WO2020071419A1 - ロタウイルスの遺伝子型検出方法と、これに用いる遺伝子増幅用プライマーセット - Google Patents

ロタウイルスの遺伝子型検出方法と、これに用いる遺伝子増幅用プライマーセット

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WO2020071419A1
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rotavirus
strand
plus
primer
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克樹 藤井
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株式会社 島津製作所
克樹 藤井
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    • 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
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology

Definitions

  • the present invention relates to a means for detecting a genotype of a virus, and more specifically, a method for detecting a genotype of a rotavirus, particularly a rotavirus A, a primer set for gene amplification used therein, and further including the primer set.
  • the present invention relates to a kit for detecting a genotype.
  • Perotavirus is a virus that causes acute gastroenteritis in various mammals and birds, and belongs to the family Reoviriade (family).
  • family Reoviriade
  • AI rotaviruses
  • the rotavirus belonging to the group with the highest detection frequency is rotavirus A (RVA).
  • RVA is a leading cause of gastroenteritis in infants around the world. In 2016, the global death toll of children under 5 from RVA was 128,500 (Troeger JAMA Pediatr. 2018 Aug 13. doi: 10.1001 / jamapediatrics.2018.1960.). RVA is also a major problem in developed countries including Japan (Nakagomi et al., Jpn J InfectDis 2013, 66 (4), 269-275).
  • RVA a sufficient amount of virus is present in the feces of patients, so a simple test kit by immunochromatography is sufficient for clinical diagnosis.
  • genotyping is performed by molecular epidemiological studies or after vaccination. Necessary to investigate changes in genotype epidemics.
  • RVA vaccines Two live attenuated RVA vaccines have already been introduced in Japan (Rotarix: November 2011 and RotaTeq: July 2012). Although RVA vaccines are effective (Non-Patent Documents 1-4), the selective pressure of the vaccine may induce a shift in endemic strains. Therefore, surveillance of changes in the RVA genotype distribution has become increasingly important.
  • a genotype-specific detection method by analyzing gene amplification products obtained by a gene amplification method such as a PCR method is used.
  • a gene amplification method such as a PCR method
  • the RVA gene amplification product in the sample, obtained by the first-step RT-PCR is further subjected to the second-step PCR using RVA genotype-specific primers to obtain the RVA gene.
  • a nested PCR method for amplifying type-specific genes has been used.
  • a primer for gene amplification used in the second-stage PCR a VP7 primer set reported by Gouvea et al. In 1990 is still used worldwide (Non-patent Document 5).
  • the present inventors have conducted studies for solving the above problems, and as a result, in the detection of RVA genotype using a gene amplification method such as PCR method, the specificity for each RVA genotype is high,
  • the present invention provides (1) a method for detecting the genotype of RVA (also referred to as the detection method of the present invention), (2) a primer set for gene amplification (also referred to as a primer set of the present invention) for use in the detection method, and (3) A kit for detecting the genotype of RVA containing the primer set (also referred to as a kit of the present invention).
  • the detection method of the present invention is a method for detecting the genotype of rotavirus using the following “sense primer (A)” and “common antisense primer (B)”.
  • the sense primer (A) (A) 174-834 of the plus-strand base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment (segment 9) of the G1 type reference strain of Rotavirus A (Wa strain / K02033) or its complementary DNA Is the base of the base sequence count, (1) Double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the reference strain (AU-1 / D86271) of G3 type (human rotavirus) of rotavirus A or the base sequence 802-834 (plus strand) of the complementary DNA thereof No.
  • One or more of the hybridizing sense primers (4) With respect to the base sequence of the 666-711 position (plus-strand number) of the base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the G12 type reference strain of rotavirus A (Dhaka25 / DQ146654) or its complementary DNA One or more sense primers that hybridize to the minus strand; And, The common antisense primer (B) (B) The method according to (1) to (4), wherein the base sequence of the G1 type strain is matched with the region of the base sequence using the base sequence of position 883 to 1062 of the base sequence of the plus strand as a count reference. One or more selected from common antisense primers that hybridize to the positive strand of the obtained rotavirus A reference strain.
  • the detection method of the present invention is obtained by subjecting a gene obtained from a sample to gene amplification means including a sense primer of (A) and a common antisense primer of (B) and used as a gene amplification primer.
  • gene amplification means including a sense primer of (A) and a common antisense primer of (B) and used as a gene amplification primer.
  • This is a detection method for detecting a rotavirus genotype using a gene amplification product.
  • 1-4 types selected from the following (5)-(8) may be further used as the sense primer (A).
  • additional sense primers 1-4 types selected from the following (5)-(8) may be further used as the sense primer (A).
  • One or more of the hybridizing sense primers (7) Minus the base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the G4 type reference strain of rotavirus A (BrB-9 / GU56590) or its complementary DNA at positions 468-507 (plus-chain number).
  • One or more sense primers that hybridize to the strand (8) minus the base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the G8 type reference strain of rotavirus A (NP-130 / LC169923) or its complementary DNA at positions 174 to 210 (plus-strand number)
  • One or more sense primers that hybridize to the strand One or more sense primers that hybridize to the strand.
  • the GVA type strain of RVA is defined by the above-mentioned “Wa strain / K02033”. “Wa strain” is the name of the strain, and “K02033” is the GenBank accession number of the VP7 gene of RVA of the strain. Other genotype RVA reference strains herein have been disclosed in a similar format. In the base sequence in GenBank, all genotypes are genomic RNA (plus strand), and the base U (uracil) is described as T (thymine) for convenience.
  • the “base sequence count reference” is used as a reference for counting the base sequence number including the RVA reference strains of other genotypes.
  • the base sequence of the RVA reference strain other than G1 type selected as the detection target is used. Is specified in a state in which it is aligned (aligned) with the base sequence of the VP7 gene of the G1-type reference strain.
  • the base sequence of the VP7 gene of the G1 type reference strain is accompanied by deletion or insertion of a base, the base sequence number including the deletion or insertion is counted.
  • the RVA G9 type reference strain (B3458 / EF990708) lacks a base corresponding to the G28 type 1028 base, and has a G1 type 883-1062 base sequence region whose nucleotide sequence has been matched. Is identified as the 883-1061 position.
  • the base in the region 883-1027 of the G9 type is directly aligned with the base 883-1027 of the G1 type.
  • the G9 type base (deletion) corresponding to the G1 type 1028th base is skipped, the G9 type 1028th base is matched with the G1 type 1029th base, and thereafter, the G9 type 1028th base is deleted.
  • the ⁇ 1061 base matches the 1029-1062 base of G1 type.
  • the “base sequence counting standard” is a relative counting system, and it is possible to use a strain other than the G1 type as a counting reference strain. Are identical.
  • Hybridization to double-stranded RNA of a predetermined reference strain or its complementary DNA means that a target primer acts as a gene amplification primer in a gene amplification method such as a PCR method, so that a target nucleic acid serving as a template is It means to hybridize.
  • a gene amplification method such as a PCR method
  • a target nucleic acid serving as a template is It means to hybridize.
  • the case of perfectly complementary is included, but non-complementary bases of about 15% or less (for example, up to 3 bases for a primer for gene amplification of 20 bases) are allowed.
  • the reason why RNA is included in the target nucleic acid is that no matter which gene amplification method is used, the target nucleic acid serving as the initial template is RVA double-stranded RNA.
  • gene amplification based on the PCR method is used. This is because, when using the means, the first gene amplification means is the RT-PCR method.
  • the region to which the primer for gene amplification hybridizes may be all or a part of the primer.
  • the gene amplification primer may be modified with a tag sequence or the like suitable for the selected gene amplification means.
  • One or more of the sense primers corresponding to the RVA genotype reference strain in the above eight base sequence regions defined for the sense primer (A) to which the additional sense primer is added are identical. It is also possible to use two or more types of sense primers corresponding to the region. For example, specific bases in the sense primer are diversified (for example, the specific base is A or G), and as a mix primer, a plurality of types of sense primers corresponding to the same reference strain are added to the same base sequence region. It can be used in correspondence.
  • the "used in the detection method of the present invention is not limited, and examples include a PCR method, a NASBA method, a LAMP method, an LCR method, and a method based on these gene amplification methods.
  • the present invention is not limited to the gene amplification method currently provided, and a gene amplification method provided in the future to which the present invention can be applied is also included in the “gene amplification means” of the present invention.
  • the detection method of the present invention can be performed together with specific conditions corresponding to the specific gene amplification means to which the present invention is applied.
  • the gene amplification means based on the PCR method is one of the suitably used embodiments.
  • the PCR method and the RT-PCR method can be used, and furthermore, the nested PCR method and the Semi-nested PCR method can be suitably used, but are not limited thereto. Absent.
  • the detection method of the present invention has a very high specificity to the corresponding RVA genotype, and can include two or more additional sense primers corresponding to a plurality of RVA genotypes (A ) And the common antisense primer (B), the RVA genotype can be detected with high sensitivity even when the reaction is carried out as a multiplex PCR method in which the primers are reacted together in a thermal cycler.
  • the gene amplification primer used in the detection method of the present invention has high specificity for each of the corresponding RVA genotypes, and multiplex PCR using sense primers corresponding to a plurality, for example, 3 to 8 different RVA genotypes. Even if the method is performed, the risk of erroneous detection can be reduced.
  • the sense primer (A) which may contain an additional sense primer is used as a nested sense primer
  • the common antisense primer (B) is used as a common nested PCR.
  • the detection method of the present invention can be suitably performed.
  • the above “additional sense primer” can be carried out by performing an RT-PCR method using a set of a sense primer (A) which can contain the same and a "common antisense primer (B)".
  • the nested-PCR method including the Semi-nested PCR method
  • the above-described set of “sense primer (A) that may contain an additional sense primer” and “common antisense primer (B)” is subjected to the second amplification of the Nested PCR method (including the Semi-nested PCR method).
  • the use of the sense primer (A) as a nested sense primer and the common antisense primer (B) as a common nested antisense primer in the process is as described above.
  • the double-stranded RNA of the VP7 gene segment (segment 9) of the G1 type reference strain of rotavirus A (Wa strain / K02033) or its complementary
  • the rotavirus A which matches the whole or a part of the base sequence and has a different genotype to be detected, using the base sequence of the plus strand in the DNA base sequence at positions 1 to 72 as a reference for the base sequence count.
  • a common outersense primer hybridizing to the minus strand corresponding to the base sequence of the plus strand of the reference strain, and (2) the base sequence count of bases 883-1062 of the plus strand of the G1 type reference strain.
  • a gene amplification product obtained in the first amplification step obtained using a common outer antisense primer that hybridizes to the base sequence of the DNA strand as a primer for gene amplification.
  • the nested PCR method (including the Semi-nested PCR method) can be applied to the detection method of the present invention.
  • the type of RVA reference strain to be selected for confirmation of hybridization is not particularly limited.
  • G3 type (human rotavirus) reference strain (AU-1 / D86271)
  • a reference strain of horse-like G3 type (horse-like rotavirus) (S13-30 / KJ639017)
  • a reference strain of G9 type (B3458 / EF990708)
  • a reference strain of G12 type (Dhaka25 / DQ146654)
  • G1 type strain Reference strain Wa strain / K02033
  • G2 reference strain KUN / D50124
  • G4 reference strain (BrB-9 / GU565090)
  • G8 reference strain NP-130 / LC169923) and the like.
  • G3 type human rotavirus
  • horse-like G3 type horse-like rotavirus
  • G9 type horse-like
  • G12 type horse-like
  • G3 type human rotavirus
  • G9 type horse-like
  • G12 type horse-like
  • G3 type human rotavirus
  • G9 type horse-like
  • G12 type horse-like
  • G3 type human rotavirus
  • G9 type horse-like
  • G3 type human rotavirus
  • horse-like G3 type horse-like rotavirus
  • G9 type G12, G1, G2, G4, and G8
  • RVA reference strain for which common hybridization should be confirmed in the production of the common antisense primer matches the reference strain selected in the sense primer.
  • All of the above-mentioned primers for gene amplification are preferably 10 to 40 nucleotides in length, more preferably 15 to 30 nucleotides in length when the gene amplification means is based on the PCR method.
  • the base length of the gene amplification primer suitable for the other gene amplification method can be selected.
  • the sample to which the detection method of the present invention is to be applied is a sample in which rotavirus may be present, a sample isolated from a living body, a research medium containing a virus amplified and maintained in cultured cells, and the like.
  • Specific examples include samples from feces, vomit, blood, cerebrospinal fluid, breast milk, research media, environment (food, tableware, clothes, diapers, sewage, river water, etc.). These samples are all separated from the living body.
  • the primer set of the present invention is a primer set for gene amplification for performing the above-described detection method of the present invention. Specifically, there are the following embodiments, and each embodiment can be used as a primer for gene amplification used in the above-described detection method of the present invention.
  • (I) -1 Basic sense primer set Gene amplification for detecting rotavirus genotypes, comprising sense primers selected from 1-4 of the following (A) (1)-(4) Primer set.
  • the bases 174 to 834 of the plus-strand base sequence in the double-stranded RNA of the VP7 gene segment (segment 9) of the G1 type reference strain of Rotavirus A (Wa strain / K02033) or its complementary DNA As a basis for array counting, (A) (1) The base sequence 802-834 of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the reference strain (AU-1 / D86271) of the G3 type of human rotavirus A (human rotavirus) or its complementary DNA One or more sense primers that hybridize to the minus strand to (plus strand number); (A) (2) 747 of the base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the reference strain (S13-30 / KJ639017) of equine-like G3 type (equine-like rotavirus) of rotavirus A or its complementary DNA One or more sense primers that hybridize to the minus strand to the -789th (plus strand
  • (I) -2 Sense primer set that may contain additional sense primers
  • additional sense primers selected from the following (A) (5) to (8) This is a gene amplification primer set to which a sense primer (sense primer) is added.
  • the sense primer corresponding to the reference strain of the RVA genotype in the above eight base sequence regions defined for the sense primer (A) to which the additional sense primer is added is one or more kinds.
  • a structure in which two or more types of sense primers correspond to the same region can be used as a configuration of a sense primer set.
  • specific bases in the sense primer are diversified (for example, the specific base is A or G), and as a mix primer, a plurality of types of sense primers corresponding to the same reference strain are added to the same base sequence region.
  • a correspondingly prepared sense primer set can be used.
  • G3 type human rotavirus
  • horse-like G3 type horse-like rotavirus
  • G9 type horse-like
  • G12 type if further narrowed down, "G3 type (human rotavirus), horse-like
  • the G3 type (horse-like rotavirus) and the G9 type are used as the basis for selection of the reference strain of RVA to be detected among the basic embodiments as a sense primer set.
  • G1, G2, G4, and G8 types and, if further narrowed down, "G1, G2, and G8 types” were added, and a sense primer set selected as a reference strain of RVA was added. It is also preferred to do so.
  • G3 type human rotavirus
  • horse-like G3 type horse-like rotavirus
  • G9 type G12, G1, G2, G4, and G8
  • the above sense primer sets (I) -1 and (I) -2 can be used in combination with an appropriate antisense primer to carry out the detection method of the present invention.
  • the double strand of the VP7 gene segment (segment 9) of the G1 type reference strain of rotavirus A (Wa strain / K02033) together with the sense primer set of (I) -1 or (I) -2 described above.
  • the plus strain of the reference strain of rotavirus A which is matched to the region of the base sequence, A primer set for gene amplification comprising a combination of one or more common antisense primers (B) that hybridize to a strand.
  • the above set of sense primer and antisense primer (II) can be used for performing the detection method of the present invention.
  • Primer set used when performing a nested-PCR method This is a primer set used when performing a nested-PCR method as a means for detecting the genotype of RVA.
  • the primer set for gene amplification of (I) -1, (I) -2, or (II) is included as a primer set used in the second amplification step of the nested-PCR method, and (1) 1-72 of the plus-strand base sequence in the double-stranded RNA of the VP7 gene segment (segment 9) of the G1 type reference strain of rotavirus A (Wa strain / K02033) or its complementary DNA
  • the minus strand corresponding to the base sequence of the reference strain of the rotavirus A reference strain having a different genotype to be detected which is matched with all or a part of the base sequence, using the base as the base sequence count reference.
  • the base sequence count of 883-1062 of the plus strand base sequence of the G1 type reference strain As a reference, a common outer antisense primer that hybridizes to the base sequence of the plus strand of the reference strain of rotavirus A, which is different from the genotype to be detected, that matches the whole or part of the base sequence, This is a primer set for gene amplification included as a primer set used in the first amplification step of the nested-PCR method by the RT-PCR method.
  • the above-mentioned primer set (III) of the present invention can be used for performing the detection method of the present invention using a nested-PCR method.
  • All of the primers for gene amplification in the primer set of the present invention (I) -1, (I) -2, (II), or (III) above, when the gene amplification means is a PCR-based method, It is preferably 10-40 bases long, more preferably 15-30 bases long.
  • the base length of the gene amplification primer suitable for the other gene amplification method can be selected.
  • the kit of the present invention is a detection kit for carrying out the detection method of the present invention using the primer set of the present invention, which comprises the primer set of the present invention as a constituent element.
  • Other components can be incorporated into the kit of the present invention depending on the specific embodiment of the detection method of the present invention.
  • the gene amplification means is a method based on the PCR method
  • an enzyme for PCR DNA polymerase
  • a reverse transcriptase a reverse transcriptase
  • a buffer buffer
  • a metal ion (magnesium) serving as a cofactor of the enzyme are used.
  • deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP (mixture of dATP, dCTP, dGTP, TTP)) serving as a substrate for DNA amplification, water for dilution, and the like can be incorporated as other components.
  • dNTP deoxyribonucleotide triphosphate
  • a means for accurately detecting the genotype of RVA (rotavirus A) based on a gene amplification method such as a PCR method is provided as a detection method, a gene amplification primer set, and a detection kit.
  • test system 1 It is a figure which shows the migration type for every genotype of rotavirus A when the primer set of a comparative example (test system 1) is used. It is a figure which shows the migration type for every genotype of rotavirus A when the primer set of an Example (test system 1) is used. It is a figure which shows the migration type for every genotype of rotavirus A when the primer set of an Example (test system 2) is used.
  • the symbol “R” in the symbol indicating a base indicates that it is guanine or adenine.
  • A The base sequence 802-834 of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the reference strain (AU-1 / D86271) of the G3 type of human rotavirus A (human rotavirus) or its complementary DNA A sense primer that hybridizes to the minus strand relative to (plus strand number).
  • AU-1 / D86271 The base sequence 802-834 of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the reference strain (AU-1 / D86271) of the G3 type of human rotavirus A (human rotavirus) or its complementary DNA
  • a sense primer that hybridizes to the minus strand relative to (plus strand number).
  • An example of this is a sense primer containing part or all of CAAGGGAAAACGTRGCAGTTA (SEQ ID NO: 3).
  • An example of this is a sense primer containing part or all of CTAGATGTTACTACGGCTAC (SEQ ID NO: 4).
  • (A) (4) The base sequence at position 666 to 711 of the base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the G12 type reference strain of rotavirus A (Dhaka25 / DQ146654) or its complementary DNA (plus-strand No.), a sense primer that hybridizes to the minus strand.
  • a sense primer containing part or all of TACRACAACCGACGTCACA (SEQ ID NO: 8).
  • a sense primer that hybridizes to the minus strand.
  • An example of this is a sense primer containing part or all of ⁇ TTAAAGACTACAATGATATTACTACATT (SEQ ID NO: 2).
  • a sense primer that hybridizes to the minus strand.
  • An example of this is a sense primer containing part or all of TTCGCTTCTGGTGAGGAGTTG (SEQ ID NO: 5).
  • A The base sequence of the double-stranded RNA of the VP7 gene segment of the G8-type reference strain of rotavirus A (NP-130 / LC169923) or its complementary DNA at positions 174 to 210 (plus-stranded number) ) A sense primer that hybridizes to the minus strand.
  • a sense primer that hybridizes to the minus strand.
  • An example of this is a sense primer containing part or all of TTACRCCATTTGTAAATTCACAG (SEQ ID NO: 6).
  • the common antisense primer (B) is preferably a common antisense primer containing a part or all of ACTTGCCACCATTTTTTCCA (SEQ ID NO: 9).
  • the above-described primer set of the present invention is used as a nested sense primer and a common nested antisense primer in the second amplification step of the nested-PCR method (including the semi-nested PCR method).
  • Examples of the common outer sense primer in the first amplification step by the RT-PCR method include a common outer sense primer containing a part or all of CTCCTTTTAATGTATGGTATTGAATATACC (SEQ ID NO: 10).
  • SEQ ID NO: 10 As the common outer antisense primer, A common outer antisense primer containing a part or all of GTATAAAANACTTGCCACCATTTTTTCCA (SEQ ID NO: 11) is included.
  • a known primer for detecting RVA for example, a primer described in Non-patent Document 5 (specifically, a primer having a base sequence of SEQ ID NOS: 12 to 20) may be used as necessary. It is also possible to use it incorporated therein, and this embodiment is also an embodiment of the present invention.
  • the specimen containing the above RVA strain is a stool collected from a patient hospitalized for acute gastroenteritis and prepared as a 10% stool suspension using PBS (10 mM, pH 7.2).
  • Viral RNA was extracted using Direct-zol ⁇ RNA ⁇ MiniPrep kit (Zymo ⁇ Research, Irvine, CA) according to instructions. Briefly, 80 ⁇ L of the stool suspension was added to 240 ⁇ L of TRIzol® LS reagent, and mixed by vortexing. After incubating this at room temperature for 5 minutes, 320 ⁇ L of ethanol was added, and the mixture was directly applied to the spin column of the kit. The column was centrifuged at 12,000 ⁇ g for 1 minute and washed. The purified RNA was eluted with 40 ⁇ L of DNase / RNase-free water.
  • RT-PCR was performed using 1 ⁇ L of RNA sample using a TaKaRaROne Step RNA PCR kit (AMV) (Takara, Kyoto, Japan). Prior to the reaction, the RNA samples were mixed with the primary primer (outer primer) (10 pmol each) and incubated at 65 ° C for 5 minutes. Then, using a GenAmp ⁇ PCR ⁇ System ⁇ 2700 thermal cycler (Applied Biosystems, Foster, CA, USA), the reaction was performed at 50 ° C for 30 minutes (reverse transcription reaction), followed by a reaction at 94 ° C for 2 minutes, followed by 40 cycles of 40 cycles. An amplification reaction was performed (94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 90 seconds), and finally an extension reaction was performed at 72 ° C. for 5 minutes. The primary PCR product thus obtained was diluted 50-fold with DNase / RNase-free water, and 2 ⁇ L of the diluted solution was used for secondary PCR.
  • the secondary PCR was performed using a second primer (nested primer) (5 pmol each) and Premix ⁇ Ex ⁇ Taq (registered trademark) ⁇ Hot ⁇ Start ⁇ Version (Takara). Denaturation treatment was performed at 94 ° C. for 30 seconds, followed by 20 cycles of amplification reaction (94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 60 seconds), and finally an extension reaction at 72 ° C. for 5 minutes. went.
  • the size of the PCR amplification product thus obtained was analyzed by 1.5% agarose gel electrophoresis and ethidium bromide staining.
  • a 100 bp DNA ladder (New England BioLabs, Ipswich, MA, USA) was used as a DNA size marker.
  • PrimeScript TM II High Fidelity One Step RT-PCR kit (Takara) was used.
  • the reaction conditions at that time were as follows: RT-PCR was performed at 45 ° C. for 10 minutes, followed by a reverse transcription reaction at 98 ° C. for 10 seconds, followed by 40 cycles of amplification reaction (98 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. For 15 seconds and 68 ° C. for 20 seconds), and finally an extension reaction was performed at 68 ° C. for 3 minutes.
  • FIG. 1A shows the results in the basic reaction system.
  • a band having a size close to G1 (749 bp) was obtained in the horse-like G3 sample.
  • G8 a band was obtained at the position of G3 (374 ° bp).
  • G9 virus prevalent in Japan is roughly classified into lineage 3 and lineage 6 by phylogenetic analysis. Of these, no band was detected in lineage 3 or the band was very thin, making it difficult to determine. .
  • G9 @ lineage @ 6 a weak non-specific band was observed between G1 (749 @ bp) and G8 (885 @ bp). The same results were obtained when five or more specimens were used.
  • test system 2 Contents of test system 2 In test system 2, especially for human G3, horse-like G3, G9, and G12, which are RVA strains, the relevant gene near both ends of the gene corresponding region assigned to each strain. The type detection performance was examined using the same semi-nested multiplex PCR as test system 1.
  • RT-PCR was performed using 1 ⁇ L of RNA sample using a TaKaRaROne Step RNA PCR kit (AMV) (Takara, Kyoto, Japan). Prior to the reaction, the RNA samples were mixed with the primary primer (outer primer) (10 pmol each) and incubated at 65 ° C for 5 minutes. Then, using a GenAmp ⁇ PCR ⁇ System ⁇ 2700 thermal cycler (Applied Biosystems, Foster, CA, USA), the reaction was performed at 50 ° C for 30 minutes (reverse transcription reaction), followed by a reaction at 94 ° C for 2 minutes, followed by 40 cycles of 40 cycles. An amplification reaction was performed (94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 90 seconds), and finally an extension reaction was performed at 72 ° C. for 5 minutes. The primary PCR product thus obtained was diluted 50-fold with DNase / RNase-free water, and 2 ⁇ L of the diluted solution was used for secondary PCR.
  • the secondary PCR was performed using a second primer (nested primer) (5 pmol each) and Premix ⁇ Ex ⁇ Taq (registered trademark) ⁇ Hot ⁇ Start ⁇ Version (Takara). Denaturation treatment was performed at 94 ° C. for 30 seconds, followed by 20 cycles of amplification reaction (94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 60 seconds), and finally an extension reaction at 72 ° C. for 5 minutes. went.
  • the size of the PCR amplification product thus obtained was analyzed by 1.5% agarose gel electrophoresis and ethidium bromide staining.
  • a 100 bp DNA ladder (New England BioLabs, Ipswich, MA, USA) was used as a DNA size marker.
  • PrimeScript TM II High Fidelity One Step RT-PCR kit (Takara) was used.
  • the reaction conditions at that time were as follows: RT-PCR was performed at 45 ° C. for 10 minutes, followed by a reverse transcription reaction at 98 ° C. for 10 seconds, followed by 40 cycles of amplification reaction (98 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. For 15 seconds and 68 ° C. for 20 seconds), and finally an extension reaction was performed at 68 ° C. for 3 minutes.
  • the VP7 nucleotide sequence of the RVA reference strain was obtained from GenBank and included in the MEGA software package version 7.0.18, CLUSTAL W and MAFFT multiple sequence alignment software program version 7. 0 (Katoh et al., 2009). Final editing was performed with Microsoft Excel 2010 software (Microsoft, Redmond, WA, USA).
  • G9-beg-603F (5 'side: in FIG. 2) G9-end-613F (corresponding to G9-end in FIG. 2) and G9-end-613F (corresponding to G9-end in FIG. 2);
  • G12 G12-beg-666F (5 ′ side: corresponding to G12-beg in FIG. 2)
  • G12-end-689F 5 ′ side: corresponding to G12-end in FIG. 2;
  • the VP7 protein of rotavirus is the most important viral protein in host defense. That is, since the VP7 protein is a protein constituting the outermost part of the rotavirus particle, the living body easily recognizes VP7 among the rotavirus proteins, and upon infection with the rotavirus, an antibody against the VP7 protein is preferentially produced. On the other hand, if the genotype of VP7 is different, antibodies produced in the past will not work or will not work. Therefore, understanding the epidemic status of VP7 genotype units in rotavirus is the key to estimating the immune status of humans in the rotavirus endemic area, and predicting future epidemics and evaluating vaccine effects. It is also important above.
  • the rotavirus genome is composed of eleven gene segments, and since there are many types in each gene, it is considered that the combination of the genotypes is simply enormous.
  • the pattern of genotype composition for each rotavirus strain is generally fixed, and once the genotype (G type) in the VP7 gene segment is determined, prediction can be made for other genotypes as well. Therefore, it is not necessary to determine the genotype of VP7 of rotavirus and the genotype of other gene segments in ordinary clinical examination sites.
  • Rotaviruses that can infect humans other than RVA include rotavirus B (RVB) and rotavirus C (RVC) at present.
  • RVA rotavirus B
  • RVC rotavirus C
  • the frequency of detection of RVA is remarkably high, and the types of endemic strains of RVB and RVC are limited. Therefore, it is not necessary to determine the genotype of RVB and RVC. Therefore, determining only the genotype (G type) in the VP7 gene segment of RVA is sufficient for grasping the current state of rotavirus in a normal clinical test site.
  • determining the genotype (G type) in the VP7 gene segment of RVA is an essential task for rotavirus, and it is necessary to perform this quickly and accurately.
  • the present invention can be said to be extremely important in industry.

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Abstract

本発明は、より的確にロタウイルスAの遺伝子型を検出することが可能な、新たな遺伝子検出用プライマーと、これを用いた検出手段の提供することを課題し、(A)ロタウイルスAのG1型の基準株のVP7遺伝子分節の塩基配列における174-834番目を塩基配列カウントの基準として:(1)802-834番目(G3型対応)、(2)747-789番目(ウマ様G3型対応)、(3)603-636番目(G9型対応)、及び、(4)666-711番目(G12型対応)から選ばれる1-4種の塩基配列の領域に対してそれぞれに整合しているセンスプライマーを基本的な遺伝子増幅用のセンスプライマーとして用い、並びに、(B)上記の883-1062番目をカウントの基準として、当該塩基配列の領域に対してそれぞれに整合している遺伝子増幅用の共通アンチセンスプライマーとして用いる、ロタウイルスの遺伝子型の検出方法、これに用いる遺伝子増幅用プライマーセット、及び、遺伝子型検出用キットを提供する。

Description

ロタウイルスの遺伝子型検出方法と、これに用いる遺伝子増幅用プライマーセット
 本発明は、ウイルスの遺伝子型検出手段に関する発明であり、より具体的には、ロタウイルス、特にロタウイルスAの遺伝子型検出方法と、これに用いる遺伝子増幅用プライマーセット、さらに当該プライマーセットを含んだ遺伝子型検出用キットに関する発明である。
 ロタウイルスは、様々な哺乳動物や鳥類に急性胃腸炎を起こすウイルスで、レオウイルス科(Reoviriade family)に属している。さらにロタウイルスには、内殻蛋白VP6について血清学的な交差反応を示さない9種の群(A-I)が存在する。これらのうち、検出頻度が最も高い群に属するロタウイルスは、ロタウイルスA(RVA)である。
 RVAは、世界中の乳幼児の胃腸炎の主要な原因となっている。2016年における、RVAによる、5歳未満の子供の世界的な死亡者数は128,500人であった(Troeger JAMA Pediatr. 2018 Aug 13. doi: 10.1001/jamapediatrics.2018.1960.)。RVAは、日本を含む先進国においても大きな問題となっている(Nakagomi et al., Jpn J InfectDis 2013, 66(4), 269-275)。
 RVAは、患者の糞便中に十分量のウイルスが存在するので、臨床的な診断にはイムノクロマト法による簡易検査キットで十分であるが、遺伝子型診断は、分子疫学的な研究や、ワクチン接種後の遺伝子型流行の変化等の調査のために必要である。
 既に、2つの弱毒化生RVAワクチンが日本で導入されている(Rotarix:2011年11月およびRotaTeq:2012年7月)。RVAワクチンは有効であるが(非特許文献1-4)、ワクチンの選択圧が流行株のシフトを誘発する可能性がある。従って、RVAの遺伝子型分布の変化の調査監視(サーベイランス)が、ますます重要になってきている。
Lambert et al., Med J Aust 2009, 191(3), 157-160. Leshem et al., Pediatrics 2014, 134(1), 15-23. Karafillakis et al., Vaccine 2015, 33(18), 2097-2107. Fujii et al., BMC Pediatr 2017, 17(1), 156. Gouvea et al., J Clin Microbiol 1990, 28(2), 276-282. Mitui et al., Virol J 2012, 9, 144
 ロタウイルスA(RVA)の遺伝子型分布のサーベイランスを行う手段として、PCR法等の遺伝子増幅法により得られた遺伝子増幅産物の解析による遺伝子型別検出法が用いられている。特に、まず第1段階のRT-PCRで得られた、検体中のRVAの遺伝子増幅産物を、さらに、RVAの遺伝子型特異的プライマーを用いて、第2段階のPCRを行って、RVAの遺伝子型特異的遺伝子を増幅するネステッド(nested)PCR法が用いられている。この第2段階のPCRに用いられる遺伝子増幅用プライマーとして、Gouveaらが1990年に報告したVP7プライマーセットが、今もなお世界中で使用されている(非特許文献5)。しかしながら、現在に至るまでプライマー配列はほとんど改善されていないことから、このプライマーセットによってRVA株が誤判定される遺伝子型も存在することが報告されている(Mitui et al., Virol J 2012, 9, 144)。上記のように、RVAワクチンの接種が行われて流行株が変動しつつあり、より的確にRVAの遺伝子型を検出することが可能な、新たな遺伝子検出用プライマーの提供が必要となっている。
 本発明者らは、上記の課題の解決に向けて検討を行った結果、PCR法等の遺伝子増幅法を用いたRVAの遺伝子型検出において、RVAの遺伝子型各々に対する特異性が高く、すなわち、所望の遺伝子型以外と交差反応を起こさず誤判定を起こさずに、サンプル中のRVAの遺伝子型を的確に検出可能な遺伝子増幅用プライマーをデザインすることが可能なRVAの遺伝子小領域を、それぞれ対応するRVA遺伝子型と共に見出し、当該遺伝子増幅用プライマーを用いるRVAの遺伝子型検出方法と、当該遺伝子検出用プライマーセットを提供することに成功した。
 本発明は、(1)RVAの遺伝子型検出方法(本発明の検出方法ともいう)、(2)当該検出方法に用いるための遺伝子増幅用プライマーセット(本発明のプライマーセットともいう)、及び、(3)当該プライマーセットを含むRVAの遺伝子型検出用キット(本発明のキットともいう)、を含んでいる。
<本発明の検出方法>
 本発明の検出方法は、下記の「センスプライマー(A)」と「共通アンチセンスプライマー(B)」を用いるロタウイルスの遺伝子型の検出方法である。
 センスプライマー(A)は、
 (A) ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の174-834番目を塩基配列カウントの基準として、
 (1)ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (2)ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-789番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (3)ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (4)ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-711番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
であり、並びに、
 共通アンチセンスプライマー(B)は、
 (B) 上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目をカウントの基準として、当該塩基配列の領域に対してそれぞれに整合している上記(1)-(4)において記載されたロタウイルスAの基準株のプラス鎖、にハイブリダイズする共通アンチセンスプライマーから選ばれる1種又は2種以上である。
 本発明の検出方法は、上記(A)のセンスプライマー及び(B)共通アンチセンスプライマー、を含めて遺伝子増幅用プライマーとして用いた遺伝子増幅手段を、検体から得られる遺伝子に対して施して得られる遺伝子増幅産物を用いてロタウイルスの遺伝子型を検出する検出方法である。
 本発明の検出方法においては、上記の(1)-(4)に加えて、さらに下記(5)-(8)から選ばれる1-4種を追加してセンスプライマー(A)として用いることができる(以下、これらを「追加のセンスプライマー」ともいう)。
(5)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
(6)ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の399-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
(7)ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-507番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
(8)ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
 RVAのG1型基準株は、上記の「Wa株/K02033」により規定される。「Wa株」は株の名称であり、「K02033」は当該株のRVAのVP7遺伝子のGenBankのアクセッション番号である。本明細書中の他の遺伝子型のRVA基準株も同様の形式で開示した。GenBankにおける当該塩基配列は、いずれの遺伝子型もgenomic RNA(プラス鎖)であり、塩基のU(ウラシル)は便宜上T(チミン)として記載されている。例えば、サイト「https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/」において、上記「K02033」(半角)を検索すれば、Wa株のVP7遺伝子の塩基配列がヒットして、その塩基配列を特定することができる。
 「塩基配列カウントの基準」とは、他の遺伝子型のRVA基準株を含めて塩基配列の番号を数える基準とすることであり、検出対象として選択されたG1型以外のRVA基準株の塩基配列は、G1型基準株のVP7遺伝子の塩基配列に対して整合(アライメント)された状態で特定される。G1型基準株のVP7遺伝子の塩基配列に対する、塩基の欠失や挿入が伴う場合には、それらを含んで塩基配列番号がカウントされる。例えば、RVAのG9型基準株(B3458/EF990708)は、G1型の1028番目の塩基に相応する塩基が欠失しており、塩基配列が整合されたG1型の883-1062番目の塩基配列領域に対応するG9型の塩基配列領域は、883-1061番目として特定される。この場合、G9型の883-1027番目の領域の塩基は、G1型の883-1027番目の塩基にそのまま整合されている。しかしながら、G1型の1028番目の塩基に対応するG9型の塩基(欠失)はスキップされて、G9型の1028番目の塩基がG1型の1029番目の塩基に整合され、以降、G9型の1028-1061番目の塩基が、G1型の1029-1062番目の塩基に整合する。なお、この「塩基配列カウントの基準」は、カウントの相対的な方式であり、カウントの基準株としてG1型以外を用いることも可能であり、その場合も、本発明の実質的な内容は全く同一である。
 所定の基準株の二本鎖RNA又はその相補的なDNAに対するハイブリダイズとは、対象となるプライマーが、PCR法等の遺伝子増幅法における遺伝子増幅用プライマーとして働くように、鋳型となる対象核酸にハイブリダイズするという意味である。完全に相補的である場合は当然に含まれるが、概ね15%以内(例えば、20塩基長の遺伝子増幅用プライマーであれば3塩基以内)の非相補的な塩基があっても許容される。対象核酸にRNAが含まれるのは、いずれの遺伝子増幅方法を用いる場合でも、初発の鋳型となる対象核酸はRVAの二本鎖RNAとなるからであり、例えば、PCR法を基礎とする遺伝子増幅手段を用いる場合は、初発の遺伝子増幅手段はRT-PCR法となるからである。
 また、遺伝子増幅用プライマーのハイブリダイズする領域は、当該プライマーの全部であっても一部分であってもよい。例えば、選択される遺伝子増幅手段に適したタグ配列等の修飾が遺伝子増幅プライマーに対して施されていてもよい。
 追加のセンスプライマーを加えたセンスプライマー(A)について規定された、上記の8箇所の塩基配列領域における、RVAの遺伝子型の基準株に対応するセンスプライマーは1種又は2種以上であり、同一領域に2種以上のセンスプライマーを対応させて用いることも可能である。例えば、センスプライマー中の特定の塩基を多様化させた(例えば、特定の塩基をA又はGとする)、ミックスプライマーとして、同一の基準株に対応する複数種類のセンスプライマーを同一塩基配列領域に対応させて用いることができる。
 本発明の検出方法において用いられる「遺伝子増幅手段」は限定されず、例えば、PCR法、NASBA法、LAMP法、LCR法、さらにこれらの遺伝子増幅法を基礎とした方法が挙げられる。現在、提供されている遺伝子増幅法にも限定されず、本発明を適用可能な将来において提供される遺伝子増幅方法も、本発明の「遺伝子増幅手段」に含まれる。本発明を適用する具体的な遺伝子増幅手段に応じた特有の条件と共に、本発明の検出方法を行うことができる。
 本発明においては、PCR法を基礎とした遺伝子増幅手段は好適に用いられる態様の一つである。具体的に例示すれば、PCR法とRT-PCR法を用いることが可能であり、さらに、Nested PCR法、Semi-nested PCR法を好適に用いることが可能であるがこれらに限定されるものではない。また、本発明の検出方法は、各々が対応するRVAの遺伝子型に対する特異性は非常に高く、複数のRVAの遺伝子型に対応する2種以上の、追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマー(A)と共通アンチセンスプライマー(B)を、サーマルサイクラー中で一緒に反応させるマルチプレックス(Multiplex)PCR法として実行しても、感度良くRVAの遺伝子型の検出を行うことができる。
 一般的に、マルチプレックスPCR法において用いられる遺伝子増幅用プライマーの種類が多いほど、的確な遺伝子型の検出は、誤検出の危険性が相乗的に高まり困難である。本発明の検出方法において用いられる遺伝子増幅用プライマーは、RVAのそれぞれ対応する遺伝子型に対する特異性が高く、複数、例えば3-8種の異なるRVAの遺伝子型に対応するセンスプライマーを用いるマルチプレックスPCR法を行っても、誤検出の危険性を低く抑えることができる。特に、Nested PCR法(Semi-nested PCR法を含む)の第2の増幅工程において、追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマー(A)をネステッドセンスプライマーとして、共通アンチセンスプライマー(B)を共通ネステッドアンチセンスプライマーとして用いる場合には、好適に本発明の検出方法を行うことができる。
 遺伝子増幅法としてNested-PCR法(Semi-nested PCR法を含む)を用いず、RVA遺伝子(二本鎖RNA)に対して直接に遺伝子増幅法を行う場合には、上記の「追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマー(A)」と「共通アンチセンスプライマー(B)」のセット、を用いたRT-PCR法を実行することで、本発明の検出方法を行うことができる。
 遺伝子増幅法としてNested-PCR法(Semi-nested PCR法を含む)を用いる場合について、さらに具体的に述べる。この場合は、上記の「追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマー(A)」と「共通アンチセンスプライマー(B)」のセットをNested PCR法(Semi-nested PCR法を含む)の第2の増幅工程に用いて、センスプライマー(A)をネステッドセンスプライマーとして、共通アンチセンスプライマー(B)を共通ネステッドアンチセンスプライマーとして用いることは上述した通りである。
 そして、RT-PCR法による第1の増幅工程において、(1)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の1-72番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部のそれぞれに整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対応するマイナス鎖、にハイブリダイズする共通アウターセンスプライマー、並びに、(2)上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部に整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対してハイブリダイズする共通アウターアンチセンスプライマー、を遺伝子増幅用プライマーとして用いて得られた第1の増幅工程による遺伝子増幅産物を、上記第2の増幅工程における鋳型として用いることで、Nested PCR法(Semi-nested PCR法を含む)を本発明の検出方法に対して適用することができる。
 本発明の検出方法において、ハイブリダイズの確認のために選択されるべきRVAの基準株の種類は特に限定されず、例えば、G3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)、G9型の基準株(B3458/EF990708)、G12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)が例示され、さらに、G1型の基準株(Wa株/K02033)、G2型の基準株(KUN/D50124)、G4型の基準株(BrB-9/GU565090)、G8型の基準株(NP-130/LC169923)等が例示される。
 これらの中でも、少なくとも「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、G9型、及びG12型」、さらに絞り込むとすれば、「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、及びG9型」を、検出対象となるRVAの基準株の選択の基礎とすることが、本発明の検出方法の基本的な実施形態のうち好適なものである。そして、これらに「G1型、G2型、G4型、及びG8型」、さらに絞り込むとすれば「G1型、G2型、及びG8型」を加えて、RVAの基準株として選択することも好適な態様である。可能な限り幅広く効率的にRVAの遺伝子型の検出をする、という観点から、実施例に開示したように、「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、G9型、G12型、G1型、G2型、G4型、及びG8型」と全ての遺伝子型の基準株を選択することも、好適な態様である。
 共通アンチセンスプライマーの作出において共通ハイブリダイズが確認されるべきRVAの基準株は、上記のセンスプライマーにおいて選択された基準株と一致する。
 上述した、全ての遺伝子増幅用プライマーは、遺伝子増幅手段がPCR法を基礎とする方法の場合、10-40塩基長であることが好適であり、さらに好適には15-30塩基長である。PCR法以外の遺伝子増幅方法を用いる場合には、当該他の遺伝子増幅方法に適した遺伝子増幅用プライマーの塩基長を選択することができる。
 本発明の検出方法を適用するべき検体は、ロタウイルスが存在する可能性のある、生体から分離されたサンプルや、培養細胞等で増幅・維持されたウイルスを含む研究用培地等であり、具体的には、糞便、吐瀉物、血液、髄液、母乳、研究用培地、環境中(食品、食器、衣服、おむつ、下水、河川水等)等からのサンプルが例示される。これらのサンプルは、いずれも生体とは分離している。
<本発明のプライマーセット>
 本発明のプライマーセットは、上述した本発明の検出方法を行うための遺伝子増幅用プライマーセットである。具体的には、下記の態様があるが、それぞれの態様は、上述した本発明の検出方法に用いられる遺伝子増幅用プライマーとして用いることができる。
(I)-1:基本的なセンスプライマーセット
 ロタウイルスの遺伝子型の検出を目的とした、下記(A)(1)-(4)の1-4種から選ばれるセンスプライマーを含む、遺伝子増幅用プライマーセットである。
 ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の174-834番目を塩基配列カウントの基準として、
 (A)(1)ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(2)ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-789番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(3)ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(4)ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-711番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
(I)-2:追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマーセット
 上記の基本的センスプライマーセットに、さらに下記(A)(5)-(8)から選ばれる1-4種のセンスプライマー(追加のセンスプライマー)が追加されてなる遺伝子増幅用プライマーセットである。
 (A)(5)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(6)ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の399-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(7)ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-507番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上;
 (A)(8)ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
 上記の追加のセンスプライマーを加えたセンスプライマー(A)について規定された、上記の8箇所の塩基配列領域における、RVAの遺伝子型の基準株に対応するセンスプライマーは1種又は2種以上であり、同一領域に2種以上のセンスプライマーを対応させたものをセンスプライマーセットの構成として用いることも可能である。例えば、センスプライマー中の特定の塩基を多様化させた(例えば、特定の塩基をA又はGとする)、ミックスプライマーとして、同一の基準株に対応する複数種類のセンスプライマーを同一塩基配列領域に対応させて揃えたセンスプライマーセットを用いることができる。
 上記した中でも、少なくとも「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、G9型、及びG12型」、さらに絞り込むとすれば、「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、及びG9型」を、検出対象となるRVAの基準株の選択の基礎とすることが、センスプライマーセットとしての基本的な実施形態のうち好適なものである。そして、これらに「G1型、G2型、G4型、及びG8型」、さらに絞り込むとすれば「G1型、G2型、及びG8型」を加えて、RVAの基準株として選択したセンスプライマーセットとすることも好適である。可能な限り幅広く効率的にRVAの遺伝子型の検出をする、という観点から、実施例に開示したように、「G3型(ヒトロタウイルス)、ウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)、G9型、G12型、G1型、G2型、G4型、及びG8型」と全ての遺伝子型の基準株に対して対応可能なセンスプライマーセットも、好適である。
 上記のセンスプライマーセット(I)-1と(I)-2は、適切なアンチセンスプライマーと組み合わせて、本発明の検出方法を行うために用いることができる。
(II)センスプライマーとアンチセンスプライマーのセット
 上記(I)-1の「基本的なセンスプライマーセット」、又は(I)-2の「追加のセンスプライマーを含み得るセンスプライマーセット」と、アンチセンスプライマー(B)を組み合わせたプライマーセットである。
 具体的には、上記(I)-1又は(I)-2のセンスプライマーセットと共に、ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の883-1062番目をカウントの基準として、当該塩基配列の領域に対してそれぞれに整合している上記ロタウイルスAの基準株のプラス鎖、にハイブリダイズする1種又は2種以上の共通アンチセンスプライマー(B)、を組み合わせて含む遺伝子増幅用プライマーセットである。
 上記のセンスプライマーとアンチセンスプライマーのセット(II)は、本発明の検出方法を行うために用いることができる。
(III)Nested-PCR法を行う場合に用いるプライマーセット
 RVAの遺伝子型検出手段としてNested-PCR法を行う場合に用いられるプライマーセットである。
 具体的には、上記(I)-1、(I)-2、又は(II)の遺伝子増幅用プライマーセットが、Nested-PCR法の第2の増幅工程に用いるプライマーセットとして含まれ、かつ、(1)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の1-72番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部のそれぞれに整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対応するマイナス鎖、にハイブリダイズする共通アウターセンスプライマー、並びに、(2)上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部に整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対してハイブリダイズする共通アウターアンチセンスプライマー、をRT-PCR法によるNested-PCR法の第1の増幅工程に用いるプライマーセットとして含まれる遺伝子増幅用プライマーセットである。
 上記の本発明のプライマーセット(III)は、Nested-PCR法を用いる本発明の検出方法を行うために用いることができる。
 上記(I)-1、(I)-2、(II)、又は(III)の本発明のプライマーセットにおける全ての遺伝子増幅用プライマーは、遺伝子増幅手段がPCR法を基礎とする方法の場合、10-40塩基長であることが好適であり、さらに好適には15-30塩基長である。PCR法以外の遺伝子増幅方法を用いる場合には、当該他の遺伝子増幅方法に適した遺伝子増幅用プライマーの塩基長を選択することができる。
<本発明のキット>
 本発明のキットは、本発明のプライマーセットを用いて本発明の検出方法を行うための、本発明のプライマーセットをその構成要素として含む検出用キットである。本発明のキットには、本発明の検出方法の具体的な態様に応じて他の構成要素を組み入れることができる。具体的には、例えば、遺伝子増幅手段がPCR法を基礎とする方法の場合、PCR用の酵素(DNAポリメラーゼ)、逆転写酵素、バッファー(緩衝液)、酵素の補因子となる金属イオン(マグネシウムイオン等)、DNA増幅の基質となるデオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTP(dATP,dCTP,dGTP,TTPの混合物))、希釈用の水等を他の構成要素として組み入れることが可能である。
 本発明により、RVA(ロタウイルスA)の遺伝子型を、PCR法等の遺伝子増幅法に基づいて確度良く検出する手段が、検出方法、遺伝子増幅用プライマーセット、及び、検出用キットとして提供される。
比較例(試験系1)のプライマーセットを用いた場合のロタウイルスAの遺伝子型毎の泳動型を示す図面である。 実施例(試験系1)のプライマーセットを用いた場合のロタウイルスAの遺伝子型毎の泳動型を示す図面である。 実施例(試験系2)のプライマーセットを用いた場合のロタウイルスAの遺伝子型毎の泳動型を示す図面である。
 本発明の実施の形態の一例を挙げるが、本例は、上述した本発明の概念の一態様に過ぎない。
<センスプライマー(A)>
 センスプライマー(A)としては、下記(1)-(8)のマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーが例示される。塩基を示す記号のうち「R」はグアニン又はアデニンであることを示している。
  (A)(1)ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、CAAGGGAAAACGTRGCAGTTA(配列番号3)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(2)ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-789番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、CTAGATGTTACTACGGCTAC(配列番号4)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(3)ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、GATGGGACARTCTTGTACCATA(配列番号7)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(4)ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-711番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、TACRACAACCGACGTCACA(配列番号8)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(5)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、GTATTATCCAACTGAAGCAAGTAC(配列番号1)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(6)ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の399-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、 TTAAAGACTACAATGATATTACTACATT(配列番号2)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(7)ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-507番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、TTCGCTTCTGGTGAGGAGTTG(配列番号5)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
  (A)(8)ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマー。この例として、TTACRCCATTTGTAAATTCACAG(配列番号6)の一部又は全部を含むセンスプライマーが挙げられる。
<共通アンチセンスプライマー(B)>
 上記の共通アンチセンスプライマー(B)は、ACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号9)の一部又は全部を含む共通アンチセンスプライマーであることが好適である。
<Nested PCR法への適用の態様>
 上述した本発明のプライマーセットは、Nested-PCR法(Semi-nested PCR法を含む)の第2の増幅工程において、ネステッドセンスプライマー及び共通ネステッドアンチセンスプライマーとして用いる。そして、RT-PCR法による第1の増幅工程における共通アウターセンスプライマーとしては、CTCCTTTTAATGTATGGTATTGAATATACC(配列番号10)の一部又は全部を含む共通アウターセンスプライマーが挙げられ、当該共通アウターアンチセンスプライマーとしては、GTATAAAANACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号11)の一部又は全部を含む共通アウターアンチセンスプライマーが挙げられる。
 なお、既知のRVA検出用のプライマー、例えば、非特許文献5に記載されたプライマー(具体的には、下記配列番号12-20の塩基配列のプライマー)を、必要に応じて本発明のプライマーセット中に組み入れて用いることも可能であり、この態様も本発明の実施態様である。
 以下、本発明の実施例を記載する。
[試験系1の構築]
(1)サンプルの調製
 マルチプレックスPCR法の評価のため、予めシークエンス解析により遺伝子型が判明しているRVA株の中から、以下の11種類の代表的な株を選択して、これらのRVA株がそれぞれ含まれていることが既知の検体を選択して用いた。
 Human-wt/JPN-Hokkaido /SP15-09/2015/G1 lineage 1 (Wa様)
 Human-wt/JPN-Kyoto/NT036/2013/G1 lineage 2 (Wa様)
 Human-wt/JPN-Hokkaido /SP15-06/2015/G1 lineage 1 (DS-1様)
 Human-wt/JPN-Hokkaido/To16-04/2016/G2
 Human-wt/JPN-Aichi/KN105/2013/G3 (Wa様)
 Human-wt/JPN-Hokkaido/To16-01/2016/G3 (equine-like, DS-1様)
 Human-wt/JPN-Okayama/OH279/2002/G4
 Human-wt/JPN-Hokkaido/TA15-07/2015/G8
 Human-wt/JPN-Hokkaido/To14-25/2014/G9 lineage 3
 Human-wt/JPN-Hokkaido/To16-02/2016/G9 lineage 6
 Human-wt/JPN-Hokkaido/NS17-5/2017/G12
 上記のRVA株が含まれている検体は、それぞれ急性胃腸炎で入院した患者から採取した便を、PBS(10mM,pH7.2)を用いて10%便懸濁液として調製したものである。ウイルスRNAはDirect-zol RNA MiniPrepキット(Zymo Research、Irvine、CA)を用いて説明書の指示に従って抽出した。要約すると、TRIzol(登録商標)LS試薬240μLに、上記便懸濁液80μLを添加し、ボルテックスにより混和した。これを室温で5分間インキュベートした後、320μLのエタノールを加え、その混合物を上記キットのスピンカラムに直接投入した。このカラムを12,000×gで1分間遠心分離し、洗浄した。精製RNAは40μLのDNase/RNaseフリー水で溶出した。
(2)セミネステッドマルチプレックスPCRによる遺伝子型判定法
 下記のGouveaのプライマーセット(比較例):
1st Beg 9 : GGCTTTAAAAGAGAGAATTTCCGTCTGG(配列番号19)
    End 9 : GGTCACATCATACAATTCTAATCTAAG(配列番号20)
2nd RVG 9 : GGTCACATCATACAATTCT (配列番号18)
    aAT8(G8) : GTCACACCATTTGTAAATTCG(配列番号12)
    aBT1(G1) : CAAGTACTCAAATCAATGATGG(配列番号13)
    aCT2(G2) : CAATGATATTAACACATTTTCTGTG(配列番号14)
    aDT4(G4) : CGTTTCTGGTGAGGAGTTG(配列番号15)
    aET3(G3) : CGTTTGAAGAAGTTGCAACAG(配列番号16)
    aFT9(G9) : CTAGATGTAACTACAACTAC(配列番号17)
及び、下記の実施例のプライマーセット:
1st VP7 C-040F : CTCCTTTTAATGTATGGTATTGAATATACC(配列番号10)
    VP7 C-941R : GTATAAAANACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号11)
2nd VP7 C-932R : ACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号9)
    G1-297F :GTATTATCCAACTGAAGCAAGTAC (配列番号1)
    G2-401F : TTAAAGACTACAATGATATTACTACATT(配列番号2)
    G3-809F : CAAGGGAAAACGTRGCAGTTA(配列番号3)
    G3e-757F : CTAGATGTTACTACGGCTAC(配列番号4)
    G4-478F : TTCGCTTCTGGTGAGGAGTTG(配列番号5)
    G8-179F : TTACRCCATTTGTAAATTCACAG(配列番号6)
    G9-606F : GATGGGACARTCTTGTACCATA(配列番号7)
    G12-669F : TACRACAACCGACGTCACA(配列番号8)
 を用いて、上記の「1st」として示したアウタープライマーを用いたRT-PCR(1次PCR)、及び、「2nd」として示したネステッドプライマーを用いたマルチプレックスPCR(2次PCR)を行った。なお、「G3e」は、ウマ様(Equine-like)であることを示しており、ウマ様G3に関するプライマーを示している。
 RT-PCRはTaKaRa One Step RNA PCRキット(AMV)(Takara、Kyoto、Japan)を用いて、1μLのRNA検体を使って行った。反応前に、RNAサンプルを1次プライマー(アウタープライマー)(それぞれ10pmol)と混合し、5分間65℃でインキュベートした。そして、GenAmp PCR System 2700サーマルサイクラー(Applied Biosystems、Foster、CA、USA)を用いて、50℃で30分間(逆転写反応)に引き続き、94℃で2分間の反応を行った後、40サイクルの増幅反応(94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で90秒)を行い、最後に72℃で5分間の延長反応を行った。これにより得られた1次PCR産物をDNase/RNaseフリー水で50倍に希釈し、2μLの希釈溶液を2次PCRに使用した。
 2次PCRは、第2のプライマー(ネステッドプライマー)(それぞれ5pmol)及びPremix Ex Taq(登録商標) Hot Start Version(Takara)、を用いて行った。変性処理を94℃で30秒間行い、続いて20サイクルの増幅反応(94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で60秒)を行い、最後に72℃で5分間の延長反応を行った。
 これにより得られたPCR増幅産物のサイズは、1.5%アガロースゲル電気泳動とエチジウムブロマイド染色により分析した。また、DNAサイズマーカーとして100bpのDNAラダー(New England BioLabs、Ipswich、MA、USA)を使用した。
 なお、1次PCRの代替の試薬キットとして、PrimeScriptTM II High Fidelity One Step RT-PCRキット(Takara)を用いた。その際の反応条件は、RT-PCRは45℃で10分間の逆転写反応に引き続き、98℃で10秒間反応を行った後、続いて40サイクルの増幅反応(98℃で10秒、50℃で15秒、68℃で20秒)を行い、最後に68℃で3分間の延長反応を行った。
 PCR増幅産物のサイズの分析は、上記の基本の増幅反応系により得られたPCR増幅産物と同様に行った。
(3)ウイルス株とプライマーの配列比較
 RVA基準株のVP7ヌクレオチド配列をGenBankから入手し、MEGAソフトウェアパッケージバージョン7.0.18に含まれる、CLUSTAL W、及び、MAFFT多重配列アラインメントソフトウェアプログラム バージョン7.0(Katoh et al.,2009)を用いてアライメントを行った。最終的な編集は、Microsoft Excel 2010ソフトウェア(Microsoft、Redmond、WA、USA)によって行った。
[試験系1の結果]
(1)Gouveaのプライマーセットの評価(比較例)
 日本国内で採取されたRVAの10株(G1lineage 1(Wa様)、G1lineage 2(Wa様)、G1lineage 1(DS-1様)、G2、G3(Wa様)、ウマ様(Equine-like)G3(DS-1様)、G4、G8、G9 lineage 3及びG9 lineage 6)を用いて、上記のGouveaのプライマーセットによるマルチプレックスPCR法を、基本の増幅反応系において評価した。
 その結果、Wa-like G1 lineage 1、Wa-like G1 lineage 2、DS-1-like G1、G2、Wa-like G3、G4では問題なく遺伝子型が判定できたが、以下の3種類のウイルスで誤判定あるいは判定困難となる事が判明した(図1A)。図1Aは、基本の反応系における結果を示しており、図中、判定困難箇所は↑で示した。まず、ウマ様G3のサンプルではG1(749 bp)に近いサイズのバンドが得られた。また、G8ではG3(374 bp)の位置にバンドが得られた。日本国で流行しているG9型ウイルスは系統解析によりlineage 3とlineage 6に大別されるが、このうちのlineage 3ではバンドが検出されない、あるいはバンドが非常に薄いため判定が困難であった。更にG9 lineage 6では、G1(749 bp)とG8(885 bp)の間に、弱い非特異的なバンドが見られた。この結果は、5検体以上を用いた場合も同様であった。
(2)実施例のプライマーセットの評価
 上記(1)の比較例に対して、実施例のプライマーセット(上記;G12対応のプライマーを含む)を用いた場合に、G1、G2、ヒトG3、ウマ様G3、G4、G8及びG9、これにG12を加えた全ての株で、遺伝子型を正確に判定できることが基本の増幅反応系において確認された(図1B)。すなわち、ウマ様G3とG1のバンドは明確に異なっており、G8とG3のバンドも明確に異なっていた。また、G9 lineage 3のバンドが明確に検出された。更にG9 lineage 6において認められた非特異的なバンドは認められなかった。このように比較例では検出が困難であった部分が明確に検出されると共に、さらに新たに加えたG12のバンドも、区別可能な明確な形で認められた。この結果は、2検体以上を用いた場合も同様であり、さらに、各検体において上記の基本の増幅反応系を用いた場合も、代替の試薬キットに付属している増幅反応系を用いた場合も同様であった。
[試験系2の構築]
(1)試験系2の内容
 試験系2では、特にRVA株である、ヒトG3、ウマ様G3、G9、及びG12について、それぞれの株に割り当てられている遺伝子対応領域の両端近傍での当該遺伝子型の検出性能を、試験系1と同様のセミネステッドマルチプレックスPCRを用いて検討した。
(2)サンプルの調製
 用いた検体は、G1、G2、ヒトG3、ウマ様G3、G4,G8、G9、及びG12のそれぞれについて、試験系1で用いたものと同一の糞便検体である。
(3)セミネステッドマルチプレックスPCRによる遺伝子型判定法
 下記のプライマーセット:
1st VP7 C-040F : CTCCTTTTAATGTATGGTATTGAATATACC(配列番号10)
    VP7 C-941R : GTATAAAANACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号11)
2nd VP7 C-932R : ACTTGCCACCATTTTTTCCA(配列番号9)
    G1-297F :GTATTATCCAACTGAAGCAAGTAC (配列番号1)
    G2-401F : TTAAAGACTACAATGATATTACTACATT(配列番号2)
    G3-beg-802F(19) : TTAGGACCAAGGGAAAACG(配列番号21)
    G3-end-812F(23) : GGGAAAACGTAGCAGTTATACAG(配列番号22)
    G3e-beg-747F(21) : CAATCATAAACTAGATGTTAC(配列番号23)
    G3e-end-771F(19) : GGCTACTTGTACGATCAGA(配列番号24)
    G4-478F : TTCGCTTCTGGTGAGGAGTTG(配列番号5)
    G8-179F : TTACRCCATTTGTAAATTCACAG(配列番号6)
    G9-beg-603F(23) : ATCGATGGGACARTCTTGTACCA(配列番号25)
    G9-end-613F(24) : CAATCTTGTACCATAAAAGTGTGC(配列番号26)
    G12-beg-666F(19) : ATGTACGACAACCGACGTC(配列番号27)
    G12-end-689F(23) : CATTTGAAGAGGTAGCAAATGCG(配列番号28)
 を用いて、上記の「1st」として示したアウタープライマーを用いたRT-PCR(1次PCR)、及び、「2nd」として示したネステッドプライマーを用いたマルチプレックスPCR(2次PCR)を行った。なお、「G3e」は、ウマ様(Equine-like)であることを示しており、ウマ様G3に関するプライマーを示していることは、試験系1と同様である。
 RT-PCRはTaKaRa One Step RNA PCRキット(AMV)(Takara、Kyoto、Japan)を用いて、1μLのRNA検体を使って行った。反応前に、RNAサンプルを1次プライマー(アウタープライマー)(それぞれ10pmol)と混合し、5分間65℃でインキュベートした。そして、GenAmp PCR System 2700サーマルサイクラー(Applied Biosystems、Foster、CA、USA)を用いて、50℃で30分間(逆転写反応)に引き続き、94℃で2分間の反応を行った後、40サイクルの増幅反応(94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で90秒)を行い、最後に72℃で5分間の延長反応を行った。これにより得られた1次PCR産物をDNase/RNaseフリー水で50倍に希釈し、2μLの希釈溶液を2次PCRに使用した。
 2次PCRは、第2のプライマー(ネステッドプライマー)(それぞれ5pmol)及びPremix Ex Taq(登録商標) Hot Start Version(Takara)、を用いて行った。変性処理を94℃で30秒間行い、続いて20サイクルの増幅反応(94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で60秒)を行い、最後に72℃で5分間の延長反応を行った。
 これにより得られたPCR増幅産物のサイズは、1.5%アガロースゲル電気泳動とエチジウムブロマイド染色により分析した。また、DNAサイズマーカーとして100bpのDNAラダー(New England BioLabs、Ipswich、MA、USA)を使用した。
 なお、1次PCRの代替の試薬キットとして、PrimeScriptTM II High Fidelity One Step RT-PCRキット(Takara)を用いた。その際の反応条件は、RT-PCRは45℃で10分間の逆転写反応に引き続き、98℃で10秒間反応を行った後、続いて40サイクルの増幅反応(98℃で10秒、50℃で15秒、68℃で20秒)を行い、最後に68℃で3分間の延長反応を行った。
 PCR増幅産物のサイズの分析は、上記の基本の増幅反応系により得られたPCR増幅産物と同様に行った。
(4)ウイルス株とプライマーの配列比較
 RVA基準株のVP7ヌクレオチド配列をGenBankから入手し、MEGAソフトウェアパッケージバージョン7.0.18に含まれる、CLUSTAL W、及び、MAFFT多重配列アラインメントソフトウェアプログラム バージョン7.0(Katoh et al.,2009)を用いてアライメントを行った。最終的な編集は、Microsoft Excel 2010ソフトウェア(Microsoft、Redmond、WA、USA)によって行った。
[試験系2の結果]
 本発明の検出方法における、より基本的な要素であるヒトG3、ウマ様G3、G9、及びG12の基準株に対応する遺伝子領域の両端に対応するプライマー、すなわち、ヒトG3については、G3-beg-802F(5'側:図2のG3h-begに対応)とG3-end-812F(5'側:図2のG3h-endに対応); ウマ様G3については、G3e-beg-747F(5'側:図2のG3e-begに対応)とG3e-end-771F(5'側:図2のG3e-endに対応); G9については、G9-beg-603F(5'側:図2のG9-begに対応)とG9-end-613F(5'側:図2のG9-endに対応);G12については、G12-beg-666F(5'側:図2のG12-begに対応)とG12-end-689F(5'側:図2のG12-endに対応);それぞれについて、本発明において追加可能なG1、G2、G4、及びG8の基準株に対応するプライマーとマルチプレックスPCRを行った結果、バンドの濃淡の差は認められるものの、各々の基本的な基準株に対応する遺伝子領域の両端のプライマーの組について、他と明確に区別が可能な明確なバンドが認められた。従って、本発明においてそれぞれの基準株について規定された遺伝子領域全体について、本発明の検出方法を行うことが可能であることが明らかになった。また、この結果から、追加可能なプライマーについても同様に、規定された遺伝子領域全体において本発明の検出方法に適用可能と考えられる。
 ロタウイルスA(RVA)のVP7遺伝子分節における遺伝子型(Gタイプ)において、迅速かつ的確に決定することは、以下の観点から産業上重要である。
 (1) ロタウイルスのVP7蛋白質は、生体防御において最も重要なウイルス蛋白質である。すなわち、VP7蛋白質はロタウイルス粒子の最も外側を構成している蛋白質なので、生体はロタウイルス蛋白質の中でもVP7を認識しやすく、ロタウイルス感染時には、VP7蛋白質に対する抗体が優先的に産生される。その反面、VP7における遺伝子型が異なると過去に産生された抗体が効かない又は効きにくくなる。従って、ロタウイルスにおいてVP7の遺伝子型単位の流行状態を把握することが、そのロタウイルスの流行地域のヒトの免疫状況を推測するための鍵であり、今後の流行予測やワクチンの効果を評価する上でも重要である。
 (2) ロタウイルスのゲノムは11本の遺伝子分節で構成されており、それぞれの遺伝子に多数の型が存在するために、単純にはその遺伝子型同士の組合せは膨大になるとも考えられる。しかしながら、実際にはロタウイルス株毎の遺伝子型構成のパターンは概ね固定されており、VP7遺伝子分節における遺伝子型(Gタイプ)が決まれば、他の遺伝子型についても概ね予測を付けることができる。従って、通常の臨床検査現場においては、ロタウイルスのVP7の遺伝子型を決定する他に、他の遺伝子分節の遺伝子型を決定する必要性に乏しい。
 (3) RVA以外にヒトに対して感染可能なロタウイルスとしては、現状ではロタウイルスB(RVB)とロタウイルスC(RVC)が挙げられる。しかしながら著しくRVAの検出頻度が高いことと共に、RVBとRVCの流行株の種類が限定されており、RVBとRVCにおいてわざわざ遺伝子型を決定する必要性に乏しい。従って、RVAのVP7遺伝子分節における遺伝子型(Gタイプ)のみを決定することで、通常の臨床検査現場におけるロタウイルスの現状を把握するには事足りている。
 上記(1)-(3)において述べたように、RVAのVP7遺伝子分節における遺伝子型(Gタイプ)を決定することは、ロタウイルスに対する本質的な作業であり、これを迅速かつ的確に行うことができる本発明は、産業上極めて重要性が高いものといえる。

Claims (18)

  1. (A) ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の174-834番目を塩基配列カウントの基準として:
     (1)ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (2)ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-789番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (3)ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (4)ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-711番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    における上記(1)-(4)の1-4種から選ばれるセンスプライマー;並びに、
    (B) 上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目をカウントの基準として、当該塩基配列の領域に対してそれぞれに整合している上記(1)-(4)において記載されたロタウイルスAの基準株のプラス鎖、にハイブリダイズする共通アンチセンスプライマーから選ばれる1種又は2種以上;
     上記(A)のセンスプライマー及び(B)共通アンチセンスプライマー、を含めて遺伝子増幅用プライマーとして用いた遺伝子増幅手段を、検体から得られる遺伝子に対して施して得られる遺伝子増幅産物を用いてロタウイルスの遺伝子型を検出する、検出方法。
  2.  前記(A)(1)の、ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号3で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(2)の、ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-786番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号4で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(3)の、ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号7で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(4)の、ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-710番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号8で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーである、請求項1に記載の検出方法。
  3.  前記(A)のセンスプライマーとして、さらに下記(5)-(8)から選ばれる1-4種を追加して用いる、請求項1又は2に記載の検出方法:
    (5)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (6)ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の399-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (7)ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-507番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (8)ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
  4.  前記(A)(5)の、ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号1で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(6)の、ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の401-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号2で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(7)の、ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-501番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号5で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(A)(8)の、ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号6で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーである、請求項3に記載の検出方法。
  5.  前記(B)の共通アンチセンスプライマーは、配列番号9で表される塩基配列の一部又は全部を含む共通アンチセンスプライマーである、請求項1-4のいずれか1項に記載の検出方法。
  6.  前記遺伝子増幅手段は、Nested-PCR法の第2の増幅工程であり、RT-PCR法による第1の増幅工程において、(1)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の1-72番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部のそれぞれに整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対応するマイナス鎖、にハイブリダイズする共通アウターセンスプライマー、並びに、(2)上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部に整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対してハイブリダイズする共通アウターアンチセンスプライマー、を遺伝子増幅用プライマーとして用いて得られた第1の増幅工程による遺伝子増幅産物を、上記第2の増幅工程における鋳型として用いる、請求項1-5のいずれか1項に記載の検出方法。
  7.  ロタウイルスの遺伝子型の検出を目的とした、下記(1)-(4)の1-4種から選ばれるセンスプライマーを含む、遺伝子増幅用プライマーセット:
    ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の174-834番目を塩基配列カウントの基準として:
     (1)ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (2)ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-789番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (3)ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
     (4)ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-711番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
  8.  前記(1)の、ロタウイルスAのG3型(ヒトロタウイルス)の基準株(AU-1/D86271)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の802-834番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号3で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(2)の、ロタウイルスAのウマ様G3型(ウマ様ロタウイルス)の基準株(S13-30/KJ639017)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の747-786番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号4で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(3)の、ロタウイルスAのG9型の基準株(B3458/EF990708)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の603-636番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号7で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(4)の、ロタウイルスAのG12型の基準株(Dhaka25/DQ146654)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の666-710番目の塩基配列(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号8で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーである、請求項7に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  9.  前記センスプライマーとして、さらに下記(5)-(8)から選ばれる1-4種が追加されてなる、請求項7又は8に記載の遺伝子増幅用プライマーセット:
    (5)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (6)ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の399-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (7)ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-507番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上、
    (8)ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーの1種又は2種以上。
  10.  前記(5)の、ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の297-338番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号1で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(6)の、ロタウイルスAのG2型の基準株(KUN/D50124)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の401-438番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号2で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(7)の、ロタウイルスAのG4型の基準株(BrB-9/GU565090)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の468-501番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号5で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーであり、
     前記(8)の、ロタウイルスAのG8型の基準株(NP-130/LC169923)のVP7遺伝子分節の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列の174-210番目(プラス鎖の番号)に対するマイナス鎖にハイブリダイズするセンスプライマーは、配列番号6で表される塩基配列の一部又は全部を含むセンスプライマーである、請求項9に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  11.  前記センスプライマーに関する(1)-(4)の全て、及び、(5)-(8)の1種又は2種以上、を含む、請求項7-10のいずれか1項に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  12.  前記センスプライマーと共に、ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の883-1062番目をカウントの基準として、当該塩基配列の領域に対してそれぞれに整合している上記ロタウイルスAの基準株のプラス鎖、にハイブリダイズする1種又は2種以上の共通アンチセンスプライマー、を含む、請求項7-11のいずれか1項に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  13.  前記共通アンチセンスプライマーは、配列番号9で表される塩基配列の一部又は全部を含む共通アンチセンスプライマーである、請求項12に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  14.  前記遺伝子増幅用プライマーセットが、Nested-PCR法の第2の増幅工程に用いるプライマーセットとして含まれ、かつ、(1)ロタウイルスAのG1型の基準株(Wa株/K02033)のVP7遺伝子分節(セグメント9)の二本鎖RNA又はその相補的なDNAの塩基配列におけるプラス鎖の塩基配列の1-72番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部のそれぞれに整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対応するマイナス鎖、にハイブリダイズする共通アウターセンスプライマー、並びに、(2)上記G1型の基準株のプラス鎖の塩基配列の883-1062番目を塩基配列カウントの基準として、当該塩基配列の全部又は一部に整合している、検出対象である遺伝子型が異なるロタウイルスAの基準株のプラス鎖の塩基配列に対してハイブリダイズする共通アウターアンチセンスプライマー、をRT-PCR法によるNested-PCR法の第1の増幅工程に用いるプライマーセットとして含まれる、請求項7-13のいずれか1項に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  15.  前記(1)の共通アウターセンスプライマーは、配列番号10で表される塩基配列の一部又は全部を含む共通センスプライマーである、請求項14に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  16.  前記(2)の共通アウターアンチセンスプライマーは、配列番号11で表される塩基配列の一部又は全部を含む共通アンチセンスプライマーである、請求項14又は15に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  17.  全ての遺伝子増幅用プライマーは、10-40塩基長である、請求項7-16のいずれか1項に記載の遺伝子増幅用プライマーセット。
  18.  請求項7-17のいずれか1項に記載の遺伝子増幅用プライマーセットを含む、ロタウイルスの遺伝子型検出用キット。
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