KR102070914B1 - Method for improving efficiency of detecting microorganisms by FISH - Google Patents

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Abstract

FISH를 통한 미생물 검출 효능의 향상 방법에 관한 것이다. 일 양상에 따른 방법은 시료 내 미생물의 고정화 및 투과화 효율을 향상시킬 수 있으므로, 종래 방법에 의해 FISH 분석이 어려운 그람양성균을 포함하는 대부분의 미생물을 효율적으로 분석할 수 있다. The present invention relates to a method for improving microbial detection efficacy through FISH. Since the method according to one aspect may improve the efficiency of immobilization and permeation of microorganisms in a sample, most microorganisms including Gram-positive bacteria, which are difficult to analyze by FISH, may be efficiently analyzed.

Description

FISH를 통한 미생물 검출 효능의 향상 방법{Method for improving efficiency of detecting microorganisms by FISH}Method for improving efficiency of detecting microorganisms by FISH}

FISH를 통한 미생물 검출 효능의 향상 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving microbial detection efficacy through FISH.

전세계적으로 병원성 미생물이 수계 및 인간에 감염되어 많은 질병을 일으키고 있어 문제가 된다. 종래 미생물을 검출하기 위한 대표적인 방법은 세포배양법과 유전자 검출법인 중합효소연쇄반응법(PCR)이다. 그러나, 세포배양법은 병원성 바이러스와 비병원성 바이러스를 분리하여 동정하기 위한 방법으로 세포병변효과(Cytopathic Effect; CPE)가 일어나는 여부에 의해 판단하기 때문에 일반적으로 세포병변효과가 보일 때까지는 1~4주 정도의 오랜 시간이 필요하다. 따라서, 세포배양법은 유해 미생물이 존재하는가를 판단하여 그 대비책을 마련하는 데는 효용가치가 떨어진다. 또한, 유전자 진단법의 하나인 중합효소연쇄반응법은 적은 양의 DNA나 RNA를 증폭시키는 방법으로 민감도, 특이성, 신속성이 세포배양법에 비해 매우 뛰어나 세포배양법의 단점을 극복할 수 있지만, 핵산의 특정 위치를 증폭해야 하기 때문에 검출 대상 미생물의 정보를 알아야 한다. 따라서, 미지의 미생물을 검출하기에는 한계점이 존재한다. Pathogenic microorganisms worldwide cause infections in water and humans, causing many diseases. Representative methods for detecting conventional microorganisms are polymerase chain reaction (PCR), a cell culture method and a gene detection method. However, since cell culture is a method for separating and identifying pathogenic and non-pathogenic viruses, it is generally judged based on whether a cytopathic effect (CPE) occurs or not. It takes a long time. Therefore, the cell culture method is less effective in determining the presence of harmful microorganisms to prepare a countermeasure. In addition, the polymerase chain reaction method, which is one of the gene diagnosis methods, is a method of amplifying a small amount of DNA or RNA, and thus the sensitivity, specificity, and rapidity are superior to the cell culture method. Since it is necessary to amplify the information of the microorganism to be detected. Thus, there are limitations to detecting unknown microorganisms.

이러한 문제점을 해결하기 위해 형광 인 시츄 혼성화(Fluorescene in situ hybridization: FISH) 방법이 사용되고 있다. FISH는 핵산 프로브에 형광물질을 부착하여 형광 현미경을 통해 미생물을 검출할 수 있는 기술로, 핵산 프로브를 세포 내 염기서열에 결합시키기 위해서는 세포의 고정화(fixation) 및 투과화(permeabilization) 과정이 필요하다. 일반적으로 세포의 고정화, 투과화에는 에탄올이나 파라포름알데히드 등이 사용되는데, 종래 획일적인 처리 방법에 의할 경우 세포의 종류나 특징에 따라 프로브가 세포 내로 들어가는 효율이 상이하므로 FISH 효율이 크게 달라진다. 특히, 주요 질병을 일으키는 스테필로코커스(Staphylcoccus)나 스트렙토코커스(Streptococcus)를 포함하는 그람양성균의 경우, 다른 종류의 미생물에 비해 세포벽이 더 두꺼워서 일반적인 프로토콜에 의해서는 FISH 효율이 저하되는 단점이 있다.Fluorescene in situ hybridization (FISH) method is used to solve this problem. FISH is a technology that can detect microorganisms through fluorescence microscopy by attaching fluorescent material to nucleic acid probes. In order to bind nucleic acid probes to nucleotide sequences, cell fixation and permeabilization processes are required. . In general, ethanol or paraformaldehyde is used for immobilization and permeation of cells. In the conventional monolithic treatment method, FISH efficiency is greatly changed because the efficiency of entering a probe into a cell varies depending on the type and characteristics of the cell. In particular, a stereo Philo Rhodococcus (Staphylcoccus) or a disadvantage that when the Gram-positive bacteria comprising the Streptococcus (Streptococcus), the cell wall than in other types of microorganisms is more thick to decrease the FISH efficiency by a common protocol that causes the main disease.

따라서, FISH 효율을 향상시켜 다양한 종류의 미생물을 검출할 수 있는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for development of a method capable of detecting various kinds of microorganisms by improving FISH efficiency.

일 양상은 FISH 과정에서 미생물의 고정화 및/또는 투과화 효율을 향상시킴으로써 FISH 분석 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.One aspect provides a method for improving FISH assay efficiency by enhancing the efficiency of immobilization and / or permeation of microorganisms in the FISH process.

일 양상은 미생물을 포함하는 시료에 20 내지 25%(v/v) 에탄올을 처리하는 단계; 및 상기 시료에 95 내지 100%(v/v) 메탄올을 처리하는 단계를 포함하는 FISH 분석의 효율을 향상시키기 위한 방법을 제공한다.One aspect includes treating 20-25% (v / v) ethanol to a sample comprising microorganisms; And treating 95 to 100% (v / v) methanol to the sample.

본 명세서에서, 상기 "시료(sample)"는 생체 시료, 환경 시료, 또는 식품 시료를 포함할 수 있다. In the present specification, the "sample" may include a biological sample, an environmental sample, or a food sample.

상기 생체 시료는 생체내 또는 시험관내로부터 수득한 생물학적 조직 또는 체액 기원의 시료를 포함하는 생물학적 대상체로부터 수득한 시료를 지칭할 수 있다. 상기 생체 시료는 사람을 포함하는 포유동물로부터 단리된 체액 (예를 들어, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 객담 또는 소변), 기관, 조직, 분획, 및 세포일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 또한, 생체 시료로부터의 추출물, 예를 들어, 생물학적 유체 (예를 들어, 혈액 또는 소변)으로부터의 항체, 단백질 등을 포함할 수 있다. The biological sample may refer to a sample obtained from a biological subject including a sample of biological tissue or bodily fluid origin obtained in vivo or in vitro. The biological sample may be, but is not limited to, body fluids (eg, blood, plasma, serum, saliva, sputum or urine), organs, tissues, fractions, and cells isolated from a mammal, including a human. It may also include extracts from biological samples, such as antibodies, proteins, and the like, from biological fluids (eg, blood or urine).

상기 환경 시료는 수질 시료 또는 토양 시료를 포함할 수 있다.The environmental sample may include a water sample or a soil sample.

상기 시료는 미생물, 예를 들어 B. subtilis, S. aureus, S. epidermidis와 같은 그람양성균, E. coli, P. aeruginosa, S. typhimurium와 같은 그람음성균이 포함된 것일 수 있다.The sample may include microorganisms such as Gram-positive bacteria such as B. subtilis , S. aureus , S. epidermidis, and Gram-negative bacteria such as E. coli , P. aeruginosa , and S. typhimurium .

상기 미생물은 박테리아, 바이러스, 곰팡이균, 진균, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있고, 구체적으로는 그람양성균을 포함하는 것일 수 있다. 종래 FISH 분석을 통한 미생물의 검출에 있어서, 공지된 방법에 의한 그람양성균 고정화 및 투과화가 충분하지 않았기 때문에 그람양성균의 검출 효율이 좋지 않았다. 그러나, 일 양상에 따른 방법에 따르면 그람양성균을 포함하는 모든 미생물에 대한 고정화, 투과화 효과가 우수하다.The microorganism may include bacteria, viruses, fungi, fungi, or combinations thereof, and specifically may include gram-positive bacteria. In the detection of microorganisms through conventional FISH analysis, the detection efficiency of Gram-positive bacteria was not good because the Gram-positive bacteria immobilization and permeation by the known method were not sufficient. However, according to the method according to one aspect is excellent in the immobilization, permeation effect on all microorganisms including Gram-positive bacteria.

상기 방법에서, 상기 미생물의 고정화 및 투과화 정도를 증가시킴으로써 FISH 분석의 효율을 증가시키는 것일 수 있다. In this method, it may be to increase the efficiency of the FISH assay by increasing the degree of immobilization and permeation of the microorganism.

본 명세서에서 상기 "미생물의 고정화(fixation)"는 미생물에 프로브를 결합시키기 위해 미생물 내부 환경을 고정하는 것을 지칭할 수 있고, 상기 "미생물의 투과화(permeabilization)"는 미생물에 프로브가 유입되도록 미생물을 투과 가능한 상태로 만드는 것을 지칭할 수 있다. 일반적으로, FISH 분석에서 미생물의 고정화 및/또는 투과화는 4% 파라포름알데히드, 50% 콜드 에탄올이나 70% 에탄올 등에 의해 수행되지만, 일부 그람음성균이나 대부분의 그람양성균을 고정화 및 투과화 하기에는 충분하지 않다. 그러나, 일 양상에 따른 방법에 따르면 종래 방법과 같이 4% 파라포름알데히드, 50% 콜드 에탄올이나 70% 에탄올 등을 사용하지 않고도 그람양성균을 포함하는 대부분의 미생물을 효과적으로 고정화 및 투과화할 수 있으므로 FISH 분석 효율을 증가시킬 수 있다.In the present specification, the "fixation of microorganisms" may refer to fixing the microorganism internal environment in order to bind the probes to the microorganisms, and the "permeabilization" of the microorganisms may refer to the microorganisms so that the probes are introduced into the microorganisms. It may refer to making the permeable state. Generally, in FISH analysis, the immobilization and / or permeation of microorganisms is performed by 4% paraformaldehyde, 50% cold ethanol or 70% ethanol, but not enough to immobilize and permeate some gram-negative bacteria or most gram-positive bacteria. not. However, according to the method according to one aspect, FISH analysis can be effectively immobilized and permeable to most microorganisms including Gram-positive bacteria without using 4% paraformaldehyde, 50% cold ethanol or 70% ethanol as in the conventional method The efficiency can be increased.

상기 방법은 미생물을 포함하는 시료에 약 20 내지 25%(v/v) 에탄올을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 에탄올은 약 20 내지 25%(v/v), 예를 들어, 약 20 내지 24.5%(v/v), 또는 약 20 내지 24%(v/v)의 농도일 수 있다. The method may comprise treating about 20-25% (v / v) ethanol to a sample comprising the microorganism. The ethanol may be at a concentration of about 20 to 25% (v / v), for example about 20 to 24.5% (v / v), or about 20 to 24% (v / v).

상기 방법에서, 에탄올을 약 1분 내지 60분 동안, 예를 들어, 약 2분 내지 50분, 약 3분 내지 40분, 약 4분 내지 30분, 또는 약 5분 내지 20분, 또는 약 10분 동안 처리하는 것일 수 있다. 에탄올을 너무 짧은 시간 동안 처리하는 경우, 미생물의 고정화, 투과화가 일어나기에 충분하지 않을 수 있고, 에탄올을 너무 긴 시간 동안 처리하는 경우, 미생물이 손상되어 분석하기 어려울 수 있다. In the method, ethanol is used for about 1 minute to 60 minutes, for example about 2 to 50 minutes, about 3 to 40 minutes, about 4 to 30 minutes, or about 5 to 20 minutes, or about 10 May be for minutes. If ethanol is treated for too short a time, it may not be sufficient for immobilization and permeation of the microorganism, and if ethanol is treated for too long, the microbe may be damaged and difficult to analyze.

상기 방법에서, 에탄올은 상온에서 처리되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the above method, ethanol may be treated at room temperature, but is not limited thereto.

상기 방법은 시료에 약 95 내지 100%(v/v) 메탄올을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 메탄올은 약 95 내지 100%(v/v), 약 96 내지 100%(v/v), 약 97 내지 100%(v/v), 약 98 내지 100%(v/v), 또는 약 99 내지 100%(v/v) 농도일 수 있다.The method may include treating about 95-100% (v / v) methanol to the sample. The methanol may be about 95-100% (v / v), about 96-100% (v / v), about 97-100% (v / v), about 98-100% (v / v), or about 99 To 100% (v / v) concentration.

상기 방법에서, 메탄올을 약 약 1분 내지 60분 동안, 예를 들어, 약 2분 내지 50분, 약 3분 내지 40분, 약 4분 내지 30분, 또는 약 5분 내지 20분, 또는 약 10분 동안 처리하는 것일 수 있다. 에탄올을 너무 짧은 시간 동안 처리하는 경우, 미생물의 고정화, 투과화가 일어나기에 충분하지 않을 수 있고, 에탄올을 너무 긴 시간 동안 처리하는 경우, 미생물이 손상되어 분석하기 어려울 수 있다. In the process, methanol is added for about 1 minute to 60 minutes, for example about 2 to 50 minutes, about 3 to 40 minutes, about 4 to 30 minutes, or about 5 to 20 minutes, or about May be for 10 minutes. If ethanol is treated for too short a time, it may not be sufficient for immobilization and permeation of the microorganism, and if ethanol is treated for too long, the microbe may be damaged and difficult to analyze.

상기 방법에서, 메탄올은 상온에서 처리되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the above method, methanol may be treated at room temperature, but is not limited thereto.

상기 방법에서, 에탄올을 처리하는 단계 이후에 메탄올을 처리하는 단계를 포함하는 경우 미생물의 고정화 및/또는 투과화 효율이 향상되어 FISH 분석 효율이 향상될 수 있다.In the above method, when the step of treating methanol after the step of treating ethanol, the efficiency of immobilization and / or permeation of the microorganism may be improved to improve the FISH analysis efficiency.

상기 방법에서, 1X PBS(phosphate buffered saline), 생리식염수(saline), 또는 1X TBS(tris buffered saline)를 처리하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 PBS, 생리식염수, 또는 TBS는 전 단계에서 처리한 메탄올을 제거하기 위한 용액이라면 그 종류에 제한되는 것은 아니다. 상기 PBS, 생리식염수, 또는 TBS의 처리는 1회, 또는 2회 이상 반복하여 수행하는 것일 수 있다.In the above method, the method may further include treating 1 × phosphate buffered saline (PBS), saline (saline), or 1 × tris buffered saline (TBS). The PBS, saline, or TBS is not limited to the type as long as it is a solution for removing the methanol treated in the previous step. The treatment of the PBS, saline, or TBS may be to be performed once, or repeatedly two or more times.

상기 방법에서, 미생물의 고정화 및 투과화 이후에 프로브를 혼성화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 프로브를 혼성화시키는 단계는 당업계에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어, 포름아마이드, SSC(saline sodium citrate) 버퍼, 혼성화 용액을 처리하는 단계에 의해 수행될 수 있다.In the method, the method may further include hybridizing the probe after immobilization and permeation of the microorganism. Hybridizing the probe may be performed by methods known in the art, for example, by treating formamide, saline sodium citrate buffer, hybridization solution.

일 구현예에서, 상기 혼성화 용액은 15% (v/v) 탄산 에틸렌(Ethylene Carbonate), 20%(v/v) 덱스트란 황산(Dextran sulfate), 600 mM NaCl, 및 10 mM 시트르산염(citrate)을 포함할 수 있으나, 당업자가 각 성분의 농도를 적절한 범위로 선택할 수 있음은 자명하다. 상기 혼성화 용액은 pH 6.0 내지 pH 6.5, pH 6.1 내지 pH 6.3, 또는 pH 6.2일 수있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment, the hybridization solution is 15% (v / v) Ethylene Carbonate, 20% (v / v) Dextran sulfate, 600 mM NaCl, and 10 mM Citrate. It may include, but it is obvious that those skilled in the art can select the concentration of each component in an appropriate range. The hybridization solution may be pH 6.0 to pH 6.5, pH 6.1 to pH 6.3, or pH 6.2, but is not limited thereto.

상기 포름아마이드, 또는 SSC 버퍼를 처리하는 단계는 상온에서 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The step of treating the formamide or SSC buffer may be performed at room temperature, but is not limited thereto.

상기 혼성화 용액을 처리하는 단계는 약 40 내지 50℃, 약 42 내지 48℃, 약 43 내지 47℃, 약 44 내지 46℃, 또는 약 45℃에서 수행되는 것일 수 있다.The step of treating the hybridization solution may be performed at about 40 to 50 ℃, about 42 to 48 ℃, about 43 to 47 ℃, about 44 to 46 ℃, or about 45 ℃.

상기 "프로브"는 미생물의 일부, 예를 들어, 미생물의 표면에 발현된 다당체, 미생물 내 유전물질(DNA, RNA 등), 미생물의 단백질에 결합하는 항체, 앱타머, DNA, RNA, PNA(Peptide Nucleic Acid), 올리고사카라이드, 펩티드 또는 단백질을 지칭할 수 있다. The "probe" is a part of the microorganism, for example, a polysaccharide expressed on the surface of the microorganism, genetic material (DNA, RNA, etc.) in the microorganism, antibodies, aptamers, DNA, RNA, PNA (Peptide) that binds to the protein of the microorganism Nucleic Acid), oligosaccharides, peptides or proteins.

상기 프로브는 검출 가능한 표지물질로 표지된 것일 수 있다. 상기 표지물질은 형광물질, 발색물질, 또는 화학발광물질일 수 있고, 상기 표지물질로 표지됨으로써 미생물을 시각화(또는 이미징)하고 미생물을 검출할 수 있다.The probe may be labeled with a detectable label. The labeling material may be a fluorescent material, a coloring material, or a chemiluminescent material, and may be labeled with the labeling material to visualize (or image) the microorganism and detect the microorganism.

상기 형광물질은 FAM, VIC, HEX, Cy5, Cy3, SYBR Green, DAPI, TAMRA, FITC, RITC, 로다민, 프루오르다이트(Fluoredite), 프루오르프라임 (FluorePrime), 및 ROX로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형광물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 형광물질로 표지된 프로브를 사용하면, 각각의 형광 시그널의 변동에 의해, 단순 이미징만으로 혼성화와 해리를 용이하게 확인할 수 있다. The fluorescent material is selected from the group consisting of FAM, VIC, HEX, Cy5, Cy3, SYBR Green, DAPI, TAMRA, FITC, RITC, Rhodamine, Fluoredite, FluorePrime, and ROX It may include one or more fluorescent materials, but is not limited thereto. Using a probe labeled with such a fluorescent substance, hybridization and dissociation can be easily confirmed only by simple imaging due to variations in respective fluorescent signals.

상기 발색물질은 호스래디쉬 퍼옥시다아제(horse radish peroxidase: HRP), 알칼리 포스파타제(Alkaline Phosphatase: ALP), β-D-갈락토시다제(β-D-galactosidase: β-Gal)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The coloring material may include horse radish peroxidase (HRP), alkaline phosphatase (ALP), β-D-galactosidase (β-Gal) However, the present invention is not limited thereto.

상기 화학발광물질은 GFP, 루시페린 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The chemiluminescent material may include GFP, luciferin, but is not limited thereto.

상기 방법에서, 혼성화된 프로브로부터 방출되는 신호를 검출하는 단계는 당업계에 알려진 방법, 예를 들어 조직화학, 면역조직화학, 면역형광, 발색 계내 혼성화, FISH 등에 의해서 수행될 수 있다. In this method, detecting the signal emitted from the hybridized probe may be performed by methods known in the art, for example, histology, immunohistochemistry, immunofluorescence, in situ hybridization, FISH and the like.

미생물과 혼성화된 프로브로부터 방출되는 신호가 존재하는 부분의 신호와 그 이외의 부분의 신호를 비교함으로써 미생물의 존재 유무나 미생물의 종류를 결정할 수 있다. 또한, 미리 알고 있는 농도의 미생물을 포함하는 표준 시료를 이용해 비교함으로써 시료 내 포함된 미생물의 농도를 구할 수 있다.The presence or absence of the microorganism and the type of the microorganism can be determined by comparing the signal of the portion where there is a signal emitted from the hybridized microbe with the signal of the other portion. In addition, the concentration of the microorganisms contained in the sample can be obtained by comparison using a standard sample containing the microorganisms at a known concentration.

일 양상에 따른 방법은 시료 내 미생물의 고정화 및 투과화 효율을 향상시킬 수 있으므로, 종래 방법에 의해 FISH 분석이 어려운 그람양성균을 포함하는 대부분의 미생물을 효율적으로 분석할 수 있다. Since the method according to one aspect may improve the efficiency of immobilization and permeation of microorganisms in a sample, most microorganisms including Gram-positive bacteria, which are difficult to analyze by FISH, may be efficiently analyzed.

도 1은 종래 방법에 의해 S. aureus를 FISH 분석한 사진이다.
도 2는 종래 방법에 의해 E. coli를 FISH 분석한 사진이다.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 S. aureus를 FISH 분석한 사진이다.
Figure 1 is a FISH analysis of S. aureus by the conventional method.
Figure 2 is a FISH analysis of E. coli by the conventional method.
Figure 3 is a FISH analysis of S. aureus by the method of the present invention.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 하나, 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 제한하고자 함이 아니다. 아래 기재된 실시예들은 발명의 본질적인 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변형될 수 있음은 당 업자들에게 있어 자명하다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, which are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that the embodiments described below may be modified without departing from the essential gist of the invention.

비교예Comparative example 1: FISH 분석을 통한  1: through FISH analysis S. S. aureusaureus of 검출 detection

비교예 1은 미생물을 검출하기 위한 종래의 FISH 프로토콜을 이용한 방법이다. Comparative Example 1 is a method using a conventional FISH protocol for detecting microorganisms.

1.1 검출 장치의 세척1.1 Cleaning of the detection device

미생물 검출 장치로 20 x 40 x 0.2 mm의 직사각형 PDMS(polydimethylsiloxane) 채널인 미세유체채널을 사용하였다. 미세유체채널의 세척을 위해, 시린지 펌프 혹은 공압 펌프를 이용하여 미세유체채널의 주입부에 99.9%(v/v) 에탄올을 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 증류수를 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 1X PBS(Phosphate Buffered Saline)를 10 μl/분의 속도로 10분 동안 순서대로 흘려주어 소자를 세척하였다.As a microbial detection apparatus, a microfluidic channel, which is a rectangular PDMS (polydimethylsiloxane) channel of 20 x 40 x 0.2 mm, was used. To clean the microfluidic channel, use a syringe pump or pneumatic pump to inject 99.9% (v / v) ethanol at a rate of 10 μl / min for 10 minutes and distilled water at 10 μl / min. The device was washed by flowing 10 × PBS (Phosphate Buffered Saline) at a rate of 10 μl / min for 10 minutes at a rate of 10 minutes.

1.2 미생물의 고정화 및 1.2 Immobilization of Microorganisms and 투과화Permeation

시료인 S. aureus 를 포함하는 체액을 상기와 같이 세척한 미세유체채널에 흘려보내고 병원성 미생물을 포획하였다. The body fluid containing the sample, S. aureus , was flowed into the washed microfluidic channel to capture pathogenic microorganisms.

포획된 시료 내 미생물의 고정화 및 투과화를 위하여, 미생물의 고정화를 위해 50%(v/v) 콜드 에탄올(cold ethanol)을 10 μl/분의 속도로 10분, 3.7%(v/v) 포름알데히드 용액을 10 μl/분의 속도로 4분, 1X PBS를 10 μl/분의 속도로 10분 동안 처리하였고, 투과화를 위해 70%(v/v) 에탄올을 10 μl/분의 속도로 4분, 1 μl/분의 속도로 60분 동안 처리하였다. For immobilization and permeation of the microorganisms in the captured sample, 50% (v / v) cold ethanol was added at 10 μl / min for 10 minutes and 3.7% (v / v) form for immobilization of the microorganisms. The aldehyde solution was treated at 10 μl / min for 4 minutes and 1 × PBS at 10 μl / min for 10 minutes, and 70% (v / v) ethanol was added at 10 μl / min for permeation. The treatment was carried out for 60 minutes at a rate of 1 μl / min.

1.3 1.3 프로브Probe 혼성화Hybridization

상기와 같이 고정화 및 투과화된 미생물에 프로브를 혼성화 시키기 위하여, Cy3, Cy5가 표지된 프로브를 40%(v/v) 포름아마이드와 함께 2X SSC를 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 혼성화 용액을 5 μl/분의 속도로 2시간 동안 순서대로 흘려주어 미생물에 프로브를 혼성화 시켰다. 여기서, 상기 혼성화 용액은 15% (v/v) 탄산 에틸렌(Ethylene Carbonate), 20% (v/v) 덱스트란 황산(Dextran sulfate), 600 mM NaCl, 10 mM 시트르산염을 포함하고, pH 6.2 이다.In order to hybridize the probe to the immobilized and permeable microorganisms as described above, Cy3 and Cy5 labeled probes were hybridized with 40% (v / v) formamide for 10 minutes at a rate of 10 μl / min for 2X SSC. The solution was flowed in order for 2 hours at a rate of 5 μl / min to hybridize the probe to the microorganism. Wherein the hybridization solution comprises 15% (v / v) Ethylene Carbonate, 20% (v / v) Dextran sulfate, 600 mM NaCl, 10 mM Citrate, pH 6.2 .

1.4 염색 및 1.4 Dyeing and 이미징Imaging

상기와 같이 프로브가 혼성화 되면, 40%(v/v) 포름아마이드와 형광물질인 DAPI가 들어있는 2X SSC 를 10 μl/분의 속도로 15분 동안, 2X SSC를 10 μl/분의 속도로 10분 동안 순서대로 흘려주었다. 혼성화 용액 처리 과정을 제외한 모든 과정은 상온에서 수행하였다. 혼성화 용액의 처리는 45°C 조건에서 수행하였다. 상기와 같이 처리된 미생물은 형광 현미경으로 이미징하여 미생물을 검출하였다. DAPI는 모든 박테리아의 이중나선 DNA 사이에 위치하여 불특정 DNA를 염색하기 위한 형광물질이고, Cy3은 박테리아 공통으로 존재하는 서열에 특이적인 프로브를 염색하기 위한 형광물질이고, Cy5는 S. aureus를 특이적으로 염색하기 위한 형광물질이다. 미생물 검출 결과를 도 1에 나타내었다. When the probe hybridizes as described above, 2X SSC containing 40% (v / v) formamide and the fluorescent substance DAPI was used at a rate of 10 μl / min for 15 minutes, and 2X SSC at 10 μl / min. Flowed in order for minutes. All processes except hybridization solution treatment were performed at room temperature. Treatment of the hybridization solution was carried out at 45 ° C. conditions. The microorganisms treated as above were imaged with a fluorescence microscope to detect the microorganisms. DAPI is a fluorescent material for staining unspecified DNA located between double-stranded DNA of all bacteria, Cy3 is a fluorescent material for staining probes specific to the sequence common to bacteria, Cy5 specific for S. aureus It is a fluorescent material for dyeing with. Microbe detection results are shown in FIG.

시료 내 포함된 모든 박테리아를 염색한 DAPI로부터 얻은 형광신호 개수 대비 S. aureus를 염색한 Cy5로부터 얻은 형광신호가 중첩(merge)된 개수를 측정하여 S.aureus에 대한 FISH 효율을 평가하였다. The FISH efficiency for S. aureus was evaluated by measuring the number of fluorescent signals obtained from Cy5 stained with S. aureus compared to the number of fluorescent signals obtained from DAPI staining all bacteria included in the sample.

도 1에 나타낸 바와 같이, S. aureus에 대한 FISH 효율은 36%로 확인되었다. As shown in FIG. 1, the FISH efficiency for S. aureus was found to be 36%.

비교예Comparative example 2: FISH 분석을 통한  2: through FISH analysis E.E. colicoli of 검출 detection

종래 FISH 분석 방법을 통해 E. coli를 검출하는 효율을 평가하기 위하여, 미생물 시료를 E. coli로 하여 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 FISH 분석을 수행하였다. In order to evaluate the efficiency of detecting E. coli through the conventional FISH analysis method, FISH analysis was performed in the same manner as in Comparative Example 1 using the microbial sample as E. coli .

다만, Cy5는 E. coli를 특이적으로 염색하기 위한 형광물질이다. 미생물 검출 결과를 도 2에 나타내었다. However, Cy5 is a fluorescent material for specifically staining E. coli . Microbe detection results are shown in FIG.

시료 내 포함된 모든 박테리아를 염색한 DAPI로부터 얻은 형광신호 개수 대비 E.coli를 염색한 E. coli를 염색한 Cy5로부터 얻은 형광신호가 중첩(merge)된 개수를 측정하여 E. coli에 대한 FISH 효율을 평가하였다. FISH efficiency for E. coli by measuring the number of fluorescent signals obtained from Cy5 stained with E. coli stained compared to the number of fluorescent signals obtained from DAPI stained with all bacteria contained in the sample. Was evaluated.

도 2에 나타낸 바와 같이, E. coli에 대한 FISH 효율은 95% 이상인 것으로 확인되었다. As shown in Figure 2, the FISH efficiency for E. coli was confirmed to be 95% or more.

상기 비교예 1, 2를 통해, 종래 FISH 분석 방법에 의할 경우 그람음성균을 검출하는 효율은 우수하였으나, 그람양성균을 검출하는 효율이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. Through Comparative Examples 1 and 2, the efficiency of detecting Gram-negative bacteria was excellent in the conventional FISH analysis method, but the efficiency of detecting Gram-positive bacteria was not very good.

실시예Example 1: 본 발명의 FISH 분석을 통한  1: through FISH analysis of the present invention S.S. aureusaureus of 검출 효율 평가 Detection efficiency evaluation

상기 비교예 1, 2의 결과로부터 종래 FISH 분석 방법에 의해서 그람양성균인 S.aureus를 검출하는 효율이 좋지 않음을 확인하였으므로, S. aureus의 검출 효능을 증가시키기 위해 미생물 고정화 및 투과화 방법을 최적화하였다.Since the efficiency of detecting Gram-positive bacteria S. aureus by the conventional FISH method was confirmed from the results of Comparative Examples 1 and 2, The microbial immobilization and permeation methods were optimized to increase the detection efficacy of S. aureus .

1.1 검출 장치의 세척1.1 Cleaning of the detection device

상기 비교예 1과 동일하게 수행하였다.It carried out similarly to Comparative Example 1.

1.2 미생물의 고정화 및 1.2 Immobilization of Microorganisms and 투과화Permeation

포획된 시료 내 미생물의 고정화 및 투과화를 위하여, 1X PBS를 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 24%(v/v) 에탄올을 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 1X PBS를 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 99.9%(v/v) 메탄올을 10 μl/분의 속도로 10분 동안, 1X PBS를 10 μl/분의 속도로 10분 동안 순서대로 흘려주어 미생물을 처리하였다.For immobilization and permeation of the microorganisms in the captured sample, 1X PBS was added at 10 μl / min for 10 minutes, 24% (v / v) ethanol at 10 μl / min for 10 minutes, and 1X PBS For 10 minutes at a rate of 10 μl / min, 99.9% (v / v) methanol was flowed at a rate of 10 μl / min for 10 minutes, and then 1 × PBS was flowed in sequence at 10 μl / min for 10 minutes. Treated.

1.3 1.3 프로브Probe 혼성화Hybridization

상기 비교예 1과 동일하게 수행하였다.It carried out similarly to Comparative Example 1.

1.41.4 염색 및 Dyeing and 이미징Imaging

상기와 같이 프로브가 혼성화 되면, 40%(v/v) 포름아마이드와 함께 형광물질인 DAPI가 포함된 2X SSC를 10 μl/분의 속도로 15분 동안, 2X SSC를 10 μl/분의 속도로 10분 동안 순서대로 흘려주었다. 혼성화 용액 처리 과정을 제외한 모든 과정은 상온에서 수행하였다. 혼성화 용액의 처리는 45°C 조건에서 수행하였다. 상기와 같이 처리된 미생물은 형광 현미경으로 이미징하여 미생물을 검출하였다. DAPI는 모든 박테리아의 이중나선 DNA 사이에 위치하여 불특정 DNA를 염색하기 위한 형광물질이고, Cy5는 S. aureus를 특이적으로 염색하기 위한 형광물질이다. 미생물 검출 결과를 도 3에 나타내었다. When the probe hybridizes as described above, the 2X SSC containing the fluorescent substance DAPI with 40% (v / v) formamide at a rate of 10 μl / min for 15 minutes, and the 2X SSC at 10 μl / min Flowed in order for 10 minutes. All processes except hybridization solution treatment were performed at room temperature. Treatment of the hybridization solution was carried out at 45 ° C. conditions. The microorganisms treated as above were imaged with a fluorescence microscope to detect the microorganisms. DAPI is a fluorescent material for staining unspecified DNA located between the double helix DNA of all bacteria, Cy5 is a fluorescent material for specifically staining S. aureus . Microbe detection results are shown in FIG.

시료 내 포함된 모든 박테리아를 염색한 DAPI로부터 얻은 형광신호 개수 대비 S. aureus를 염색한 Cy5로부터 얻은 형광신호가 중첩(merge)된 개수를 측정하여 S.aureus에 대한 FISH 효율을 평가하였다. The FISH efficiency for S. aureus was evaluated by measuring the number of fluorescent signals obtained from Cy5 stained with S. aureus compared to the number of fluorescent signals obtained from DAPI staining all bacteria included in the sample.

도 3에 나타낸 바와 같이, S. aureus에 대한 FISH 효율은 96% 이상으로 확인되었다. As shown in Figure 3, the FISH efficiency for S. aureus was confirmed to be 96% or more.

따라서, 일 실시예에 따른 방법으로 FISH 분석을 수행할 경우 종래 FISH 방법에 의해서는 검출 효율이 좋지 않았던 S. aureus를 높은 효율로 검출할 수 있음을 확인하였다. Therefore, when FISH analysis was performed by the method according to an embodiment, it was confirmed that S. aureus , which was not well detected by the conventional FISH method, could be detected with high efficiency.

Claims (7)

FISH 분석의 미생물 고정화 및 투과화 단계에 있어서,
미생물을 포함하는 시료에 포름알데히드의 처리 없이 20 내지 25%(v/v) 에탄올을 처리하는 단계; 및
상기 시료에 95 내지 100%(v/v) 메탄올을 처리하는 단계를 포함하는 FISH 분석의 효율을 향상시키기 위한 방법.
In the microbial immobilization and permeation step of the FISH assay,
Treating 20 to 25% (v / v) ethanol without treating formaldehyde with a sample containing microorganisms; And
Treating 95 to 100% (v / v) methanol to the sample.
청구항 1에 있어서, 상기 시료는 생체 시료, 환경 시료, 또는 식품 시료인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the sample is a biological sample, an environmental sample, or a food sample. 청구항 1에 있어서, 상기 에탄올을 1분 내지 60분 동안 처리하는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the ethanol is treated for 1 to 60 minutes. 청구항 1에 있어서, 상기 메탄올을 1분 내지 60분 동안 처리하는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the methanol is treated for 1 to 60 minutes. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 그람양성균을 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the microorganism comprises Gram-positive bacteria. 청구항 1에 있어서, 1X PBS, 생리식염수, 또는 1X TBS를 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법. The method of claim 1, further comprising treating 1 × PBS, saline, or 1 × TBS. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물의 고정화 및 투과화를 증가시킴으로써 FISH 분석의 효율을 증가시키는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the efficiency of the FISH assay is increased by increasing the immobilization and permeation of the microorganism.
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