A publication Critical patent/KR20090121968A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100965289B1 publication Critical patent/KR100965289B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686Polymerase chain reaction [PCR]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Abstract

본 발명은 보르데텔라 근연종으로부터 보르데텔라 페르투시스( Bordetella pertussis)의 감별을 위한 PCR 기법 및 이를 위한 PCR 프라이머를 제공한다. 본 발명에 의하면 16S rDNA 유전자를 이용하여 설계된 16S-F2/R1(서열번호 2 및 서열번호 3) 프라이머 세트를 제공하여 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 포함한 보르데텔라 근연종으로부터 백일해 원인균인 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 신속, 정확하게 감별할 수 있다.The present invention provides a PCR method, and PCR primers therefor for the differential diagnosis of VOR to VOR to telra-to-Peer Systems (Bordetella pertussis) from telra relatives. According to the present invention, a 16S-F2 / R1 (SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3) primer set designed using the 16S rDNA gene was provided, and the pertussis causative organism from Bordetella myoma including B. holmesii . In Bordetella pertussis can be quickly and accurately differentiated.

백일해, PCR, 프라이머, 보르데텔라 페르투시스, 보르데텔라 홀메시 Pertussis, PCR, Primer, Bordetella Pertussis, Bordetella Holmesi

Description

16S rDNA 유전자를 이용한 보르데텔라 근연종으로부터 보르데텔라 페르투시스 감별을 위한 PCR 기법 및 이를 위한 PCR 프라이머{PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor}PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor}

본 발명은 보르데텔라 근연종으로부터 보르데텔라 페르투시스의 감별을 위한 PCR 기법 및 이를 위한 PCR 프라이머에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 16S rDNA 유전자를 이용하여 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 포함한 보르데텔라 근연종으로부터 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 신속, 정확하게 감별할 수 있는 PCR 기법 및 이를 위한 PCR 프라이머에 관한 것이다.The present invention relates to a PCR technique for the differentiation of Bordetella pertussis from the Bordetella related species and to a PCR primer therefor. More specifically, the present invention provides a PCR capable of rapidly and accurately discriminating Bordetella pertussis from Bordetella species, including Bordetella holmesii , using 16S rDNA gene. Techniques and PCR primers therefor.

백일해는 원인균인 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에 의해 인후부가 감염되어 발병되는 급성질환으로 유·소아에서 주로 발병되는 전염병이다. 감염 후에는 평균적으로 7일간의 잠복기를 거쳐 카타르기, 경해기, 회복기의 3단계 임상 증상을 나타내며 회복된다. 카타르기는 발병 후 1-2주간 지속하며 콧물, 결막염, 눈물, 경미한 기침, 미열 등의 가벼운 감기증세를 나타내고, 경해기는 발병 후 2주말부터 시작되어 약 2-4주간 지속하는데, 특징적인 발작성 기침이 1분 이상 지속하며 기침 끝에 구토와 점액성 가래를 동반하게 된다. 또한 기침에 의한 호흡곤란으로 청색증을 유발하기도 한다. 회복기는 경해기 이후 기침의 정도와 빈도가 1-2주에 걸쳐 점차적으로 감소하면서 회복되는 시기이다. 백일해에 의한 사망은 주로 호흡기계 합병증에 의한 것으로 알려져 있으며, 특히 폐렴은 백일해에 의한 사망 중 약 54%를 차지하는 중요 원인이다. 이외에 무기폐, 저산소증, 백일해 독소에 의한 급성 뇌증, 중이염, 구토에 의한 영양부족 및 탈수, 발작성기침에 의한 기흉, 탈장, 비출혈, 경막하출혈 등의 주요 합병증상을 나타낸다 (Chapter 8 Pertussis in VPD Surveillance Manual (3rd Edition), 2002, CDC).Pertussis is an acute disease caused by infection of the throat by B. pertussis, the causative bacterium, and is mainly an infectious disease in infants and young children. After infection, on average, seven days of incubation period, followed by the recovery of the three stages of clinical symptoms, catarrhal, mild, and recovery. Cataracts last for 1-2 weeks after onset and show mild cold symptoms such as runny nose, conjunctivitis, tears, mild cough and mild fever.Gyeonghaegi begins at the end of 2 weeks after onset and lasts about 2-4 weeks. It lasts for more than 1 minute and is accompanied by vomiting and mucus sputum at the end of the cough. Coughing respiratory distress may also cause cyanosis. The recovery phase is the period when the coughing and recovery frequency gradually decreases over 1-2 weeks. Pertussis deaths are known to be mainly due to respiratory complications, in particular pneumonia is a major cause of about 54% of pertussis deaths. Other major complications include acute encephalopathy, otitis media, otitis malnutrition and dehydration, pneumothorax caused by paroxysmal cough, hernia, nasal bleeding, and subdural hemorrhage (Chapter 8 Pertussis in VPD Surveillance) Manual (3rd Edition), 2002, CDC).

상기와 같이 백일해는 세균성 감염에 의한 호흡기 질환으로 특히 유아들에 있어 심각하다. 높은 백일해 발생률은 1980년대까지 보고됐으나(1,928,384건/년), 1940년대부터 시작된 백신화 운동에 의해 발생률은 점차 감소하였다. 그러나 1990 ~ 2000년에 미국, 네덜란드, 일본, 호주와 같은 백신화가 잘 되어 있는 국가에서 백일해의 국지적 발병증가가 보고됐다 (de Melker HE, Schellekens JFP, Neppelenbroek SE, Mooi FR, Rumke HC, Conyn-van Spaendonck MAE: Reemergence of pertussis in the highly vaccinated population of the netherlands: Observations on surveillance data. Emer Inf Dis, 2000, 6:348-357; de Melker HE, Conyn-van Spaendonck MAE, Rumke HC, van Wijngaarden JK, Mooi FR, Schellekens JFP: Pertussis in the netherlands: an outbreak despite high levels of immunization with whole-cell vaccine. Emer Inf Dis, 1997, 3:175-178; Mooi FR, van Loo IHM, King AJ: Adaptation of Bordetella pertussis to vaccination: A cause for its reemergence? Emer Inf Dis, 2001, 7:526-528). 비록 이러한 발병증가의 원인을 규명하기 위한 많은 노력이 있었지만, 아직까지 확실하게 확인되지 않았다. 따라서 초기단계에서 백일해의 국지적 발병증가를 방지하기 위해서는 진단 과정이 중요한 역할을 수행할 것이다. As mentioned above, whooping cough is a respiratory disease caused by bacterial infection, especially in infants. The high incidence of pertussis was reported until the 1980s (1,928,384 cases / year), but the incidence was gradually reduced by the vaccination movement that began in the 1940s. However, local outbreaks of pertussis have been reported between 1990 and 2000 in well-vaccinated countries such as the United States, the Netherlands, Japan and Australia (de Melker HE, Schellekens JFP, Neppelenbroek SE, Mooi FR, Rumke HC, Conyn-van). Spaendonck MAE: Reemergence of pertussis in the highly vaccinated population of the netherlands: Observations on surveillance data.Emer Inf Dis, 2000, 6: 348-357 ; de Melker HE, Conyn-van Spaendonck MAE, Rumke HC, van Wijngaarden JK, Mooi FR, Schellekens JFP: Pertussis in the netherlands: an outbreak despite high levels of immunization with whole-cell vaccine. Emer Inf Dis, 1997, 3: 175-178; Mooi FR, van Loo IHM, King AJ: Adaptation of Bordetella pertussis to vaccination: A cause for its reemergence? Emer Inf Dis, 2001, 7: 526-528. Although much effort has been made to determine the cause of this increase, it is not yet clear. Therefore, the diagnostic process will play an important role in preventing the local onset of whooping cough at an early stage.

현재 백일해의 실험실적 진단은 배양검사와 PCR검사가 유효한 검사방법으로 실시되고 있다 (Chapter 8 Pertussis in VPD Surveillance Manual (3rd Edition), 2002, CDC; WHO, Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis / Bordetella parapertussis, WHO/IVB/04.14, 2004). 보통, 진단의 확실한 표준은 배양에 의해 병원균을 확인하는 것이다. 그러나 일반적으로 백일해균은 성장속도가 다른 병원성 미생물에 비해 크게 느리며, 형성되는 균집락의 크기도 작다. 또한 가검물의 수송과정 등에서 원인균이 사멸할 가능성이 있기 때문에 백일해 진단업무에서는 PCR검사가 매우 중요하다. 특히 PCR 진단 검사는 수 시간 이내에 양성 및 음성 여부를 확인할 수 있어 배양검사에 비해 단시간에 결과를 확인할 수 있어 초기 판정에 중요하게 활용된다.Laboratory diagnosis of whooping cough is currently carried out with effective methods of culture and PCR (Chapter 8 Pertussis in VPD Surveillance Manual (3rd Edition), 2002, CDC; WHO, Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis / Bordetella parapertussis , WHO / IVB / 04.14, 2004). Usually, a clear standard of diagnosis is to identify pathogens by culture. In general, however, pertussis bacteria grow significantly slower than other pathogenic microorganisms, and the size of the colonies formed is small. In addition, PCR testing is very important in pertussis diagnosis service because causative organisms may be killed during transportation of specimens. In particular, the PCR diagnostic test can confirm positive and negative within a few hours, so the results can be confirmed in a short time compared to the culture test is important for the initial determination.

현재까지 상기 백일해 진단을 위한 다양한 진단용 프라이머 세트가 개발되어졌다. 이러한 프라이머 세트 중에서, IS481 인자에 대한 BP1/2 (Fry NK, Tzivra O, Li YT, McNiff A, Doshi N, Maple PA, Crowcroft NS, Miller E, George RC, Harrison TG: Laboratory diagnosis of pertussis infections: the role of PCR and serology. J Med Microbiol 2004, 53:519-525; van der Zee A, Agterberg C, Peeters M, Schellekens J, Mooi FR: Polymerase chain reaction assay for pertussis: simultaneous detection and discrimination of Bordetella pertussis and Bordetella parapertussis. J Clin Microbiol 1993, 31:2134-2140), 페르투시스 독소의 프로모터 영역에 대한 PTp1/p2 (Fry NK, Tzivra O, Li YT, McNiff A, Doshi N, Maple PA, Crowcroft NS, Miller E, George RC, Harrison TG: Laboratory diagnosis of pertussis infections: the role of PCR and serology. J Med Microbiol 2004, 53:519-525; Birkebaek NH, Heron I, Skjodt K: Bordetella pertussis diagnosed by polymerase chain reaction. APMIS 1994, 102:291-294; Houard S, Hackel C, Herzog A, Bollen A: Specific identification of Bordetella pertussis by the polymerase chain reaction. Res Microbiol 1989, 140:477-487), 포린(Porin) 유전자의 윗부분의 P1/2/3 들은 (Li Z, Jansen DL, Finn TM, Halperin SA, Kasina A, O'Connor SP, Aoyama T, Manclark CR, Brennan MJ: Identification of Bordetella pertussis infection by shared-primer PCR. J Clin Microbiol 1994, 32:783-789) 임상적인 적용에서 사용되는 일반적인 프라이머 세트이다. 특히 높은 민감도와 특이도에 의해, IS481 서열을 활용하는 BP 프라이머 세트는 가장 널리 사용되는 백일해 진단용 프라이머이다 (WHO, Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis / Bordetella parapertussis, WHO/IVB/04.14, 2004). To date, various diagnostic primer sets have been developed for diagnosing whooping cough. Among these primer sets, BP1 / 2 for factor IS481 (Fry NK, Tzivra O, Li YT, McNiff A, Doshi N, Maple PA, Crowcroft NS, Miller E, George RC, Harrison TG: Laboratory diagnosis of pertussis infections: the role of PCR and serology.J Med Microbiol 2004, 53: 519-525; van der Zee A, Agterberg C, Peeters M, Schellekens J, Mooi FR: Polymerase chain reaction assay for pertussis: simultaneous detection and discrimination of Bordetella pertussis and Bordetella parapertussis . J Clin Microbiol 1993, 31: 2134-2140), PTp1 / p2 for the promoter region of Pertussis toxin (Fry NK, Tzivra O, Li YT, McNiff A, Doshi N, Maple PA, Crowcroft NS, Miller E, George RC, Harrison TG: Laboratory diagnosis of pertussis infections: the role of PCR and serology.J Med Microbiol 2004, 53: 519-525; Birkebaek NH, Heron I, Skjodt K: Bordetella pertussis diagnosed by polymerase chain reaction. APMIS 1994, 102: 291-294; Houard S, Hackel C, Herzog A, Bollen A: Specific identification of Bordetella pertussis by the polymerase chain reaction. Res Microbiol 1989, 140: 477-487), P1 / 2/3 at the top of the Porin gene (Li Z, Jansen DL, Finn ™, Halperin SA, Kasina A, O'Connor SP, Aoyama T, Manclark CR, Brennan MJ: Identification of Bordetella pertussis infection by shared-primer PCR. J Clin Microbiol 1994, 32: 783-789). In particular, due to its high sensitivity and specificity, the BP primer set utilizing the IS481 sequence is the most widely used pertussis diagnostic primer (WHO, Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis / Bordetella parapertussis , WHO / IVB / 04.14, 2004).

그러나 BP 프라이머의 높은 민감도에도 불구하고 보르데텔라 홀메 시(Bordetella holmesii)의 교차반응성이 최근에 보고되었다. 더욱 상세하게는 최근에 알려진 바에 따르면 IS481 인자(IS481 element)는 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 뿐만 아니라 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)에도 존재하는 것으로 확인되었다 (Loeffelholz MJ, Thompson CJ, Long KS, Gilchrist MJ: Detection of Bordetella holmesii using Bordetella pertussis IS481 PCR assay. J Clin Microbiol 2000, 38:467; Poddar SK: Detection and discrimination of B. pertussis and B. holmesii by real-time PCR targeting IS481 using a beacon probe and probe-target melting analysis. Mol Cell Probes 2003, 17:91-98; Reischl U, Lehn N, Sanden GN, Loeffelholz, MJ: Real-Time PCR assay targeting IS481 of Bordetella pertussis and molecular basis for detecting Bordetella holmesii. J Clin Microbiol 2001, 39:1963-1966; Templeton KE, Scheltinga SA, van der Zee A, Diederen BMW, Kruijssen AM, Goossens H, Kuijper E, Claas ECJ: Evaluation of real-time PCR for detection of and Discrimination between Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, and Bordetella holmesii for clinical diagnosis. J Clin Microbiol 2003, 41:4121-4126). However, despite the high sensitivity of BP primers, Bordetella holmesii ) has recently been reported. More specifically, the IS481 element has recently been found to exist not only in B. pertussis but also in B. holmesii (Loeffelholz MJ, Thompson). CJ, Long KS, Gilchrist MJ: Detection of Bordetella holmesii using Bordetella pertussis IS481 PCR assay. J Clin Microbiol 2000, 38: 467; Poddar SK: Detection and discrimination of B. pertussis and B. holmesii by real-time PCR targeting IS481 using a beacon probe and probe-target melting analysis. Mol Cell Probes 2003, 17: 91-98; Reischl U, Lehn N, Sanden GN, Loeffelholz, MJ: Real-Time PCR assay targeting IS481 of Bordetella pertussis and molecular basis for detecting Bordetella holmesii . J Clin Microbiol 2001, 39: 1963-1966; Templeton KE, Scheltinga SA, van der Zee A, Diederen BMW, Kruijssen AM, Goossens H, Kuijper E, Claas ECJ: Evaluation of real-time PCR for detection of and Discrimination between Bordetella pertussis , Bordetella parapertussis , and Bordetella holmesii for clinical diagnosis. J Clin Microbiol 2003, 41: 4121-4126).

보르데텔라 홀메시(B. holmesii)는 1995년도에 발견되었으며 1998년도까지는 호흡기 질환과 관련이 없는 것으로 알려져 왔으나 1995-1998년도에 매사추세츠(Massachusetts)에서 백일해 유사증상을 나타내는 33인의 환자로부터 발견되어 호흡기질환과 관련되어 있는 것이 확인되었고(Yih WK, Silva EA, Ida J, Harrington N, Lett SM, George H: Bordetella holmesii-like organisms isolated from Massachusetts patients with pertussis-like symptoms. Emerg Infect Dis 1999, 5:441-443; Mazengia E, Silva EA, Peppe JA, Timperi R, George H: Recovery of Bordetella holmesii from patients with pertussis-like symptoms: use of pulsed-field gel electrophoresis to characterize circulating strains. J Clin Microbiol 2000, 38:2330-2333), 또한 비정형폐렴의 원인 미생물 중의 하나로서 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis ) 외에 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 포함시키고 있으며(Acta Pharmacologica Sinica, 24(12):1308-1313, 2003), 2005년도 ASM의 연례회의(annual meeting)에서 발표된 내용에 따르면, 버지니아주(Virginia)에서 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)에 의한 질환발생이 조사되어 발표되었고, 보르데텔라(Bordetella)의 9개 종 중에서 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)와 함께, 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica ), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis ), 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)가 인간과 다른 포유동물에서 호흡기감염과 관련되어 있다고 언급하고 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)는 최근에 발견된 인간의 기관지 감염과 관련된 종이라고 보고하고 있다(CLINICAL MICROBIOLOGY REVIEWS, 18(2):326-382, 2005). 따라서 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)는 인간의 호흡기질환과 매우 밀접한 관련이 있을 것으로 추정된다. Bordetella Holmesii was discovered in 1995 and has been known to be unrelated to respiratory disease until 1998, but was found in 33 patients with pertussis-like symptoms in Massachusetts in 1995-1998. Associated with the disease (Yih WK, Silva EA, Ida J, Harrington N, Lett SM, George H: Bordetella holmesii -like organisms isolated from Massachusetts patients with pertussis-like symptoms. Emerg Infect Dis 1999, 5: 441-443; Mazengia E, Silva EA, Peppe JA, Timperi R, George H: Recovery of Bordetella holmesii from patients with pertussis-like symptoms: use of pulsed-field gel electrophoresis to characterize circulating strains. Bordetella hall in addition 2330-2333), and Bordetella-to-Peer Systems (B. pertussis), Bordetella para-to-Peer Systems (B. parapertussis) as one of the causes of atypical pneumonia microorganisms: J Clin Microbiol 2000, 38 Messi has to include a (B. holmesii) (Acta Pharmacologica Sinica , 24 (12): 1308-1313, 2003), according to the information presented at the annual meeting of the ASM 2005 (annual meeting), in Virginia (Virginia) The occurrence of disease caused by Bordetella Holmesii was investigated and announced, along with Bordetella pertussis among 9 species of Bordetella, Bordetella Bronquicept Utica (B. bronchiseptica), Bordetella para-to-Peer systems (B. parapertussis), Bordetella hole mesh (B. holmesii) has stated that is associated with respiratory tract infections in humans and other mammals and Bordetella hole mesh (B. holmesii) recently bronchial sense of the human being found in And it has been reported to be associated with the paper (CLINICAL MICROBIOLOGY REVIEWS, 18 (2): 326-382, 2005). Thus Bordetella hole mesh (B. holmesii) is believed to be closely related to the human respiratory disease.

보르데텔라 홀메시(B. holmesii)는 보르데텔라 속의 한 종으로 16S rDNA 서열분석에서 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)와 가장 높은 유사성을 나타내었다 (Yih WK, Silva EA, Ida J, Harrington N, Lett SM, George H: Bordetella holmesii-like organisms isolated from Massachusetts patients with pertussis-like symptoms. Emerg Infect Dis 1999, 5:441-443). 진단 및 감별을 위한 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)의 특이적인 프라이머는 아직 보고되어 있지 않고, BP 프라이머가 현재 보르데텔라 홀메시(B. holmesii) 검출에 적용되고 있다 (WHO, Laboratory manual for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis/Bordetella parapertussis, WHO/IVB/04.14, 2004). Bordetella Holmesii is a species of the genus Bordetella that showed the highest similarity with B. pertussis in 16S rDNA sequencing (Yih WK, Silva EA, Ida J). , Harrington N, Lett SM, George H: Bordetella holmesii -like organisms isolated from Massachusetts patients with pertussis-like symptoms.Emerg Infect Dis 1999, 5: 441-443). Specific primers of Bordetella holmesii for diagnosis and differentiation have not been reported yet, and BP primers are currently being applied for detection of B. holmesii (WHO, Laboratory manual) for the diagnosis of whooping cough caused by Bordetella pertussis / Bordetella parapertussis , WHO / IVB / 04.14, 2004).

따라서 현재 백일해 검사에 있어 BP 프라이머세트(primer set)를 이용한 PCR 진단체계 하에서는 BP 프라이머에 대해 양성을 나타내는 검체에 대해서 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)의 위양성 여부를 확인할 필요가 있고, 또한 보르데텔라 홀메시 단독 감염에 의한 백일해 유사 병증에 대한 진단도 필요하다. 이러한 이유로 PCR 진단 단계에서 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)와 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 감별 진단할 수 있는 프라이머 내지 진단방법이 개발될 필요성이 있다. Therefore, under the PCR diagnostic system using the BP primer set for pertussis testing, it is necessary to confirm the false positive of Bordetella holmesii for the specimens that are positive for the BP primer. Diagnosis of pertussis-like disease caused by detella holmesh infection is also needed. For this reason, there is a Bordetella-to-Peer Systems (B. pertussis) and Bordetella hole mesh (B. holmesii) need to be able to differential diagnosis primer to diagnostic methods developed in the diagnostic PCR in step.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 16S rDNA 유전자를 이용하여 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 포함한 보르데텔라 근연종으로부터 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 신속, 정확하게 감별할 수 있는 PCR 기법 및 이를 위한 PCR 프라이머의 제공에 관한 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, Bordetella pertussis from the Bordetella cultivars including Bordetella holmesii using 16S rDNA gene The present invention relates to a PCR technique capable of quickly and accurately discriminating a) and a PCR primer for the same.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 16S-F2 프라이머(서열번호 2) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 검출용 PCR 프라이머 세트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a PCR primer set for detecting Bordetella pertussis consisting of 16S-F2 primer (SEQ ID NO: 2) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3). to provide.

본 발명은 16S-F1 프라이머(서열번호 1) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 보르데텔라 홀메시(B. holmesii) 검출용 PCR 프라이머 세트를 제공한다.The present invention provides a PCR primer set for Bordetella holmesii ( B. holmesii ) detection consisting of 16S-F1 primer (SEQ ID NO: 1) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3).

또한 본 발명은 상기 프라이머 세트들을 이용하여 PCR 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 또는 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 검출하는 PCR 방법을 제공한다.Also provides a PCR method for detecting the present invention is Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis) or Bordetella hole mesh (B. holmesii) comprising the steps of PCR amplification using the primer set do.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to the present invention.

본 발명자들은 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica ), 보르데텔라 힌지(B. hinzii ), 보르데텔라 홀메시(B. holmesii ), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis), 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)의 5종의 16S rDNA 서열을 NCBI GenBank로부터 내려받아 다중정렬(multiple alignment)에 의한 방법으로 정렬하고 서열에 차이를 나타내는 부분을 검색하였다.The inventors of the present invention are Bordetella bronchiseptica ( B. bronchiseptica ), Bordetella hinge ( B. hinzii ), Bordetella Holmesii ( B. holmesii ) , Bordetella parapertussis ( B. parapertussis), Bor Five 16S rDNA sequences of B. pertussis were downloaded from NCBI GenBank and sorted by a multiple alignment method, and the parts showing differences in the sequences were searched.

그 결과 도 1에서와 같이 661 과 782 번째 염기서열에서 각 계통(strain)을 구별할 수 있는 부분을 확인하였으며 이를 근거로 하여 다음과 같이 PCR 프라이머를 설계하여, 보르데텔라 홀메시(B. holmesii ) 및 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에 특이적인 프라이머와 다른 3종의 보르데텔라 종(Bordetella spp.)들을 구분할 수 있는 프라이머 조합을 구성하여 본 발명을 완성하였다. 표 1은 본 발명에 의해 설계된 PCR 프라이머들 및 특이적 조합을 나타낸다. As a result, as shown in FIG. 1, the strains of the 661th and 782th nucleotide sequences were identified. Based on this, PCR primers were designed as follows, and Bordetella Holmesii ( B. holmesii) was designed. The present invention was completed by constructing a primer combination capable of distinguishing primers specific to B. pertussis and three other Bordetella spp.) And Bordetella pertussis . Table 1 shows the PCR primers and specific combinations designed by the present invention.

설계된 Designed PCRPCR 프라이머들( Primers ( DesignedDesigned PCRPCR primersprimers )) 16S-F116S-F1 5'-AACTGCATTTTTAACTACCGA-3' (서열번호 1)5'-AACTGCATTTTTAACTACCGA-3 '(SEQ ID NO: 1) 16S-F216S-F2 5'-AACTGCATTTTTAACTACCGG-3' (서열번호 2)5'-AACTGCATTTTTAACTACCGG-3 '(SEQ ID NO: 2) 16S-R116S-R1 5'-ATCCTGTTTGCTCCCCACA-3' (서열번호 3)5'-ATCCTGTTTGCTCCCCACA-3 '(SEQ ID NO: 3) 16S-R216S-R2 5'-ATCCTGTTTGCTCCCCACG-3' (서열번호 4)5'-ATCCTGTTTGCTCCCCACG-3 '(SEQ ID NO: 4) PCRPCR 특이도( Specificity ( PCRPCR specificityspecificity )) B. B. holmesiiholmesii 16S-F1 x 16S-R116S-F1 x 16S-R1 B. B. pertussispertussis 16S-F2 x 16S-R116S-F2 x 16S-R1 B. bronchiseptica , B. parapertussis,
B. hinzii
B. bronchiseptica , B. parapertussi s,
B. hinzii

16S-F2 x 16S-R2

16S-F2 x 16S-R2

본 발명에 의해 상기와 같이 제작된 프라이머 세트들이 과연 목적하는 대로 각 균종의 감별이 가능한 지의 여부를 확인한 결과, 보르데텔라 홀메시(B, holmesii)를 검출하는 목적으로 설계된 16S-F1/16S-R1 프라이머 세트는 다른 균종에 대해서는 반응하지 않았다. 또한 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica)와 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis )의 검출을 위해 설계된 16S-F2/16S-R2 프라이머 세트는 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)와는 반응성을 나타내지 않았다. 이와 더불어 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 검출하기 위해 설계된 프라이머 세트인 16S-F2/16S-R1은 오직 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에서만 양성반응을 나타내었고, 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica)와 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis)에 대해서는 반응을 나타내지 않았다(도 3 참조). 16S-F1 / 16S- designed for the purpose of detecting Bordetella holmesii ( B, holmesii) as a result of confirming whether the primer sets produced as described above according to the present invention can be discriminated as desired. The R1 primer set did not respond to other species. Also Bordetella chevron kisep urticae (B. bronchiseptica) and Bordetella para-to-Peer system detecting the 16S-F2 / 16S-R2 primer set designed for the (B. parapertussis) is Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis ) Did not show reactivity. In addition, had only indicate a positive response Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis) a primer set of 16S-F2 / 16S-R1 is only Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis) is designed to detect, for VOR There was no response to B. bronchiseptica and B. parapertussis (see FIG. 3).

본 발명에 의해 설계된 백일해 진단에 이용될 수 있는 16S-F2/R1 프라이머 세트는 정제된 염색체 DNA를 PCR 주형으로 하였을 경우는 5 pg/reaction 까지 확인이 가능하며, 세포 부유액의 경우는 105 cells/ml의 농도까지 검출이 가능하였다 (도 4 및 도 5 참조). 또한 16S-F2/R1 프라이머 세트는 양성 및 음성의 임상검체에 시험한 결과 오직 백일해 양성환자의 임상검체에서만 양성반응을 나타내는 것으로 확인되어 임상검체에 대해서 적용이 가능함을 확인하였다(도 6 참조).16S-F2 / R1 primer set that can be used for diagnosing whooping cough designed by the present invention can be identified up to 5 pg / reaction using purified chromosomal DNA as a PCR template, and 10 5 cells / for cell suspension. Detection up to the concentration of ml was possible (see FIGS. 4 and 5). In addition, the 16S-F2 / R1 primer set was tested in the positive and negative clinical specimens only positive results in clinical specimens of pertussis positive patients confirmed that it can be applied to the clinical specimens (see Figure 6).

나아가 본 발명에 의한 상기 PCR 프라이머 세트들은 하나 이상의 조합으로 PCR 기법에 사용되고 키트에 포함될 수도 있어 호흡기 질환의 원인균들을 동시에 신속, 정확하게 검출 및 진단할 수 있다. Furthermore, the PCR primer sets according to the present invention may be used in a PCR technique in one or more combinations and included in a kit so that the causative agents of respiratory diseases may be detected quickly and accurately at the same time.

상술한 바와 같이, 본 발명은 16S rDNA 서열을 기반으로 설계된 보르데텔라 속의 5개 중요 종에 대한 진단 프라이머 세트를 제공하여 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis ), 보르데텔라 홀메시(B. holmesii ), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis ), 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica ), 보르데텔라 힌지(B. hinzii)를 PCR법에 의해 진단할 수 있는 효과를 도모할 수 있다. As described above, the present invention is to provide a diagnostic Vor primer set for the five species of the genus is important to telra telra Bor-to-Peer system Bor to telra hole mesh (B. pertussis), designed based on the 16S rDNA sequence (B . holmesii), Bordetella para-to-Peer systems (B. parapertussis), Bordetella chevron kisep urticae (B. bronchiseptica), Bordetella hinge (B. hinzii) to reduce the effects that can be diagnosed by PCR can do.

특히, 본 발명에 의한 16S 프라이머 세트(16S-F2/R1)는 종래의 BP 프라이머 세트와 달리 교차 반응성이 없어 보르데텔라 홀메시(B. holmesii) 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 신속, 정확하게 감별할 수 있는 효과가 있다.In particular, the 16S primer set (16S-F2 / R1) according to the present invention has no cross-reactivity unlike the conventional BP primer set, so that Bordetella Holmesii ( B. holmesii) and Bordetella pertussis ( B. pertussis ) can be distinguished quickly and accurately.

나아가, 본 발명에 의하면 생화학적 검사와 세포성 지방산 분석 등에 의한 동정 시험이 주로 행해지던 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)에 특이적인 프라이머 세트(16S-F1/R1)를 제공하여 임상에서 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 신속하게 동정할 수 있는 이점이 있다. Furthermore, according to the present invention, a primer set (16S-F1 / R1) specific to Bordetella holmesii, which has been mainly used for biochemical tests and cellular fatty acid analysis, has been provided. The advantage of quickly identifying Detella Holmesii is that have.

따라서 본 발명은 보르데텔라 속에 의해 발병되는 유사 호흡기 질환자의 호흡기 검체로부터 주요 원인균을 임상에서 신속, 정확하게 검출하고 진단할 수 있는 유용한 발명이라 할 것이다.Therefore, the present invention will be referred to as a useful invention that can quickly and accurately detect and diagnose the main causative organisms from the respiratory specimens of the similar respiratory disease caused by Bordetella genus.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지 에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

재료 및 방법 (Materials and methods ( MaterialsMaterials andand MethodsMethods ))

1. 균주1. Strain

본 발명에서 사용된 참조균주들은 보르데텔라 페르투시스(Bordetella pertussis; ATCC9797), 보르데텔라 홀메시(Bordetella holmesii ; ATCC 51541), 보르데텔라 파라페르투시스(Bordetella parapertussis ; ATCC15237), 보르데텔라 브론키셉티카(Bordetella bronchiseptica ; ATCC 31124) 등이다. 이러한 참조 균주 이외에 백일해 환자로부터 수집된 비인두흡입 임상검체가 확인시험에 사용되었다. The reference strains used in the present invention are Bordetella Peer-to-cis (Bordetella pertussis; ATCC9797), Bordetella hole mesh (Bordetella holmesii ; ATCC 51541, Bordetella parapertussis ; ATCC15237), Bordetella bronchiseptica ; ATCC 31124). In addition to these reference strains, nasopharyngeal inhalation clinical specimens collected from whooping cough patients were used for the confirmation test.

2. 2. PCRPCR 주형의 준비 Preparation of the template

4 보르데텔라(Bordetella) 종의 배양된 세포로부터 게놈 DNA를 정제하여 PCR 주형으로 사용하였다. 이를 위해 모든 참조균주들은 르간 로위(Regan-Lowe) 배지에서 세팔렉신(cephalexin) 없이 37℃에서 5-7일간 배양되었다. 배양 후, 균주세포를 긁어 모았고 게놈 DNA를 상업적인 킷트를 사용하여 제작자의 지시대로 분리하였다 (QIAmp DNA Mini Kitm QIAGEN). 4 Bordetella Genomic DNA was purified from the cultured cells of the species and used as a PCR template. To this end, all reference strains were incubated for 5-7 days at 37 ° C. without cephalexin in Regan-Lowe medium. After incubation, strain cells were scraped and genomic DNA was isolated using commercial kits as directed by the manufacturer (QIAmp DNA Mini Kitm QIAGEN).

임상검체를 위해서는 수집된 비인두흡입물을 직접 PCR 반응의 주형으로 사용하였다. 검체의 일부(0.5 - 1 ml)를 끓는 물에서 5분간 가열하였다. 그 다음 5분동안 15,000 rpm으로 원심분리한 후에, 상청액 1-2 ㎕를 PCR 주형으로 사용하였다.For clinical specimens, collected nasopharyngeal aspirates were used as templates for direct PCR reactions. A portion of the sample (0.5-1 ml) was heated in boiling water for 5 minutes. After centrifugation at 15,000 rpm for 5 minutes, 1-2 μl of supernatant was used as a PCR template.

3. 3. PCRPCR 프라이머primer

4개의 PCR 프라이머들은 5개 보르데텔라(Bordetella) 종 (B. holmesii , B. bronchiseptica, B. pertussis , B. parapertussis, B. hinzi)의 16S rDNA 서열로부터 설계하였다. 16S rDNA 유전자의 DNA 서열정보는 NCBI의 GenBank로부터 내려받았다. 이렇게 수집된 뉴클레오타이드 서열들은 MEGA 프로그램에 의한 다중정렬법을 사용하여 정렬하였고, 서로 다른 뉴클레오타이드를 포함하는 영역은 “Sequence Output” 프로그램을 사용하여 분석하고 PCR 프라이머들을 설계하였다 (도 1). 참조를 위해, BP 프라이머 서열 (BP1:5'-GAT TCA ATA GGT TGT ATG CAT GGT T-3'(서열번호 5), BP2:5'-TTC AGG CAC ACA AAC TTG ATG GGC G-3'(서열번호 6))은 출판된 논문으로부터 인용하였다(Reischl U et al. J Clin Microbial 39: 1963-6, 2001). Four PCR primers were designed from 16S rDNA sequences of five Bordetella species ( B. holmesii , B. bronchiseptica, B. pertussis , B. parapertussis , B. hinzi ). DNA sequence information of 16S rDNA gene was downloaded from GenBank of NCBI. The nucleotide sequences thus collected were aligned using multiple sorting by the MEGA program, and regions containing different nucleotides were analyzed using the “Sequence Output” program and PCR primers were designed (FIG. 1). For reference, the BP primer sequence (BP1: 5'-GAT TCA ATA GGT TGT ATG CAT GGT T-3 '(SEQ ID NO: 5), BP2: 5'-TTC AGG CAC ACA AAC TTG ATG GGC G-3' (SEQ ID NO: 5) No. 6) is cited from published papers (Reischl U et al. J Clin Microbial 39: 1963-6, 2001).

4. 4. PCRPCR 조건  Condition

표준반응혼합액(20 ㎕)은 2 ㎕의 10배 완충용액, 1 ㎕의 dNTPs 혼합액 (각 2.5 mM), 1 ㎕의 F-primer (10 pmol/㎕), 1 ㎕의 R-primer (10 pmol), 0.25 ㎕의 SP-Taq 폴리머라아제 (2.5 Unit/㎕), 1 ㎕의 주형 (정제된 게놈 DNA 혹은 세균부유액), 그리고 증류수를 첨가하여 전체를 20㎕의 반응액이 되도록 하였다. 16S 프라이머 세트를 위해서는, 5ng의 정제된 게놈 DNA들이 사용되었고, 디메칠설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)를 최종농도가 2.5% 되도록 반응혼합액에 첨가하였다. Standard reaction mixture (20 μl) contains 2 μl of 10-fold buffer, 1 μl of dNTPs mixture (2.5 mM each), 1 μl of F-primer (10 pmol / μl), 1 μl of R-primer (10 pmol) , 0.25 μl of SP-Taq polymerase (2.5 Unit / μl), 1 μl of template (purified genomic DNA or bacterial suspension), and distilled water were added to make a total of 20 μl of reaction solution. For 16S primer sets, 5 ng of purified genomic DNA was used and dimethylsulfoxide (DMSO) was added to the reaction mixture to a final concentration of 2.5%.

16S 프라이머 세트를 위한 온도조건은 35회의 98℃에서 10초간의 변성, 프라 이머 세트에 따른 64℃(16S-F1/R1) 또는 66℃(16S-F2/R1 및 16S-F2/R2)에서 15초간의 결합 및 신장단계로 2-스텝 PCR 조건을 적용하였다. BP 프라이머 세트의 경우는, 35회의 95℃ 5초간의 변성과 54℃ 10초간의 결합 및 신장단계를 수행하였다. Temperature conditions for the 16S primer set were 10 times denatured at 35 times 98 ° C, 15 at 64 ° C (16S-F1 / R1) or 66 ° C (16S-F2 / R1 and 16S-F2 / R2) depending on the primer set. Two-step PCR conditions were applied with the binding and stretching steps for a second. For the BP primer set, 35 cycles of 95 ° C. 5 seconds denaturation and 54 ° C. 10 seconds binding and stretching steps were performed.

실시예Example 1.  One. BPBP 프라이머primer 세트의  Set of B. B. holmesiiholmesii 와의 교차반응Cross-reaction with

BP 프라이머의 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)와 다른 2 Bordetella 종 (B. bronchisepticaB. parapertussis)에 대한 교차반응성을 본 발명에서 확인하였다. 도 2에 보여지는 바와 같이, 양성밴드는 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)와 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)의 두 레인 (레인 4 와 5)에서 동시에 나타났다. 그러나 B. parapertussis (레인 2)와 B. brochiseptica (레인 3) 들은 BP 프라이머 세트에 의해서는 검출되지 않았다. 따라서 백일해의 PCR 진단에서 현재 널리 이용되는 BP 프라이머 세트의 사용은 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)에 의한 위양성이 고려되어져야만 한다. The cross-reactivity of BP primers against B. holmesii and other 2 Bordetella species ( B. bronchiseptica and B. parapertussis ) was confirmed in the present invention. As shown in FIG. 2, the positive bands appeared simultaneously in two lanes (lanes 4 and 5) of Bordetella pertussis and B. holmesii . However, B. parapertussis (lane 2) and B. brochiseptica (lane 3) were not detected by the BP primer set. Therefore, the use of the BP primer set currently widely used in PCR diagnosis of pertussis should be considered false positive by Bordetella holmesii .

실시예Example 2. 2. PCRPCR 프라이머primer 세트의 설계 Design of sets

본 발명에서, 발명자들은 백일해의 PCR진단을 위한 새로운 프라이머 세트를 개발하기 위해서 16S rDNA 유전자를 고려하였다. 이를 위해 5개 주요 보르데텔라 종(B. pertussis , B. holmesii , B. bronchiseptica , B. parapertussis and B. hinzi)의 16S rDNA 서열을 NCBI의 GenBank로부터 수집하였고, 서열변이를 확인하기 위해서 다중정렬방법에 의해 정렬하였다. 그 결과 정렬된 집합체에서 661 번째 와 782 번째 염기서열의 두 위치에서 종에 따른 차이를 나타내었다. 본 발명자들은 바로 이 두 위치를 PCR 프라이머 설계를 위한 모티프로 선택하였고, 이를 근거로 4개의 새로운 프라이머들을 설계하였다. 표 1에 나타난 바와 같이 설계된 프라이머들은 그들의 3'-말단의 오직 하나의 뉴클레오타이드만이 다르다. In the present invention, the inventors considered the 16S rDNA gene to develop a new primer set for pertussis PCR diagnosis. To this end, five major Bordetella species ( B. pertussis , B. holmesii , B. bronchiseptica , B. parapertussis) and B. hinzi ) 16S rDNA sequences were collected from GenBank of NCBI, and sorted by multiple sorting method to identify sequence variations. As a result, there were species-specific differences in the two positions of the 661th and 782th nucleotide sequences in the aligned aggregates. We chose these two positions as motifs for PCR primer design, and based on this we designed four new primers. Primers designed as shown in Table 1 differ only in their 3'-terminal nucleotides.

실시예Example 3. 설계된 16S 3. 16S engineered PCRPCR 프라이머primer 세트의 특이도 Specificity of the set

위에서 언급한 바와 같이, 설계된 새로운 프라이머 세트의 특이도를 4개 Bordetella 종(B. pertussis , B. holmesii , B. parapertussis , B. bronchiseptica에 대해서 검사하였다. 특이적 증폭을 위해서, 이 4개 프라이머들의 조합들을 적용하였다. 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)에 대해서는 16S-F1/16S-R1 세트, 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에 대해서는 16S-F2/16S-R1, 다른 보르데텔라(Bordetella ) 종에 대해서는 16S-F2/16S-R2 세트를 사용하였다(표 1). 반응 후, 증폭된 표적 밴드는 1.5% 아가로즈 겔 전기영동에 의해 확인되었다. 그 결과, 프라이머 세트들의 조합을 이용하여 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis ), 보르데텔라 홀메시(B. holmesii ), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis ), 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica)의 특이적 증폭이 성공적으로 수행된 것을 확인할 수 있었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 양성 PCR 밴드는 오직 각각의 표적 종에서만 나타났다 (레인 2, 레인 5, 레인 11, 레인 12). 따라서 설계된 PCR 프라이머 세트들은 각각의 보르데텔라(Bordetella ) 종에 대해서 특이도를 나타내었다. As mentioned above, the specificity of the designed new primer set was examined for four Bordetella species ( B. pertussis , B. holmesii , B. parapertussis , and B. bronchiseptica ) For specific amplification, these four primers Combinations were applied: 16S-F1 / 16S-R1 set for B. holmesii, 16S-F2 / 16S-R1 for B. pertussis , other Borde telra used the 16S-F2 / 16S-R2 set for (Bordetella) species (Table 1). after the reaction, the amplified target band was confirmed by a 1.5% agarose gel electrophoresis. As a result, a combination of primer set Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis), Bordetella hole mesh (B. holmesii), Bordetella para-to-Peer systems (B. parapertussis), Bordetella chevron kisep urticae (B. bronchiseptica) using Confirm that the specific amplification of Was., A positive PCR band is only shown only in each of the target species (lane 2, lane 5, lane 11 and lane 12). Therefore, PCR primers are each Bordetella (Bordetella) designed species as shown in Fig. 3 Specificity was shown.

특히 16S-F2 와 16S-R1 프라이머들은 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 에 대해 적용되었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 양성 밴드는 오직 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis ) 샘플에서만 검출되었다 (레인 5). 그러나, 완화된 PCR 조건에서 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)의 샘플에서도 또한 비특이적 밴드가 검출되는 경우가 확인되었다. 따라서 16S-F2와 16S-R1 프라이머의 사용에서는 엄격한 PCR 조건이 필요하다. 이러한 이유로, DMSO를 반응혼합액에 최종농도가 2.5% 되도록 첨가하였다. In particular, 16S-F2 and 16S-R1 primers were applied for Bordetella pertussis . As shown in Figure 3, the positive band is only Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis), was detected only in samples (lane 5). However, it was also confirmed that nonspecific bands were also detected in samples of Bordetella holmesii under relaxed PCR conditions. Therefore, the use of 16S-F2 and 16S-R1 primers requires stringent PCR conditions. For this reason, DMSO was added to the reaction mixture to a final concentration of 2.5%.

실시예Example 4. 설계된 16S  4. Designed 16S PCRPCR 프라이머primer 세트의 민감도 Sensitivity of the set

보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에 대한 16S-F2/R1 프라이머 세트의 민감도를 정제된 게놈 DNA와 세포부유액을 이용하여 평가하였다. 고정된 PCR 조건하에서, 표적 밴드의 검출한계를 우선 정제된 게놈 DNA를 이용하여 검사하였다. 반응 후, 10개의 반응물들은 1.5% 아가로즈 겔에서 전기영동 되었고 증폭된 밴드는 UV 조사기(UV illuminator) 하에서 관찰되었다. 그 결과 도 4에 나타난 바와 같이, 게놈 DNA를 사용하였을 때, 검출한계는 5 pg/reaction 이었다 (도 4의 레인 2). The sensitivity of the 16S-F2 / R1 primer set to Bordetella pertussis was evaluated using purified genomic DNA and cell suspension. Under fixed PCR conditions, detection limits of the target bands were first examined using purified genomic DNA. After the reaction, 10 reactants were electrophoresed on 1.5% agarose gel and the amplified bands were observed under UV illuminator. As a result, as shown in Figure 4, when using genomic DNA, the detection limit was 5 pg / reaction (lane 2 of Figure 4).

세포부유액의 경우는, 104 ~ 1010 cells/mL의 세포부유액을 끓는 물에서 5분 동안 가열하였고, 5분 동안 15,000 rpm에서 원심분리되었다. 원심분리 후, 1㎕ 상청액이 주형으로 PCR 반응혼합액에 첨가되었다. 1.5% 아가로즈겔 전기영동 후, 증폭된 PCR 밴드는 UV 조사기로 관찰되었다. 그 결과, 도 5에 나타난 것처럼 본 발 명에 의한 16S rDNA 유전자의 검출한계는 세포 부유액에서 >105 cells/ml 이었다 (도 5의 레인 6). In the case of cell suspension, 10 were heated for 4-10 suspension 10 cells / mL of the cells in boiling water for 5 minutes, it was centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes. After centrifugation, 1 μl supernatant was added to the PCR reaction mixture as a template. After 1.5% agarose gel electrophoresis, the amplified PCR bands were observed by UV irradiator. As a result, as shown in Fig. 5, the detection limit of the 16S rDNA gene according to the present invention was> 10 5 cells / ml in the cell suspension (lane 6 in Fig. 5).

실시예Example 5. 임상검체에 대한 적용 5. Application to clinical specimens

임상검체에 대한 본 발명에 의한 16S 프라이머의 적용성을 평가하였다. 검체들은 2006년도에 백일해 의심환자로부터 수집된 비인두흡입물이었다. 이 검체들은 이미 BP 프라이머 PCR과 배양검사를 통해 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)에 대해 양성여부가 확인된 것들이다. 이들 검체는 상기 실시예 4의 세포부유액 실험과 같은 조건으로 열처리하고 16S-F2/R1 프라이머 세트로 PCR 한 후, 1.5% 아가로즈겔 전기영동 하여 UV 조사기로 관찰한 결과, 도 6에 나타난 것처럼, 모든 양성 검체들은 또한 16S-F2/R1 PCR 프라이머 세트에 의해 양성으로 확인되어졌다 (도 6, 레인 1-4). 따라서 새롭게 개발된 본 발명에 의한 16S-F2/R1 PCR 프라이머 세트는 백일해의 감염여부를 확인하는 실제 임상검체에 적용가능하다 할 것이다.The applicability of the 16S primers according to the invention on clinical specimens was evaluated. The samples were nasopharyngeal aspirates collected from suspected whooping cough in 2006. These samples have already been tested positive for B. pertussis by BP primer PCR and culture. These samples were heat treated under the same conditions as the cell suspension experiment of Example 4, PCR with a 16S-F2 / R1 primer set, and then observed with a UV irradiator by 1.5% agarose gel electrophoresis, as shown in FIG. 6, All positive samples were also confirmed positive by the 16S-F2 / R1 PCR primer set (Figure 6, lanes 1-4). Therefore, the newly developed 16S-F2 / R1 PCR primer set according to the present invention will be applicable to actual clinical specimens confirming the infection of pertussis.

도 1은 보르데텔라 홀메시(B. holmesii), 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis), 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 및 보르데텔라 힌지(B. hinzii)의 16S rDNA 서열의 다중정렬을 나타낸 도면.1 is a Bordetella hole mesh (B. holmesii), Bordetella chevron kisep urticae (B. bronchiseptica), Bordetella para-to-Peer Systems (B. parapertussi s), Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis ) And multiple alignment of 16S rDNA sequence of Bordetella hinge ( B. hinzii ).

도 2는 종래 기술에 의한 BP 프라이머 세트의 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)와 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis )에 대한 교차반응성을 나타내는 도면.Figure 2 is a Bordetella hole mesh (B. holmesii) of BP primer set according to the prior art and Bordetella Peer-to-cis a diagram showing the cross-reactivity of the (B. pertussis).

도 3은 본 발명에 의한 16S 프라이머 세트들(16S-F1/R1, 16S-F2/R1, 16S-F2/R2)을 이용한 각각의 보르데텔라 종(Bordetella spp.)들의 특이적 증폭을 나타낸 도면.3 shows specific amplification of each Bordetella spp. Using 16S primer sets (16S-F1 / R1, 16S-F2 / R1, 16S-F2 / R2) according to the present invention. .

도 4는 정제된 게놈 DNA를 이용하여 본 발명에 의한 16S 프라이머 세트(16S-F2/R1)에 의한 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)의 검출 민감도를 확인한 결과를 나타낸 도면.Figure 4 is a view of the check of the detection sensitivity of the Bordetella-to-Peer Systems (B. pertussis) by the 16S primer set (16S-F2 / R1) according to the invention using the purified genomic DNA results.

도 5는 세포부유액을 이용하여 본 발명에 의한 16S 프라이머 세트(16S-F2/R1)에 의한 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)의 검출 민감도를 비교한 결과를 나타낸 도면.5 is a Bordetella Peer-to-cis a diagram showing a result of comparing the detection sensitivity of (B. pertussis) by the 16S primer set (16S-F2 / R1) according to the present invention using a cell suspension liquid.

도 6은 임상검체에 본 발명에 의한 PCR 프라이머 세트(16S-F2/R1)를 적용한 결과를 나타낸 도면.Figure 6 is a view showing the results of applying the PCR primer set (16S-F2 / R1) according to the invention to a clinical sample.

<110> korea Center for Disease Control and Prevention <120> PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor <130> P11-080307-01 <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 1 aactgcattt ttaactaccg a 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 2 aactgcattt ttaactaccg g 21 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 3 atcctgtttg ctccccaca 19 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 4 atcctgtttg ctccccacg 19 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 5 gattcaatag gttgtatgca tggtt 25 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 6 ttcaggcaca caaacttgat gggcg 25 <110> korea Center for Disease Control and Prevention <120> PCR method for identification of Bordetella pertussis from          closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer          therefor <130> P11-080307-01 <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 1 aactgcattt ttaactaccg a 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 2 aactgcattt ttaactaccg g 21 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 3 atcctgtttg ctccccaca 19 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 4 atcctgtttg ctccccacg 19 <210> 5 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 5 gattcaatag gttgtatgca tggtt 25 <210> 6 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PCR PRIMER <400> 6 ttcaggcaca caaacttgat gggcg 25  

Claims (8)

16S-F2 프라이머(서열번호 2) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis) 검출용 PCR 프라이머 세트.16S-F2 primer (SEQ ID NO: 2) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3) Bordetella Peer-to-cis (B. pertussis), the detection primer set for PCR consisting of a. 16S-F1 프라이머(서열번호 1) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 보르데텔라 홀메시(B. holmesii) 검출용 PCR 프라이머 세트.16S-F1 primer (SEQ ID NO: 1) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3) Bordetella hole mesh (B. holmesii) detecting PCR primer sets consisting of. 16S-F2 프라이머(서열번호 2) 및 16S-R2 프라이머(서열번호 4)로 이루어진 보르데텔라 브론키셉티카(Bordetella bronchiseptica), 보르데텔라 파라페르투시스(Bordetella parapertussis) 또는 보르데텔라 힌지(Bordetella hinzii) 검출용 PCR 프라이머 세트.16S-F2 primer (SEQ ID NO: 2) and 16S-R2 primer (SEQ ID NO: 4) Bordetella chevron kisep urticae (consisting of Bordetella bronchiseptica ), Bordetella parapertussi s) or Bordetella hinge (Bordetella hinzii ) PCR primer set for detection. 제1항에 기재된 프라이머 세트를 이용하여 PCR 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보르데텔라 페르투시스(B. pertussis)를 검출하는 PCR 방법.A PCR method for detecting Bordetella pertussis comprising the step of amplifying by PCR using the primer set according to claim 1. 제4항에 있어서, 디메칠설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)를 반응혼합액에 최종농도가 2.5% 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein dimethylsulfoxide (DMSO) is added to the reaction mixture so that the final concentration is 2.5%. 제2항에 기재된 프라이머 세트를 이용하여 PCR 증폭하는 단계를 포함하는 것 을 특징으로 하는 보르데텔라 홀메시(B. holmesii)를 검출하는 PCR 방법.A PCR method for detecting Bordetella holmesii , comprising amplifying by PCR using the primer set according to claim 2. 제3항에 기재된 프라이머 세트를 이용하여 PCR 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보르데텔라 브론키셉티카(B. bronchiseptica), 보르데텔라 파라페르투시스(B. parapertussis) 또는 보르데텔라 힌지(B. hinzii)를 검출하는 PCR 방법.PCR amplification using the primer set of claim 3, characterized in that it comprises Bordetella bronchiseptica ( B. bronchiseptica ), Bordetella parapertussis ( B. parapertussi s) or Bordetella PCR method for detecting the hinge ( B. hinzii ). 다음 프라이머 세트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 PCR 프라이머세트를 포함하는 호흡기 세균인 보르데텔라 종 검출 및 진단용 키트;A kit for detecting and diagnosing Bordetella species, a respiratory bacterium comprising at least one PCR primer set selected from the group consisting of the following primer sets; (a) 16S-F2 프라이머(서열번호 2) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 PCR용 프라이머 세트;(a) a primer set for PCR consisting of 16S-F2 primer (SEQ ID NO: 2) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3); (b) 16S-F1 프라이머(서열번호 1) 및 16S-R1 프라이머(서열번호 3)로 이루어진 PCR용 프라이머 세트; 및(b) a primer set for PCR consisting of 16S-F1 primer (SEQ ID NO: 1) and 16S-R1 primer (SEQ ID NO: 3); And (c) 16S-F2 프라이머(서열번호 2) 및 16S-R2 프라이머(서열번호 4)로 이루어진 PCR용 프라이머 세트.(c) A primer set for PCR consisting of 16S-F2 primer (SEQ ID NO: 2) and 16S-R2 primer (SEQ ID NO: 4).
KR1020080048148A 2008-05-23 2008-05-23 PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor KR100965289B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080048148A KR100965289B1 (en) 2008-05-23 2008-05-23 PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080048148A KR100965289B1 (en) 2008-05-23 2008-05-23 PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090121968A KR20090121968A (en) 2009-11-26
KR100965289B1 true KR100965289B1 (en) 2010-06-23

Family

ID=41604838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080048148A KR100965289B1 (en) 2008-05-23 2008-05-23 PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100965289B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107338286A (en) * 2017-06-05 2017-11-10 深圳市儿童医院 Primer combination of probe, PCR reaction solutions, kit and its application

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Clinical Infection Diseases, Vol.26, pp.389-392 (1998)
J Clin Microbil., Vol.43:5, pp.2516-2519 (2005)
J. of Clinical Microbilogy, Vol.42:2, pp.847-849 (2004)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107338286A (en) * 2017-06-05 2017-11-10 深圳市儿童医院 Primer combination of probe, PCR reaction solutions, kit and its application

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090121968A (en) 2009-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Di Pinto et al. A collagenase-targeted multiplex PCR assay for identification of Vibrio alginolyticus, Vibrio cholerae, and Vibrio parahaemolyticus
Tjhie et al. Direct PCR enables detection of Mycoplasma pneumoniae in patients with respiratory tract infections
Johnson et al. Detection and identification of Bartonella species pathogenic for humans by PCR amplification targeting the riboflavin synthase gene (ribC)
Pillai et al. Application of IS900 PCR for detection of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis directly from raw milk
Olvera et al. Update on the diagnosis of Haemophilus parasuis infection in pigs and novel genotyping methods
US8044184B2 (en) Probe and primer for tubercle bacillus detection, and method of detecting human tubercle bacillus therewith
Kumar et al. Rapid detection of Mannheimia haemolytica in lung tissues of sheep and from bacterial culture
US20130005595A1 (en) Primer And Probe For Detection Of Mycobacterium Intracellulare, And Method For Detection Of Mycobacterium Intracellulare Using The Same
JP5990099B2 (en) Assay to determine molecular risk assessment of complex multibacterial samples suspected of containing EHEC
Cloud et al. Description of a multiplex Bordetella pertussis and Bordetella parapertussis LightCycler® PCR assay with inhibition control
Rajeev et al. Evaluation of multiple genomic targets for identification and confirmation of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis isolates using real-time PCR
JP5076894B2 (en) Primer and probe for detecting mycobacterium kansasi, and method for detecting mycobacterium kansasi using the same
Rzewuska et al. Characterization of Rhodococcus equi isolates from submaxillary lymph nodes of wild boars (Sus scrofa), red deer (Cervus elaphus) and roe deer (Capreolus capreolus)
US20100233717A1 (en) Methods for detecting toxigenic microbes
US6355435B1 (en) Methods for detecting and enumerating Campylobacter jejuni in environmental samples and for identifying antibiotic-resistant strains
Paton et al. Methods for detection of STEC in humans: an overview
US7960106B2 (en) Diagnostic method and products useful therein
CN110468223B (en) Primer, probe, kit and method for detecting nucleic acid of mycoplasma pneumoniae and bauxiella based on dUTP/UNG method
JPH07274975A (en) Nucleic acid sequence specific to mycobacterium kansasii
Tsai et al. Detection of viable enterohemorrhagic Escherichia coli O157 using the combination of immunomagnetic separation with the reverse transcription multiplex TaqMan PCR system in food and stool samples
KR100965289B1 (en) PCR method for identification of Bordetella pertussis from closely related Bordetella species using 16S rDNA and PCR primer therefor
Kaur et al. Investigation of brucellosis in cattle and buffaloes by conventional and molecular assays
Wu et al. Development of a real-time PCR for the detection of pathogenic Leptospira spp. in California sea lions
Mohamed et al. Molecular and bacteriological diagnosis of Mycoplasma species infection in camels at Taif Governorate, Saudi Arabia
Wang et al. Construction of a one-step multiplex real-time PCR assay for the detection of serogroups A, B, and E of Pasteurella multocida associated with bovine pasteurellosis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant