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JP4766878B2 - ハイブリダイゼーションアッセイを使用する真正細菌群の検出、同定および識別 - Google Patents
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JP4766878B2 - ハイブリダイゼーションアッセイを使用する真正細菌群の検出、同定および識別 - Google Patents

ハイブリダイゼーションアッセイを使用する真正細菌群の検出、同定および識別 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、ITS(転写領域内部のスペーサー)領域から誘導される新規核酸配列を使用する、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の特異的検出ならびに/あるいは同定のための方法に関する。
本発明はまた、生物学的サンプルにおいて、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の特異的検出ならびに/あるいは同定のために使用すべき16Sおよび23Sリボソームリボ核酸(rRNA)またはrRNA遺伝子間のITS領域から誘導される前記新規の核酸配列に関する。
それはまた、サンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種の前記スペーサー領域の増幅のために使用すべき核酸プライマーにも関する。
背景技術
エンテロコッカス(Enterococcus)属は、現在、27種の記載された種を含む。ヒトの臨床的見地から、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)は、最も重要な種であり:E.ファエカリス(E.faecalis)、およびE.ファエシウム(E.faecium)は一緒になって、すべての腸球菌院内感染のうち95%を構成し、それぞれ80〜90%および5%〜10%分布している。時折、E.カセリフラバス(E.casseliflavus)およびE.ガリナルム(E.gallinarum)が単離される。
腸球菌(Enterococci)は、先天的および後天的抗生物質耐性のため、処置が困難となっている感染の共通の原因として認識されることが多くなっている。
病院ならびに共同体内におけるE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の効果的な制御は、感染患者の早期診断を含む、言い換えれば、スクリーニングの工程を含むより積極的な手段を必要とする。
さらに、最近記載された種のいくつかは、同定のために現在まで使用されてきた表現型の特徴に適合しない。従って、より感受性の高い、かつより特異的なプローブおよび/またはプライマーを使用する検出ならびに/あるいは同定のより迅速な方法を提供する必要性および緊急性がある。
発明の概要
本発明の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出ならびに/あるいは同定のために使用することができるエンテロコッカス(Enterococcus)種のITSの特定の領域から誘導される新規核酸配列を提供することである。
従って、本発明は、配列番号1もしくは2、前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、前記配列番号1もしくは2の相補形態、または任意の相同物よりなる単離された核酸分子、およびエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出および/または同定のための標的としての前記核酸分子の使用を提供する。
本発明の1の態様は、標的として、エンテロコッカス(Enterococcus)種の16S〜23S rRNAスペーサー領域の特定の領域を有し、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定を可能にするプローブおよび/またはプライマーとしての使用のための新規のポリヌクレオチドに関する。
従って、本発明は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、あるいは前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいはその任意の相補配列、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントに特異的にハイブリダイズする単離された核酸分子を提供する。
本発明の別の態様は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のためのプローブの組に関する。
本発明の別の態様は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の16S〜23S rRNAスペーサー領域の特異的増幅を可能にするプライマーに関する。
本発明の目的は、本発明のいずれかの新規の配列、または本発明のプローブおよび/もしくはプライマーのいずれかの新規の組;あるいはそれらの組み合わせを含有する組成物である。
本発明の別の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のために、前記プローブおよび/またはプライマーが使用されるキットである。
本発明の別の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための迅速かつ信頼できるハイブリダイゼーション方法である。
本発明の別の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のためのリアルタイムPCRに基づくハイブリダイゼーション方法である。
表の説明
表1:配列表。
表2:プライマー対。
表3:プローブの組。
表4:エンテロコッカス(Enterococcus)種
発明の詳細な記載
以下の説明は、以下に記載の本発明の異なる具体例において使用される用語および表現を例示するのに役立つ。
用語「スペーサー」および「ITS」(転写領域内部のスペーサー)は、両方とも、16Sと23S rRNAとの間または16Sと23S rRNA遺伝子との間の領域を指す省略形の用語である。
用語「プローブ」は、検出しようとする標的配列にハイブリダイズするにの十分相補的である配列を有する1本鎖オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドを指す。
好ましくは、本発明のプローブは、検出しようとする配列の正確な相補体に70%、80%、90%、または95%よりも相同である。これらの標的配列は、ゲノムDNAもしくは前駆体RNA、またはそれらの増幅されたバージョンのいずれかである。
本発明のプローブは、対応するヌクレオチド配列を含む挿入物を含有する組換えプラスミドのクローニングによって、必要であれば、適切なヌクレアーゼを使用して、クローニングされたプラスミドから該配列を切り出し、例えば、分子量に従う分画によってそれらを回収することにより、形成することができる。
本発明に従うプローブはまた、化学的、例えば、従来のホスホトリエステル法によって合成することもできる。
本明細書で使用する用語「相補的」核酸は、核酸配列が、相互に完全な塩基対形成された二重螺旋を形成することを意味する。
用語「ポリ核酸」、「核酸」、および「ポリヌクレオチド」は、少なくとも5、10、20、30、40もしくは50連続ヌクレオチドを含有する2本鎖または1本鎖cDNAまたはゲノムDNAまたはRNAのいずれかに対応する。100ヌクレオチド長より短いポリ核酸は、「オリゴヌクレオチド」と称される。
それらはまた、イノシンなどの修飾されたヌクレオチドまたはそれらのハイブリダイゼーション特徴を本質的に変更しない修飾された基を含有するヌクレオチドを指す。
1本鎖のポリ核酸配列は、本発明においては、常に5’末端から3’末端までとして提示する。
それらはそのままの形、それらの相補形態、またはRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)で使用することができる。
用語「最も緊密な近傍」は、DNA相同性について最も緊密に関連することが公知であるかまたは予想され、目的の生物体と区別されるべきタクソン(taxon)を意味する。
表現「タクソン特異的ハイブリダイゼーション」または「タクソン特異的プローブ」は、プローブが、それが設計されたタクソン由来のDNAまたはRNAにのみハイブリダイズし、他のタクソン由来のDNAまたはRNAにはハイブリダイズしないことを意味する。
タクソンという用語は、完全な属または属内のサブグループ、種または種内のサブタイプ(亜種、血清型、配列型(sequevar)、生物型...)を指すことができる。
用語「特異的増幅」または「特異的プライマー」は、前記プライマーが、それらが設計されたこれらの生物体由来のスペーサー領域のみを増幅し、他の生物体由来のスペーサー領域は増幅しないという事実を指す。
用語「感受性」は、偽陰性の数を指し:即ち、検出すべき100株のうち1株が見過ごされる場合、試験は(100−1/100)%=99%の感受性である。
用語「特異性」は、偽陽性の数を指し:即ち、検出された100株に対し、2株は、試験が設計されていない生物体に属するように思われる場合、試験の特異性は(100−2/100)%=98%である。
「優先的」であるとして選択されるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドは、80%を超える、好ましくは90%を超えるおよび最も好ましくは95%を超える感受性ならびに特異性を示す。
用語「固体支持体」は、ポリヌクレオチドプローブを結合させることができる任意の基体を指すことができるが、但し、それは、そのハイブリダイゼーション特性を保持し、そしてハイブリダイゼーションのバックグランドレベルは低いままである。通常、固体支持体は、マイクロタイタープレート、膜(例えば、ナイロンもしくはニトロセルロース)または微小球(ビーズ)である。膜への適用または固定化の前に、固定化を容易にするかまたはハイブリダイゼーション効率を改善するためには、核酸プローブを修飾することが簡便であり得る。そのような修飾は、ホモポリマーテーリング、脂肪族基、NH基、SH基、カルボキシル基などの異なる反応基とのカップリング、またはビオチン、ハプテンもしくはタンパク質とのカップリングを包含し得る。
用語「標識された」は、標識された核酸の使用を指す。標識化は、サイキ(Saiki)ら(1988)またはベジュ(Bej)ら(1990)によって例示されるような増幅のポリメラーゼ工程中に組み入れられた標識されたヌクレオチドの使用または標識されたプライマーの使用、または当業者に既知の他の任意の方法によって行うことができる。標識の性質は、同位体(32P、35Sなど)であってもまたは非同位体(ビオチン、ジゴキシゲニン、蛍光染料、ビオチン、酵素など)であってもよい。
用語「シグナル」は、一連の電磁波(例えば、蛍光)、または情報を担持する電流の変化を指す。シグナルは、直接目視することができるか、あるいは異なる手段またはデバイスによって可視化および/もしくは解釈可能にすることができる。
「サンプル」は、生物学的材料であってもよい。この生物学的材料は、感染したヒト、動物から直接、または培養もしくは富化後に、または食物、環境などから採取することができる。
生物学的材料は、例えば、任意の種類の喀出物、気管支洗浄物、血液、皮膚組織、生検、リンパ球血液培養材料、コロニーなどであってもよい。前記サンプルは、当該分野において公知である任意の技術に従って調製または抽出することができる。
本発明の意味において臨床的に関連性のあるエンテロコッカス(Enterococcus)種は、E.ファエカリス(E.faecalis)、E.ファエシウム(E.faecium)、E.アビウム(E.avium)、E.セコルム(E.cecorum)、E.コルムバエ(E.columbae)、E.デュランス(E.durans)、E.フラベセンス(E.flavescens)、E.ヒラエ(E.hirae)、E.マロドラツス(E.malodoratus)、E.ムンドチ(E.mundtii)、E.シュードアビウム(E.pseudoavium)、E.ラフィノサス(E.raffinosus)、E.カセリフラバス(E.casseliflavus)、E.ガリナルム(E.gallinarum)である(表4)。
ITSは、いくつかのエンテロコッカス(Enterococcus)種について既に公知である。
さらなる研究では、異なるエンテロコッカス(Enterococcus)種の全ゲノム配列決定により、それらの生物体が、それらのゲノムにおける5または6つのリボソームRNAオペロンで含有することが示されている。
特に、エンテロコッカス(Enterococcus)種内では、E.ファエカリス(E.faecalis)株は、2つの異なるタイプのスペーサーを示し、E.ファエシウム(E.faecium)株は、4つの異なるタイプを示す。
この極めて高い多様性によって発生する問題を解決するために、本発明は、すべてのエンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、臨床的に関連するすべてのエンテロコッカス(Enterococcus)種、より詳細にはE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための独特な標的配列を付与するその大きな利点について同定され、範囲設定されたITSの特定の領域を提供する。
実際、すべてのエンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、臨床的に関連するすべてのエンテロコッカス(Enterococcus)種のすべてのタイプのスペーサーにおいて、本発明の標的配列が認められることを見出した。
ITSのこの特定の領域はまた、「標的領域」または「標的配列」とも呼ばれ、配列番号1もしくは配列番号2よりなる核酸配列、または配列番号1もしくは2に相同である核酸分子、それらのRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、あるいはそれらの相補形態として規定することができる。
用語「標的配列」は、任意のエンテロコッカス(Enterococcus)種のITSにおいて見出されるすべての相同配列を含み、以後、前記相同配列はまた、本明細書において「相同物」と称する。次いで、相同性の程度は、75%より高い、一般的に、80%より高い、さらに90%より高い。
本発明の体系において、次いで、「相同物」は、配列番号1もしくは2または任意のエンテロコッカス(Enterococcus)種のITS領域に位置するその任意のフラグメントに対する相同配列であり、配列番号1および2は、それぞれE.ファエカリス(E.faecalis)およびE.ファエシウム(E.faecium)株に由来する。
エンテロコッカス(Enterococcus)種の検出ならびに/あるいは同定のために標的配列から設計されるプローブおよび/またはプライマーとしての使用のための新規のポリヌクレオチドもまた、本発明の目的である。
言い換えれば、本発明の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種の検出ならびに/あるいは同定のために本発明の標的配列とハイブリダイズするプローブおよび/またはプライマーとしての使用のための新規のポリヌクレオチドに関する。
特に、本発明の目的は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための、配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、あるいは前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメント、あるいはそれらのいずれかの相同物に特異的にハイブリダイズする単離された核酸分子である。
好適なポリヌクレオチドプローブは、約5〜約50塩基長、より好ましくは、約10〜約25ヌクレオチドの間であり、標的配列に十分に相同である。
配列番号3〜84のポリヌクレオチドおよびそれらの任意の相同物は、プローブとして使用することができる。
好適なプローブは、配列番号22〜26、28〜43、45〜65および67〜84のポリヌクレオチド、ならびに相同物、特に配列番号28〜36、45〜58、67〜84のポリヌクレオチドである。
本発明の好適なプライマーは、本発明の標的配列の合成の開始点として作用することが可能である1本鎖DNAポリヌクレオチドである。本発明のプライマーの長さおよび配列は、それらが、伸張産物の合成を誘導(prime)することが可能であるようなものでなければならない。
好ましくは、本発明のプライマーは、約5〜約50ヌクレオチド長、好ましくは約15〜約25ヌクレオチド長である。その特定の長さならびに配列は、温度およびイオン強度などの使用条件に依存して選択されるべきである。
本発明の好適なプライマーは標的配列を増幅する。言い換えれば、本発明の好適なプライマーは、配列番号1もしくは配列番号2および/または相同物を増幅する。
本発明の好適なプライマーは、配列番号3〜10および12〜20のポリヌクレオチド、ならびに相同物である。
増幅プライマーは、適切な増幅を保障するためには、対応するテンプレート配列に正確に一致する必要はないという事実が、参考文献(クウォク(Kwok)ら、1990)に詳細に記載されている。
使用される増幅方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR;サイキ(Saiki)ら、1988)、リガーゼ連鎖反応(LCR;ランドグレン(Landgren)ら、1988;ウー(Wu)&ウォーレス(Wallace)、1989;バーラーニ(Barany)、1991)、核酸配列に基づく増幅(NASBA;グアテリ(Guatelli)ら、1990;コンプトン(Compton)、1991)、転写に基づく増幅システム(TAS;クウォホ(Kwoh)ら、1989)、鎖置換増幅(SDA;ダック(Duck)、1990;ウォーカー(Walker)ら、1992)もしくはQβレプリカーゼによる増幅(リザーディ(Lizardi)ら、1988;ローメリ(Lomeli)ら、1989)または当該分野において既知の核酸分子を増幅するための他の任意の適切な方法のいずれかであり得る。
プライマーまたはプローブとしての使用のための本発明の好適なポリヌクレオチドを表1に列挙する。
本発明のポリヌクレオチドは、1つもしくは数個のヌクレオチドのそれらの任意の代表的末端への付加または除去、あるいは前記配列内の1つもしくはそれ以上のヌクレオチドの変更、あるいはそれらの両方の組み合わせによって、表1において特定されたいずれのポリヌクレオチド、またはそれらの相同物と配列が異なっていていもよいが、但し、次いで得られる等価物はなお、対応する修飾されていないポリヌクレオチドとして標的配列とハイブリダイズする。前記等価なポリヌクレオチドは、対応する修飾されていないポリヌクレオチドと少なくとも75%相同性、好ましくは80%を超える、より好ましくは85%を超える相同性を共有する。
ポリヌクレオチドの等価物を使用する場合、対応する修飾されていないポリヌクレオチドと同じ特異性を得るために、ハイブリダイゼーション条件を修飾する必要があり得る。
結果として、ポリヌクレオチドを同じ条件下の組で使用すべき場合、従って、他のポリヌクレオチドの配列を修飾する必要があり得る。これらの修飾は、例えば、ヘイムズ B(Hames B)およびヒギンズ S(Higgins S)(編):Nucleic acid hybridization. Practical approach.IRL Press,Oxford,UK,1985などの当該分野において公知の原理に従って行うことができる。
本発明のポリヌクレオチドプライマーおよび/またはプローブもまた、ホスホロチオエート(マツクラ(Matsukura)ら、1987)、アルキルホスホロチオエート(ミラー(Miller)ら、1979)またはペプチド核酸(ニールセン(Nielsen)ら、1991;ニールセン(Nielsen)ら、1993)を含んでなり得るか、あるいは挿入剤(アッセライン(Asseline)ら、1984)などを含有し得る。
修飾されたプライマーまたはプローブは、要求される特異性および感受性を得るためにそれらが使用される条件に関する適応性を必要とする。しかし、ハイブリダイゼーションの結果は、修飾されていないポリヌクレオチドで得られる結果と本質的に同じものであるべきである。
これらの修飾の導入は、ハイブリダイゼーション動力学、ハイブリッド形成の可逆性、ポリヌクレオチド分子の生物学的安定性などのいくつかの特性に影響を及ぼすために有利であり得る。
本発明のプローブおよびプライマーは、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための本発明の方法、また目的において使用される。
標的配列の検出および/または同定は、電気泳動方法、ハイブリダイゼーション方法もしくは配列決定方法を使用することによって実施することができる。
サンプル中の1種もしくはそれ以上のエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出のための本発明の方法は、以下の工程:
・第1に、必要であれば、サンプル中に存在する核酸を、増幅および/またはハイブリダイゼーションに利用可能な状態にする。
・第2に、また必要であれば、核酸が存在するならば、以下に記載のように、1つもしくは別の標的増幅システムで増幅する。通常、増幅は、以後のハイブリダイゼーションシグナルを増強するのに必要である。しかし、いくつかのサンプル、またはいくつかの高感度シグナル増幅システムでは、増幅は必要ないかもしれない。
・第3に、サンプル中に存在する核酸または得られる増幅された産物をプローブと接触させ、ハイブリダイゼーションを進行させる。
・最後に、都合の良い、かつ適合性のある検出システムを使用して、ハイブリッドを検出する。
を含んでなる。観察されるハイブリダイゼーションシグナルまたはパターンから、1種もしくはいくつかの種のエンテロコッカス(Enterococcus)種の有無を推測することができる。
使用される増幅システムは、必要とされる特定のアプリケーションに依存して、多かれ少なかれ普遍的であり得る。
rRNAスペーサーの保存されたフランキング領域(16Sおよび23S遺伝子)に位置する普遍的プライマーを使用することによって、腸球菌由来のすべてではないがほとんどの生物体のスペーサー領域が増幅される。
いくつかのアプリケーションでは、サンプル中に存在するすべての生物体ではないが、1種もしくはいくつかの種のエンテロコッカス(Enterococcus)種を増幅することが適切であり得る。これは、エンテロコッカス(Enterococcus)種の標的領域に位置する特異的プライマーを使用して達成することができる。
特に、サンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種、とりわけ、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための本発明の方法は、
(i)必要であれば、サンプル中のポリ核酸を遊離、単離および/または濃縮する工程;
(ii)必要であれば、少なくとも1つの適切なプライマー対で、16S〜23S rRNAスペーサー領域、あるいは標的配列を含んでなるフラグメント、または標的配列もしくはそのフラグメントを増幅する工程;
(iii)工程(i)または(ii)のポリ核酸と、標的配列(ここで、標的配列は、配列番号1もしくは2またはその相同物よりなる)、あるいはそれらのRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、あるいはそれらの相補形態、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントにハイブリダイズする少なくとも1つのポリヌクレオチドプローブとをハイブリダイズさせる工程、
(iv)形成されたハイブリッドを検出する工程、ならびに
(v)得られるシグナルを解釈し、エンテロコッカス(Enterococcus)種の存在を推定し、および/またはサンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種を同定する工程、
を含んでなる。
好ましくは、本発明のプローブは、高いストリンジェンシーの条件下でハイブリダイズする。
高いストリンジェンシー条件下では、相補的核酸ハイブリッドのみが形成される。従って、アッセイ条件のストリンジェンシーは、ハイブリッドを形成する2つの核酸鎖間に必要な相補性の量を決定する。ストリンジェンシーは、標的および非標的核酸により形成されるハイブリッド間の安定性の差異を最大にするために、選択される。
ハイブリダイゼーション条件は、本発明のポリヌクレオチドが標的配列に特異的にハイブリダイズする場合に得られるハイブリダイゼーションのシグナルが、前記ポリヌクレオチドが非特異的様式で標的配列にハイブリダイズする場合に得られるシグナルと異なるような方法で選択される。
実際には、例えば、標的に対する特異的ハイブリダイゼーションにより、標的配列に対する非特異的ハイブリダイゼーションと比較して、シグナルの強度が2倍、5倍、10倍もしくはそれ以上の強度である(例えば、LiPAシステム)場合、異なるシグナルが可視化され得る。
融解曲線解析において異なるピークが描かれる場合、例えば、リアルタイムPCR方法を使用する場合にも、異なるシグナルが可視化され得る。
本発明の任意の方法の増幅またはハイブリダイゼーション工程において言及されるフラグメントは、配列番号1または2あるいは任意の相同物の20〜50、20〜80もしくは20〜100連続ヌクレオチドを含んでなり得る。
1つの具体例では、サンプル中に潜在的に存在する標的配列の検出に極めて都合良く、かつ有利な技術は、リアルタイムPCRである。
増幅されたDNAの検出のための異なる形式、とりわけタックマン(TaqMan)TMプローブ、モレキュラー・ビーコンズ(Molecular Beacons)プローブ、FRETハイブリダイゼーションプローブが存在する。
タックマン(TaqMan)TMプローブに関して、1本鎖ハイブリダイゼーションプローブは2つの成分で標識される。蛍光共鳴エネルギー移動の原理に従い、第1の成分、いわゆる蛍光剤を適切な波長の光で励起する場合、吸収されたエネルギーが第2の成分、いわゆる消光剤に移動する。PCR反応のアニーリング工程中、ハイブリダイゼーションプローブは標的DNAに結合し、伸張相中、ポリメラーゼ、例えば、タック・ポリメラーゼ(Taq Polymerase)の5’−3’エキソヌクレアーゼ活性によって消化される。結果として、励起された蛍光成分および消光剤は、空間的に相互に離れており、従って、第1の成分の蛍光放射を測定することができる(EP B 0 543 942号および米国特許第5,210,015号明細書)。
モレキュラー・ビーコンズ(Molecular Beacons)プローブに関して、プローブもまた、第1の成分および消光剤で標識され、標識は、好ましくは、少なくとも部分的に自己相補的なプローブの異なる末端に位置する。プローブの2次構造の結果として、両方の成分は、溶液において空間的に近接する。適切な波長の光による励起後、第1の成分の蛍光放射を測定することができるように、標的核酸のハイブリダイゼーション後、両方の成分は相互に分離される(米国特許第5,118,801号明細書)。
蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)ハイブリダイゼーションプローブ試験形式は、すべての種類の相同ハイブリダイゼーションアッセイに特に有用である(マシューズ,J.A.(Matthews,J.A.)およびクリッカ,L.J.(Kricka,L.J.)、Anal Biochem 169(1988)1−25)。それは、同時に使用され、(増幅される)標的核酸の同じ鎖の隣接部位に相補的である2つの1本鎖ハイブリダイゼーションプローブを特徴とする。両方のプローブは、異なる蛍光成分で標識される。適切な波長の光で励起される場合、蛍光共鳴エネルギー移動の原理に従い、両方のハイブリダイゼーションプローブが検出しようとする標的分子の隣接位置に結合する場合にのみ、第2の成分の蛍光放射を測定することができるように、第1の成分は吸収されたエネルギーを第2の成分に伝達する。
標的配列に対してアニールされる場合、ハイブリダイゼーションプローブは、頭尾整列で相互に極めて近傍に位置しなければならない。通常、第1のプローブの標識された3’末端と第2のプローブの標識された5’末端との間の間隙はできるだけ小さく、とりわけ、約0〜25塩基、好ましくは約1〜約5塩基よりなる。このことは、典型的に10〜100オングストロームであるFRET供与化合物およびFRET受容化合物の緊密な接近を可能にする。
あるいは、FRET受容化合物の蛍光の増加をモニターするために、ハイブリダイゼーション事象の定量測定としてFRET供与化合物の蛍光減少をモニターすることも可能である。
リアルタイムPCRの分野において公知のすべての検出形式の間で、FRET−ハイブリダイゼーションプローブ形式は、高感度、正確かつ信頼できることが証明されている(国際公開第97/46707号パンフレット;国際公開第97/46712号パンフレット;国際公開第97/46714号パンフレット)。なお、適切なFRETハイブリダイゼーションプローブ配列の設計は、時々、検出しようとする標的核酸配列の空間的特徴によって制限され得る。
2つのFRETハイブリダイゼーションプローブの使用に対する代替物として、蛍光標識プライマーおよびただ1つの標識されたポリヌクレオチドプローブを使用することも可能である(バーナード,P.S.(Bernard,P.S.)ら、Anal.Biochem.255(1998)101−7)。このことに関して、プライマーをFRET供与またはFRET受容化合物のいずれで標識するかを任意に選択することができる。
融解曲線解析のために、FRETハイブリダイゼーションプローブ(ハイブプローブ(Hybprobe)またはFRET−プローブ)を使用することもできる(国際公開第97/46707号パンフレット;国際公開第97/46712号パンフレット;国際公開第97/46714号パンフレット)。そのようなアッセイでは、標的核酸は、最初に、適切な増幅プライマーにより典型的なPCR反応において増幅される。ハイブリダイゼーションプローブは、増幅反応中、常に存在し得るかまたはその後添加され得る。PCR反応の完了後、サンプルの温度は連続して増加する。蛍光は、ハイブリダイゼーションプローブが標的DNAに結合する限り検出される。融解温度で、ハイブリダイゼーションプローブはそれらの標的から遊離し、蛍光シグナルはバックグランドレベルにまで直ちに減少する。この減少は、1次導関数(a first derivative function)の負の値が計算できるように、適切な蛍光対温度−時間プロットでモニターされる。次いで、そのような関数の得られる最大値に対応する温度の値を、FRETハイブリダイゼーションプローブの前記の対の決定された融解温度として採用する。
標的核酸内の点変異または多型は、標的核酸とFRETプローブとの間の100%未満の相補性を生じ、従って、融解温度の減少を生じる。このことは、FRET−ハイブプローブ(Hybprobe)ハイブリダイゼーションによる配列変異体のプールの共通検出を可能にする一方、以後、前記プールの異なるメンバーは、融解曲線解析を実施することによって、識別され得る。
FRETハイブリダイゼーションプローブの代わりに、融解曲線解析のためにモレキュラー・ビーコンズ(Molecular Beacons)を代替的に使用してもよい。
リアルタイムPCRおよび相同なリアルタイムPCR融解曲線解析の利用可能であるとき、サイバーグリーン(SybrGreen)TMIなどの2本鎖DNA結合染料か、または代替的に、異なるが類似の標的配列にハイブリダイズするように特異的に設計されたハイブリダイゼーションプローブのいずれかを使用して、特定のタイプの種または株の識別は可能になった。
第1の場合、作製された2本鎖PCR産物の融解温度を決定しなければならない。なお、配列の変動が少ないとわずかな融解温度の差異しか生じないことから、少量の差異を効率的にモニターすることができないため、この方法は極めて限られた用途しか有さない。
あるいは、プローブ/標的核酸ハイブリッドの融解温度が決定されるような方法で、ハイブリダイゼーションプローブを使用してもよい。
ABI/PrismTM設備、特にライトサイクラー(LightCycler)TM装置などの異なるリアルタイムPCRプラットフォームが存在し、それらはすべて、光放射を測定すること、融解サイクル中の放射ピークを連続的にモニターすること、および標識されたプローブが増幅産物から分離する温度(融解ピーク)を可視化することよりなる同じ原理に基づく。プローブと標的との間のミスマッチは、融解の動力学に影響を及ぼし、目的のそれぞれの種に対して異なる融解ピークを生じるため、融解ピークデータは、特定の[プローブ:標的]配列の特徴である。
ライトサイクラー(LightCycler)TMプラットフォームは、多くの利点、特に、時間を稼ぐことおよびハイブリダイゼーションプローブ(ハイブプローブ(Hybprobe))、タックマン(TaqMan)TMプローブ、モレキュラー・ビーコンズ(Molecular Beacons)およびビプローブ(biprobe)(サイバー・グリーン(SYBR Green)I)などのいくつかの異なる配列特異的蛍光プローブ検出システムの可能な使用を付与する。
本発明の好適な方法では、頭部から尾部への方向で、数ヌクレオチド、一般に、0〜25個、好ましくは、約1〜約5個のヌクレオチドによって間隔を置かれた、本発明の標的領域から誘導される2つの隣接するポリヌクレオチドプローブよりなるハイブプローブ(Hybprobe)システムが使用される。プローブの一方は、供与染料によって3’末端で標識され、他方は、5’末端で受容分子により標識され、(プライマーとして作用することを防止するために)3’末端でリン酸ブロックされる。供与染料は、一般にフルオレセインであり、受容分子は、一般にLCレッド(LC Red)640または705である。
本発明の標的配列の検出は、内部標識PCR鎖および対向鎖に位置する検出プローブによっても達成することができる。シグナルは、染料の空間的接近に依存し、標的の量に依存する。
両プローブがそれらの標的配列にハイブリダイズされる場合、供与体の放射光は、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)によって、受容体フルオロフォアに移動し、放射された蛍光(640または705nm)を検出することができる。放射された蛍光の強度は、標的DNA、増幅の産物と平行して増加する。
ライトサイクラー(LightCycler)プローブは、加水分解を必要とせず、従って、PCR時間(アニーリング−伸張≦12秒間)のさらなる延長を必要としない点で、タックマン(TaqMan)TMプローブよりも有利である。従って、ライトサイクラー(LightCycler)の高速熱サイクルを利用し、わずか45分間でPCRプログラムを完了することが可能である。
そして、このリアルタイムPCRフラットフォームの極最近の世代は、単一反応においていくつかのプローブをモニターすることが可能であり、種レベルおよびより低い分類学的レベルでの異なる腸球菌(Enterococci)の検出ならびに/あるいは同定を可能にする。
さらに、タックマン(TaqMan)技術のために設計された方法は、等価な結果を伴うハイブプローブ(Hybprobe)技術に容易に変換することができることが明らかにされている(Haematologica 85巻(12)1248〜1254頁、2000年12月)。
従って、本発明の別の目的は、ハイブプローブ(Hybprobe)とも称される少なくとも2つのポリヌクレオチドプローブの組に関し、両方のハイブプローブ(Hybprobe)は、前記2つのハイブプローブ(Hybprobe)間が25ヌクレオチド以下、好ましくは、10ヌクレオチド以下、特に5ヌクレオチド以下で相互に隣接する同じ標的配列にハイブリダイズする。
2つのハイブプローブ(Hybprobe)が存在する場合、2つのハイブプローブ(Hybprobe)の標的配列とのハイブリダイゼーションにおいて、供与体および受容体フルオロフォアが相互に0〜25ヌクレオチド内、好ましくは、相互に0〜5ヌクレオチド内にあるように、一方は、受容体フルオロフォアで標識され、他方は、蛍光エネルギー移動対の供与体フルオロフォアで標識される。
2を超えるハイブプローブ(Hybprobe)が存在する場合、ハイブプローブ(Hybprobe)の標的配列とのハイブリダイゼーションにおいて、供与体および受容体フルオロフォアが相互に0〜25ヌクレオチド内、好ましくは、相互に0〜5ヌクレオチド内にあるように、いくつかは、受容体フルオロフォアで標識され、他方は、蛍光エネルギー移動対の供与体フルオロフォアで標識される。
エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、臨床的に関連するエンテロコッカス(Enterococcus)種を検出および/または同定するために、少なくとも2つのポリヌクレオチドプローブの組を使用することができ、前記プローブは配列番号1もしくは配列番号2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいは相補物にハイブリダイズし、ここで、前記プローブ間に25以下のヌクレオチド、好ましくは5以下のヌクレオチドが存在する。
本発明のプローブの組はまた、3、4、5、6、7、8、9、10、もしくはそれ以上のプローブよりなり、好ましくは、それは2〜5つのプローブ、より好ましくは3つのプローブよりなる。
表3に列挙したプローブの組およびそれらの相同物は本発明の好適な組である。
2つのポリヌクレオチドの組(一方はプライマーとしての使用のためであり、他方はプローブとしての使用のためである)も使用することができ、前記プライマーおよびプローブの両方は、配列番号1もしくは配列番号2、前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、前記配列番号1もしくは2の相補形態、または相補物よりなる標的配列にハイブリダイズし、ここで、前記プライマーおよび前記プローブ間に25以下のヌクレオチド、好ましくは5以下のヌクレオチドが存在する。
本発明の少なくとも2つのポリヌクレオチドの組は、エンテロコッカス(Enterococcus)種、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出ならびに/あるいは同定のための方法に使用される。
サンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出および/または同定のための本発明の方法は:
(i)必要であれば、サンプル中のポリ核酸を遊離、単離および/または濃縮する工程;
(ii)少なくとも1つの適切なプライマー対で、16S〜23S rRNAスペーサー領域、または標的配列、または標的配列を含んでなるスペーサーの部分、または標的配列の部分を増幅する工程;
(iii)ポリ核酸と標的配列にハイブリダイズする少なくとも2つのハイブプローブ(Hybprobe)の少なくとも1つの組とをハイブリダイズさせる工程であって、
ここで、標的配列は、配列番号1もしくは2、または前記配列番号のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号の相補形態、あるいは任意の相補物、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントよりなる上記工程、
(iv)工程(iii)において形成されたハイブリッドを検出する工程、
(v)工程(iv)において得られる特異なハイブリダイゼーションシグナルから、エンテロコッカス(Enterococcus)種の存在を推定し、またはサンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種を同定する工程、
を含んでなる。
例えば、増幅工程において使用されるプライマー対は、配列番号3〜11またはそれらの相同物よりなる順方向プライマー、および配列番号12〜21またはそれらの相同物よりなる逆方向プライマーの任意の組み合わせである。
例えば、ハイブリダイゼーション工程において使用される2または3つのハイブプローブ(Hybprobe)の組は、配列番号22〜26、28〜43、45〜65もしくは67〜84またはそれらの相同物のポリヌクレオチドの間、好ましくは28〜36、45〜56もしくは67〜84またはそれらの相同物の間から選択される2または3つのハイブプローブ(Hybprobe)の任意の組み合わせであるが、但し、標的配列にハイブリダイズする場合の2つの前記ハイブプローブ(Hybprobe)間の間隙は、25ヌクレオチド未満、好ましくは5ヌクレオチド未満である。
好適な組を表3において言及する。
ハイブプローブ(Hybprobe)システムの利点の1つは、該システムが、以下の分子概念に基づいて、変異、多型および他の変異核酸種を含む配列の変動の検出を可能にするという事実にある:ハイブプローブ(Hybprobe)の1つは強固に結合する「アンカープローブ」である一方、隣接する「センサープローブ」は配列の変動の領域に渡る。最終的なPCR産物の融解の間、配列の変更は、センサープローブの融解温度(Tm)の変化として、検出される。
例えば、サンプルが配列番号1のみを含有する場合、前記配列番号1に特異的にハイブリダイズするハイブプローブ(Hybprobe)を使用することによって、単一の融解ピークが作製される。サンプル中に相同物も存在する場合、一般に、観察可能な温度シフトを誘導する1つのミスマッチした塩基が存在する限り、同じ2つのハイブプローブ(Hybprobe)を使用することによって、2つのピークが得られる。
選択されたポリヌクレオチド、それらのTmおよびハイブリダイゼーション条件に依存して、増幅工程中に蛍光を測定することができ、次いで、増幅曲線を作成するか、または増幅工程後、融解曲線解析のために融解曲線を作成する。
従って、得られるシグナルは、増幅曲線の形かまたは融解曲線の形で可視化することができ、それから、エンテロコッカス(Enterococcus)種の存在を推定するおよび/または腸球菌(Enterococci)のどの種が存在するかを推定することが可能である。
特に、サンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出および/または同定のための方法はまた、
(i)必要であれば、サンプル中のポリ核酸を遊離、単離および/または濃縮する工程;
(ii)標識されたプライマー対で、標的配列、またはその部分を増幅する工程;
(iii)ポリ核酸と、間に25未満のヌクレオチドを伴って前記標識されたプライマーに隣接し、配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいは任意の相補物、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントにハイブリダイズする少なくとも1つのハイブプローブ(Hybprobe)とをハイブリダイズさせる工程、
(iv)形成されたハイブリッドを検出する工程、
(v)工程(iv)において得られるシグナルから、エンテロコッカス(Enterococcus)種の存在を推定し、および/またはサンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種を同定する工程、
を含んでなる。
ハイブプローブ(Hybprobe)システムを使用する本発明の方法を、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)の検出ならびに同定に適応し、他の種からE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)を区別することが可能である。
次いで、増幅工程では、適切なプライマーは、配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号1もしくは2の相補形態よりなる標的配列を特異的に増幅するプライマー対である。
ハイブリダイゼーション工程では、ハイブプローブ(Hybprobe)は、配列番号1もしくは2、またはRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または相補形態に特異的にハイブリダイズすべきである。
従って、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)株は、融解曲線解析によって試験される他のすべての生物体から明白に識別することができる。
関連のないシグナルは、非腸球菌(non−Enterococci)またはヒトゲノムDNAによって得られる。
この特定の例で使用される好適なプライマー対は、配列番号3〜11またはそれらの相同物の間で選択される順方向プライマーおよび配列番号12〜21またはそれらの相同物の間で選択される逆方向プライマーの任意の組み合わせである。
表3に列挙されたハイブプローブ(Hybprobe)の組またはそれらの相同物は、本発明のハイブプローブ(Hybprobe)の好適な組である。3つのハイブプローブ(Hybprobe)のより好適な組は、配列番号36または相同物および配列番号56または相同物および配列番号73または相同物よりなる。
配列番号36、56および73よりなるハイブプローブ(Hybprobe)の組は、高いストリンジェンシーでE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)を検出することが可能である。
配列番号1〜配列番号84およびそれらの任意の相同物に対応する表1に列挙した各ポリヌクレオチドは、プライマーおよび/またはプローブとして、本発明の任意の方法において、単独あるいは組み合わせて使用することができる。
ハイブリダイゼーション方法にも基づく第2の具体例は、ライン・プローブ・アッセイ(Line Probe Assay)技術である。ライン・プローブ・アッセイ(Line Probe Assay)(LiPA)は、いくつかのポリヌクレオチドプローブ(陰性または陽性コントロールポリヌクレオチドを含む)が平衡ラインとして簡便に適用することができる膜ストリップを使用する逆ハイブリダイゼーション形式(サイキ(Saiki)ら、1989)である。
ストイフェル(Stuyver)ら(1993)および国際出願国際公開第94/12670号パンフレットに記載のLiPA技術は、迅速かつ使い勝手がよいハイブリダイゼーション試験を提供する。結果は、増幅の開始後、4時間以内に読み取ることができる。通常、非同位体標識が増幅された産物に組み入れられる増幅、およびアルカリ変性後、増幅された産物は、膜上でプローブと接触され、約1〜1.5時間、ハイブリダイゼーションが行われる。従って、形成されるハイブリッドは、酵素的手順によって検出され、目に見える紫褐色の沈殿を生じる。LiPA形式は、市販のスキャニングデバイスと完全に適合性があり、従って、結果の自動的解釈を可能にする。それらのすべての利点は、LiPA形式を日常的設定での使用に対して信頼可能にする。
LiPA形式は、種レベル、しかしまた、より高いまたはより低い分類学的レベルでの病原体の検出ならびに/あるいは同定のための有利な道具である。例えば、LiPAストリップに対するプローブ形状構成は、それらが、エンテロコッカス(Enterococcus)の完全な属を検出することができるか、あるいは属内の種(例えば、エンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)および/またはエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)など)を同定することができるか、あるいは場合により、種内のサブタイプ(亜種、血清型、配列型(sequevar)、生物型など、臨床的に関連するあらゆるもの)を検出することができるような様式で、選択することができる。
多数のプローブによってハイブリダイゼーション結果を同時に作製する能力は、LiPA技術の別の利益である。多くの場合、プローブの特定の組み合わせによって得ることができる情報の量は、単一のプローブアッセイを使用することによって得られるデータよりも多い。従って、プローブの最適化された組は最大限の情報を可能にするため、膜ストリップに対するプローブの選択は最も重要である。
これらのプローブは、異なる位置で膜ストリップに適用することができ、これらのプローブのうちの少なくとも1つが陽性である場合、結果は陽性と解釈される。あるいは、これらのプローブは、同じ位置に混合物として適用することができ、それによって、ストリップ上のラインの数が減少する。ストリップをより簡潔にし、ストリップ上のプローブの合成数を拡張することを可能にするために、この減少は簡便であり得る。
実際的有益性の観点において、別の代替的アプローチは、次いで、さらに処理され、1つのポリヌクレオチド分子としてストリップに適用することができる変性プローブと称される2つもしくはそれ以上の異なるプローブを有するポリヌクレオチドの合成である。このアプローチは、LiPA−ストリップの製造手順をかなり簡単にする。例えば、ヌクレオチド配列AおよびBを伴うプローブは、両方ともタクソンXのすべての株を検出することが必要である。後者の代替物では、ヌクレオチド配列ABを有するプローブを合成することができる。このプローブは、プローブAおよびBの組み合わされた特徴を有する。
上記で言及した特性によって、LiPAシステムは、ハイブリダイゼーション方法のための効率的な形式とみなすことができ、ここで、いくつかの生物体がサンプルにおいて同時に検出される必要がある。
しかし、他の任意のハイブリダイゼーションアッセイでは、それによって、異なるプローブが同じハイブリダイゼーション下で使用され、上記で言及した検出および/または選択方法のための洗浄条件が使用され得ることが明らかであるべきである。例えば、標的核酸を固相支持体に固定化し、すべてが別に標識された異なるプローブの混合物を使用することが可能であり得、標的にハイブリダイズされたそれぞれのプローブに対して異なる検出シグナルを生じる。
例として、LiPA形式を使用するサンプル中の1つもしくはそれ以上のエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出のための従うべき手順を以下に概説する。
・第1に、必要であれば、サンプル中に存在する核酸を、増幅および/またはハイブリダイゼーションに利用可能な状態にする。
・第2に、核酸が存在するならば、以下に記載のように、1つもしくは別の標的増幅システムで増幅する。通常、増幅は、以後のハイブリダイゼーションシグナルを増強するのに必要である。
・第3に、サンプル中に存在する核酸または得られる増幅された産物を、目的の生物体の検出を可能にする1つもしくはそれ以上のプローブ(DNA−、RNA−、変性もしくは修飾されたプローブ)が固定化されたLiPAストリップと接触させ、ハイブリダイゼーションを進行させる。
・最後に、都合の良い、かつ適合性のある検出システムを使用してハイブリッドを検出する。観察されるハイブリダイゼーションシグナルまたはパターンから、特定の生物学的サンプルにおいてスクリーニングされた1種もしくはいくつかの生物体の有無を推測することができる。
使用される増幅システムは、必要とされる特定のアプリケーションに依存して、多かれ少なかれ普遍的であり得る。
rRNAスペーサーの保存されたフランキング領域、即ち、16Sおよび23S遺伝子に位置する普遍的プライマーを使用することによって、腸球菌由来のすべてではないがほとんどの生物体のスペーサー領域が増幅される。
いくつかのアプリケーションでは、サンプル中に存在するすべての生物体ではないが、エンテロコッカス(Enterococcus)種をより特異的に増幅することが適切であり得る。
サンプル中のエンテロコッカス(Enterococcus)種の検出ならびに/あるいは同定のための本発明の方法は、
(i)必要であれば、サンプル中のポリ核酸を遊離、単離および/または濃縮する工程;
(ii)必要であれば、少なくとも1つの適切なプライマー対で、16S〜23S rRNAスペーサー領域、またはその部分を増幅する工程;
(iii)ポリ核酸と、配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいは任意の相同物、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントよりなる標的配列にハイブリダイズする少なくとも1つのプローブとをハイブリダイズさせる工程、
(iv)工程(iii)において形成されたハイブリッドを検出する工程;
(v)工程(iv)において得られる異なるハイブリダイゼーションシグナルからサンプル中に存在する微生物を同定する工程、
を含んでなる。
増幅工程において言及されるITSの部分は、標的配列を含んでなるポリヌクレオチド、標的配列自体、配列番号1もしくは2、または前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、または前記配列番号1もしくは2の相補形態、あるいはその相同物、あるいはその少なくとも20個の連続したヌクレオチドのフラグメントよりなる標的配列である。
好ましくは、本発明は、上記の方法を提供し、ここで、少なくとも2種の微生物が同時に検出される。
工程(iii)に記載のプローブの組は、本発明の少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9個もしくはそれ以上のプローブ、またはその等価物を含んでなる。
本発明の好適な具体例では、工程(iii)に記載のプローブの組は少なくとも2つのプローブを含んでなる。
好適なプローブは配列番号1〜84およびそれらの相同物のポリヌクレオチドである。
本発明はまた、上記の方法を提供し、ここで、工程(iii)において特定されるプローブが、好ましくは16S〜23S rRNAスペーサー領域由来の少なくとも1つの他のプローブと組み合わされ、サンプル中に存在しやすい異なる病原性細菌の同時検出を可能にする。
同じハイブリダイゼーション条件下で最適の品質を達成するために好ましいプローブが設計されて、その結果、それらを同時ハイブリダイゼーションのための組として使用することができ;このことにより、これらのプローブの利用可能性が著しく向上し、時間および労力が有意に節約される。
本発明の任意のポリヌクレオチドを含有するキットもまた、本発明の目的である。
本発明のキットは、以下の成分:
・配列番号1もしくは2よりなる標的配列、前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、前記配列番号1もしくは2の相補形態、またはそれらのいずれかの相同物にハイブリダイズする少なくとも1つのポリヌクレオチド;
・ハイブリダイゼーション緩衝液、または前記緩衝液を生成するのに必要な成分
を含んでなる。
好適なキットは、
・25ヌクレオチド未満、好ましくは、5ヌクレオチド未満で相互に隣接し、配列番号1もしくは2よりなる標的配列、前記配列番号1もしくは2のRNA形態(ここで、TはUによって置き換えられる)、前記配列番号1もしくは2の相補形態、またはそれらのいずれかの相同物にハイブリダイズする2つのハイブプローブ(Hybprobe)の少なくとも1つの組;
・ハイブリダイゼーション緩衝液、または前記緩衝液を生成するのに必要な成分
を含んでなる。
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実施例において使用する方法は、センサーとして作用する配列番号36および56の2つのフルオレセイン標識プローブ、ならびにアンカーとしての配列番号73のLC−レッド(LC−Red)標識プローブよりなるハイブプローブ(Hybprobe)システムを配列番号5および18のエンテロコッカス(Enterococcus)属プライマー対との組み合わせで使用する、腸球菌(Enterococci)、特に、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の検出のための方法である。
合計で、
・56個のエンテロコッカス・ファエカリス(Enterococcus faecalis)単離物、
・50個のエンテロコッカス・ファエシウム(Enterococcus faecium)単離物、
・異なる微生物の56個の株
よりなる162個の細菌単離物のコレクションを使用した。
単離体が予想される結果を与えなかった場合、t−RNA PCR(ベインエコッテ,M.(Vaneechoutte,M.)ら、1998,Int.J.Syst.Bacteriol.(48)127−139))によって再分類し、および/またはApiSTREP(バイオメリエックス(Biomerieux))によって再分類した。
器具は、リアルタイム蛍光PCR検出を可能にする適切なソフトウェア(LC−ソフトウェア、バージョン3.5)を備えたライトサイクラー(LightCycler)TM(バージョン1.2)である。
実施例1:試験しようとするサンプルの調製
1/.純培養物由来のDNA
純培養物由来のDNAを調製するために、異なる精製方法を使用することができる:
・リソスタフィン(5μg/μl)で1時間、37℃での溶解およびQIAamp血液DNA単離キット(キアゲン(Qiagen))による精製
・ピッチャー(Pitcher)らの方法(1989)
・MagNAPure器具上のMagNAPure LC DNA単離キットIII(細菌、真菌)。LBプレートまたはスレート上O/Nで増殖させた細菌細胞を、−20℃での保存のために100〜1000μl TE pH8に懸濁させた。製造者の推奨に従って、2μl〜20μlを抽出のために使用した。
・QIAamp DNAミニキット(カタログ番号51306−キアゲン(QIAGEN))。リゾチームおよびリソスタフィンを使用して、培養物を酵素的に前処理した。
2/.陽性血液培養ボトル由来のDNA
血液サンプルを通気血液培養ボトル(BacT/ALERT FA)に播種し、BacT/Alert 3Dシステム(オルガノン・テクニカ(Organon Teknika))中、37℃、陽性になるまでインキュベートした。暗緑色から黄色への色の変化によって、陽性をモニターした。
血液培養物のアリコート(1.5ml)を、使用するまで−70℃で凍結した。
ゲノムDNAを、MPLC DNA単離キットIIIの包装挿入物に記載のように、調製した。オルガノン・テクニカ(Organon Teknika)血液培養ボトルについて推奨されているように、PCRの前に、溶出物を10秒間、14000rpmで遠心分離して、抽出された炭素粒子をスピンダウンした。
実施例2:ライトサイクラー(LightCycler)(LC)プロトコル
キットLC−ファストスタート(LC−FastStart)DNAマスター(Master)ハイブリダイゼーションプローブ(カタログ番号3003248または2239272)の製造者の指示に従って:
・精製、濃縮、および阻害剤の非存在について、PCRに適切な任意のサンプル材料を使用することができる;
・プライマーは、それぞれ0.3〜1μMの最終濃度であるべきである;
・それぞれ0.2μM、または2倍の最終濃度のハイブプローブ(Hybprobe);
・MgClの濃度は最適化されるべきであり、1〜5mMに変動し得る;
・そして、ネガティブコントロールを稼動させるべきである。
増幅および融解条件を以下に記載する。LCソフトウェアのバージョン3.5を使用した。定量設定はF2/back F1(サンプル)であった。ベースラインの調整については、算術モードを使用した。クロスポイント(crossing point)(Ct)の計算は、2次最大微分(the second derivative maximum)に基づいた。融解ピークの計算方法は多項式法であった。ピーク面積を使用して、Tmを計算した。
Figure 0004766878
実施例3:精製されたDNA、包括性および交差反応性試験の結果
1/包括性
合計で、E.ファエカリス(E.faecalis)として回収された47個の単離物を試験した。すべて定量曲線(Ct範囲15.5〜28.4)を生成し、44個は約58℃の融解ピークを有した(Tm範囲57.4℃〜58.3℃、平均Tm=57.9℃)。
E.ファエカリス(E.faecalis)として回収された47個の単離物のうち3個は、アッセイ中、E.ファエシウム(E.faecium)として反応し、約53℃の融解ピークを生成した。これら3個の単離物の結果は、生化学的同定技術(アピ20ストレップ(Api20Strep)、バイオメリエックス(Biomerieux))およびtRNA PCR解析を使用して確認した。
E.ファエシウム(E.faecium)として回収された40個の単離物のうち、37個は定量曲線(Ct範囲17.9〜29.5)を生成し、そのうち33個は約53℃の融解ピークを生成した(Tm範囲51.9℃〜53.2℃、平均Tm=52.7℃)。
残りの7つの単離物は、以下のように反応した:
・1個の単離物は二重ピーク(一方はE.ファエカリス(E.faecalis)であり、一方はE.ファエシウム(E.faecium)である)を生じた。
・3個の単離物は、約58℃の融解ピークを有するE.ファエカリス(E.faecalis)として反応した。
・他の3つの単離物は、増幅曲線も融解曲線も与えなかったが、ゲル上では陽性として反応したため、それらはエンテロコッカス(Enterococcus)属に属するが、非E.ファエカリス(non−E.faecalis)/非E.ファエシウム(non−E.faecium)単離物である可能性が最も高い。
生化学的同定技術(アピ20ストレップ(Api20Strep)、バイオメリエックス(Biomerieux))およびtRNA PCR解析を使用して、該矛盾の生じたサンプルを解析した。7個のすべてのサンプルについて、最初の同定は不正確であり、6個のサンプルについて、結果は、アッセイの結果に一致したことが示された。
2/.交差反応性
50を超える異なる細菌種について試験し(マイコバクテリア(Mycobacteria)、シュードモナス(Pseudomonas)、連鎖球菌(Streptococci)など)、また若干の真菌についても試験した。試験した生物体のうち、アッセイにより定量曲線または融解ピークを生じたものは認められなかった。
3/.結果:
包括性および交差確認試験の結果を以下にまとめる。すべてのE.ファエシウム(E.faecium)およびE.ファエカリス(E.faecalis)単離物は適切に同定かつ識別され、交差反応は生じないと結論付けることができる。
調査したすべてのE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)単離物が検出され(100%の感受性)、研究した他のすべての単離物から明白に識別することができた。
Figure 0004766878
実施例4:血液培養物の結果
41個のすべての陽性血液培養物は陽性のPCRを生じた。全体的に、陽性の血液培養ボトルについて、得られた最小Ct値は18であり、最大Ct値は25であった。Tm値は極めて類似しており、すべてのE.ファエカリス(E.faecalis)単離物では58℃に近く、E.ファエシウム(E.faecium)単離物では53℃に近かった。
1個を除くすべての血液培養物において、正確な病原体(E.ファエカリス(E.faecalis)またはE.ファエシウム(E.faecium))が同定された。E.ファエシウム(E.faecium)を含有していると思われた1個の陽性ボトルは増殖曲線を生成しなかったが、45℃の融解ピークが観察され、E.デュランス(E.durans)単離体の存在が示された。スペーサー領域を増幅する普遍的PCR後のゲル上でのフラグメント長の解析では、E.デュランス(E.durans)に典型的なパターンが生じ、E.ファエシウム(E.faecium))とは明らかに異なった。
以下の表にまとめたように、最終アッセイ組成は、以下のような方法で実施された:
・すべてのE.ファエカリス(E.faecalis)またはE.ファエシウム(E.faecium)は検出され(Ctおよび融解曲線)、他の腸球菌(Enterococci)を含む他の生物体から識別される。
・試験された異なる多くの微生物由来の他の生物体、またはヒトDNAとによって観察される交差反応は認められない。
Figure 0004766878

Claims (6)

  1. 2つまたは3つのポリヌクレオチドプローブの組であって、前記プローブは、配列番号1もしくは2または配列番号1もしくは2に対して90%より高い同一性を有するヌクレオチド配列、あるいはTがUによって置き換えられているそれらのRNA形態、あるいはそれらの相補形態に特異的にハイブリダイズし、前記プローブは少なくとも10ヌクレオチドの長さを有し、前記プローブ間には25個以下のヌクレオチドが存在するものであって、配列番号29および68;34および69;35および73;53および69;53および72;55および73;56および73;82および73;36、56および73;36、82および73からなる群より選択される、E.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)の同定のためのポリヌクレオチドプローブの組。
  2. 請求項1記載のポリヌクレオチドプローブの組を含んでなる、組成物。
  3. (i)サンプル中のポリ核酸と、請求項1に記載したポリヌクレオチドプローブの組とをハイブリダイズさせる工程、
    (i)形成されたハイブリッドを検出する工程、ならびに
    iii)得られたシグナルを解釈し、サンプル中のE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)種の存在を推定する工程、
    を含んでなる、サンプル中のE.ファエカリス(E.faecalis)および/またはE.ファエシウム(E.faecium)種の検出および/または同定のための方法。
  4. 工程(i)の前に、サンプル中のポリ核酸を遊離、単離および/または濃縮する工程をさらに含む、請求項3記載の方法。
  5. 工程(i)の前に、少なくとも1つのプライマー対で、16S〜23S rRNAスペーサー領域、あるいは標的配列を含んでなるフラグメント、または標的配列もしくはそのフラグメントを増幅する工程をさらに含み、該プライマー対が配列番号3、4、5、6、7、8、9、10または11およびそれらの配列に対して90%より高い同一性を有するヌクレオチド配列よりなる群から選択される順方向ポリヌクレオチド、ならびに配列番号12、13、14、15、16、17、18、19、20または21およびそれらの配列に対して90%より高い同一性を有するヌクレオチド配列よりなる群から選択される逆方向ポリヌクレオチドの組み合わせよりなる、請求項3または4記載の方法。
  6. 以下の成分:
    ・請求項1記載の2つまたは3つのポリヌクレオチドプローブの組
    ・ハイブリダイゼーション緩衝液、または前記緩衝液を生成するのに必要な成分
    を含んでなる、エンテロコッカス(Enterococcus)種の検出および/または同定のためのキット。
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