JP7660351B2 - Method for determining the state of existence of organisms having cell walls, and method for identifying organisms having cell walls - Google Patents
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Description
本開示は、細胞壁を有する生物の存在状態の判定方法、及び細胞壁を有する生物の同定方法に関する。 The present disclosure relates to a method for determining the state of existence of an organism having a cell wall, and a method for identifying an organism having a cell wall.
食品製造、医療、福祉、家庭等の衛生管理が必要とされる現場において、人体に対し好ましくない影響を与える細菌等の生物の管理は重要である。環境中の細菌のほとんどは無害であるが、一部の細菌は、食中毒、製品の腐敗又は変敗を引き起こし、人々の暮らしの大きな妨げとなる。 In places where hygiene management is required, such as food manufacturing, medical care, welfare, and the home, it is important to control bacteria and other organisms that have undesirable effects on the human body. Most bacteria in the environment are harmless, but some bacteria can cause food poisoning, spoilage, or deterioration of products, and become a major hindrance to people's lives.
近年は細菌を何らかの方法で検出し(いわゆる「見える化」)、検出結果を細菌に関する衛生管理の指標とする試みが普及しつつある。ここで、細菌を検出する場合に最も基本的な検出方法は培養法である。培養法は、培地上で細菌を培養し、細菌の形態を基に当該細菌を検出する方法である。 In recent years, attempts to detect bacteria in some way (so-called "visualization") and use the detection results as an indicator of bacterial hygiene management are becoming more widespread. The most basic method for detecting bacteria is the culture method. The culture method involves culturing bacteria on a medium and detecting the bacteria based on their morphology.
培養法以外の微生物の検出方法として、微生物の表面抗原を抗体で認識する方法(抗体法)が挙げられる。抗体法としては、イムノクロマト法、ラテックス凝集法、ELISA法等が代表的な方法として挙げられる。 Methods for detecting microorganisms other than the culture method include methods that use antibodies to recognize surface antigens of microorganisms (antibody methods). Representative antibody methods include immunochromatography, latex agglutination, and ELISA.
上記の方法以外の微生物の検出方法としては、微生物に含まれる遺伝子を基に微生物を検出する方法(遺伝子法)が挙げられる。遺伝子法は、検出対象となる微生物に含まれる遺伝子の一部を構成する核酸配列の存在の有無を調べ、存在する微生物の種類を同定する方法である。同定に用いられる核酸配列が含まれる核酸分子としては、DNA及び16S rRNAと呼ばれるリボソーム由来RNAが挙げられる。例えば、特開2013-93号公報においては、16S rRNAのヌクレオチド配列を基に、Mycobacterium aviumとMycobacterium intracellulareの検出を行っている。 Other methods for detecting microorganisms other than the above include methods for detecting microorganisms based on genes contained in the microorganisms (genetic methods). Genetic methods are methods for identifying the type of microorganism present by examining the presence or absence of a nucleic acid sequence that constitutes part of a gene contained in the microorganism to be detected. Examples of nucleic acid molecules containing a nucleic acid sequence used for identification include DNA and ribosomal RNA called 16S rRNA. For example, in JP 2013-93 A, Mycobacterium avium and Mycobacterium intracellulare are detected based on the nucleotide sequence of 16S rRNA.
DNAはほぼ全ての生物が保有している核酸であり、また、16S rRNAは、ほぼ全ての生物が保有している核酸である。これらの核酸は、生体内に大量に存在する。このため、DNAは、検出の対象として好適であり、従来から遺伝子配列に基づく微生物の検出の研究に用いられてきた。同様に、16S rRNAも検出の対象として好適であり、従来から遺伝子配列に基づく微生物の検出の研究に用いられてきた。DNAの配列の中には、生物種間で配列の保存性を有する部分と、生物種ごとに配列が異なる部分とがある。生物種ごとに配列が異なる部分を基にして、生物種を同定することができる。同様に、16s rRNAの配列の中には、生物種間で配列の保存性を有する部分と、生物種ごとに配列が異なる部分とがある。生物種ごとに配列が異なる部分を基にして、生物種を同定することができる。 DNA is a nucleic acid possessed by almost all living organisms, and 16S rRNA is a nucleic acid possessed by almost all living organisms. These nucleic acids exist in large quantities within living organisms. For this reason, DNA is suitable as a detection target, and has been used in the past in research on the detection of microorganisms based on gene sequences. Similarly, 16S rRNA is also suitable as a detection target, and has been used in the past in research on the detection of microorganisms based on gene sequences. In the DNA sequence, there are parts whose sequences are conserved among biological species, and parts whose sequences differ for each biological species. Based on the parts whose sequences differ for each biological species, the biological species can be identified. Similarly, in the 16s rRNA sequence, there are parts whose sequences are conserved among biological species, and parts whose sequences differ for each biological species. Based on the parts whose sequences differ for each biological species, the biological species can be identified.
本開示の一実施形態は、測定試料中における生物の存在状態を簡便に判定できる判定方法、及び測定試料中に含まれる生物を簡便に同定できる同定方法を提供することを課題とする。 An object of one embodiment of the present disclosure is to provide a method for easily determining the state of existence of an organism in a measurement sample, and a method for easily identifying an organism contained in a measurement sample.
<1> 測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること、又は水性溶媒である測定試料を液体試料として準備することと、
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて細胞壁を有する生物の存在状態を判定することと、
を含み、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する生物の存在状態の判定方法。
<2> 前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号19~21及び40で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、<1>に記載の判定方法。
<3> 前記1種類又は複数種類のsRNAは、前記細胞壁を有する生物において特異的な発現状態を示す、<1>又は<2>に記載の判定方法。
<4> 前記細胞壁を有する生物の存在状態を判定することが、細胞壁を有する2種類以上の生物の総体的な存在状態を判定することを含む、<1>~<3>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<5> 前記sRNAの存在状態を検出することが、前記sRNAの存在量を検出することを含む、<1>~<4>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<6> 前記細胞壁を有する生物が、Escherichia coli、Citrobacter freundii、及びSalmonella gallinarumからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、<1>~<5>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<7> 前記細胞壁を有する生物がベロ毒素生産菌を含む、<1>~<5>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<8> 前記測定試料が空中浮遊物を収集して得られた測定試料であり、前記細胞壁を有する生物の存在状態を判定することが、空中に存在する細胞壁を有する生物の存在状態を判定することを含む、<1>~<7>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<9> 前記浸漬が0℃~50℃の温度範囲内の温度で行われる、<1>~<8>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<10> 前記1種類又は複数種類のsRNAそれぞれの塩基数が、5~500の範囲内である、<1>~<9>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<11> 前記1種類又は複数種類のsRNAは、配列番号1で表されるヌクレオチド配列を有するEC-5p-36、配列番号2で表されるヌクレオチド配列を有するEC-3p-40、配列番号10で表されるヌクレオチド配列を有するEC-5p-79、配列番号11で表されるヌクレオチド配列を有するEC-3p-393、配列番号9で表されるヌクレオチド配列を有するfox_milRNA_5、配列番号4で表されるヌクレオチド配列を有するmiR156、及び配列番号5で表されるヌクレオチド配列を有するmiR716bからなる群より選択される少なくとも1種類をさらに含む、<1>~<10>のうちうちいずれか1つに記載の判定方法。
<12> 前記水性溶媒が核酸増幅用試薬を含む、<1>~<11>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<13> 前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することが等温遺伝子増幅により行われる、<1>~<12>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<14> 前記等温遺伝子増幅が10℃~40℃の温度範囲内の温度で行われる、<13>に記載の判定方法。
<15> 前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することがPCRにより行われる、<1>~<12>のうちいずれか1つに記載の判定方法。
<16> 測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること、又は水性溶媒である測定試料を液体試料として準備することと、
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて前記測定試料中に存在する細胞壁を有する生物を同定することと、
を含み、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する生物の同定方法。
<17> 前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号19~21及び40で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、<16>に記載の同定方法。
<18> 前記1種類又は複数種類のsRNAは、細胞壁を有する生物に応じて特異的な発現状態を示す、<16>又は<17>に記載の同定方法。
<19> 前記測定試料中に存在する細胞壁を有する生物を同定することが、2種類以上の候補生物のうち1種類以上が存在していると同定することを含む、<16>~<18>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<20> 前記sRNAの存在状態を検出することが、前記sRNAの存在量を検出することを含む、<16>~<19>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<21> 前記測定試料が空中浮遊物を収集して得られた測定試料であり、前記細胞壁を有する生物を同定することが、空中に存在する細胞壁を有する生物を同定することを含む、<16>~<20>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<22> 前記浸漬が0℃~50℃の温度範囲内の温度で行われる、<16>~<21>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<23> 前記1種類又は複数種類のsRNAそれぞれの塩基数が、5~500の範囲内である、<16>~<22>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<24> 前記1種類又は複数種類のsRNAは、配列番号1で表されるヌクレオチド配列を有するEC-5p-36、配列番号2で表されるヌクレオチド配列を有するEC-3p-40、配列番号10で表されるヌクレオチド配列を有するEC-5p-79、配列番号11で表されるヌクレオチド配列を有するEC-3p-393、配列番号9で表されるヌクレオチド配列を有するfox_milRNA_5、配列番号4で表されるヌクレオチド配列を有するmiR156、及び配列番号5で表されるヌクレオチド配列を有するmiR716bからなる群より選択される少なくとも1種類をさらに含む、<16>~<23>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<25> 前記水性溶媒が核酸増幅用試薬を含む、<16>~<24>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<26> 前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することが等温遺伝子増幅により行われる、<16>~<25>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<27> 前記等温遺伝子増幅が10℃~40℃の温度範囲内の温度で行われる、<26>に記載の同定方法。
<28> 前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することがPCRにより行われる、<16>~<25>のうちいずれか1つに記載の同定方法。
<1> Preparing a liquid sample by immersing a measurement sample in an aqueous solvent, or preparing a measurement sample that is an aqueous solvent as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
determining the state of existence of an organism having a cell wall based on the state of existence of the one or more types of sRNA;
Including,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
A method for determining the state of existence of an organism having a cell wall.
<2> The method according to <1>, wherein the one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 19 to 21 and 40.
<3> The method according to <1> or <2>, wherein the one or more types of sRNAs exhibit a specific expression state in an organism having a cell wall.
<4> The method according to any one of <1> to <3>, wherein determining the existence state of the organism having a cell wall includes determining the overall existence state of two or more types of organisms having a cell wall.
<5> The method according to any one of <1> to <4>, wherein detecting the state of existence of the sRNA includes detecting the amount of the sRNA present.
<6> The method according to any one of <1> to <5>, wherein the organism having a cell wall includes at least one selected from the group consisting of Escherichia coli, Citrobacter freundii, and Salmonella gallinarum.
<7> The method according to any one of <1> to <5>, wherein the organism having a cell wall includes a verotoxin-producing bacterium.
<8> The method according to any one of <1> to <7>, wherein the measurement sample is obtained by collecting airborne matter, and determining the presence state of organisms having cell walls includes determining the presence state of organisms having cell walls that are present in the air.
<9> The method according to any one of <1> to <8>, wherein the immersion is performed at a temperature within a range of 0° C. to 50° C.
<10> The method according to any one of <1> to <9>, wherein the number of bases of each of the one or more types of sRNA is within a range of 5 to 500.
<11> The method according to any one of <1> to <10>, wherein the one or more types of sRNA further include at least one type selected from the group consisting of EC-5p-36 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, EC-3p-40 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, EC-5p-79 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 10, EC-3p-393 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 11, fox_milRNA_5 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 9, miR156 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4, and miR716b having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5.
<12> The method according to any one of <1> to <11>, wherein the aqueous solvent contains a reagent for nucleic acid amplification.
<13> The method according to any one of <1> to <12>, wherein the detection of the presence state of the one or more types of sRNA is carried out by isothermal gene amplification.
<14> The method according to <13>, wherein the isothermal gene amplification is carried out at a temperature within a range of 10°C to 40°C.
<15> The method according to any one of <1> to <12>, wherein the detection of the presence of the one or more types of sRNA is carried out by PCR.
<16> Preparing a liquid sample by immersing a measurement sample in an aqueous solvent, or preparing a measurement sample that is an aqueous solvent as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
Identifying an organism having a cell wall present in the measurement sample based on the state of presence of the one or more types of sRNA;
Including,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
A method for identifying organisms that have cell walls.
<17> The method of identifying according to <16>, wherein the one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 19 to 21 and 40.
<18> The method according to <16> or <17>, wherein the one or more types of sRNAs exhibit a specific expression state depending on an organism having a cell wall.
<19> The method according to any one of <16> to <18>, wherein identifying an organism having a cell wall present in the measurement sample includes identifying one or more of two or more types of candidate organisms as being present.
<20> The method of identifying any one of <16> to <19>, wherein detecting the state of existence of the sRNA includes detecting the amount of the sRNA present.
<21> The method according to any one of <16> to <20>, wherein the measurement sample is obtained by collecting airborne matter, and identifying the organism having a cell wall includes identifying an organism having a cell wall present in the air.
<22> The identification method according to any one of <16> to <21>, wherein the immersion is performed at a temperature within a range of 0° C. to 50° C.
<23> The method of identifying any one of <16> to <22>, wherein the number of bases of each of the one or more types of sRNA is within a range of 5 to 500.
<24> The method of identification according to any one of <16> to <23>, wherein the one or more types of sRNA further include at least one type selected from the group consisting of EC-5p-36 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, EC-3p-40 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, EC-5p-79 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 10, EC-3p-393 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 11, fox_milRNA_5 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 9, miR156 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4, and miR716b having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 5.
<25> The method of identifying any one of <16> to <24>, wherein the aqueous solvent contains a reagent for nucleic acid amplification.
<26> The method according to any one of <16> to <25>, wherein the detection of the presence state of the one or more types of sRNA is carried out by isothermal gene amplification.
<27> The method according to <26>, wherein the isothermal gene amplification is carried out at a temperature within a range of 10°C to 40°C.
<28> The method according to any one of <16> to <25>, wherein the detection of the presence state of the one or more types of sRNA is carried out by PCR.
本開示によれば、測定試料中における細胞壁を有する生物の存在状態を簡便に判定できる判定方法、及び測定試料中に含まれる細胞壁を有する生物を簡便に同定できる同定方法が提供される。 The present disclosure provides a method for easily determining the presence of organisms having cell walls in a measurement sample, and a method for easily identifying organisms having cell walls contained in a measurement sample.
以下において、本開示の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではない。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、1つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例及び参考例に示されている値に置き換えてもよい。
The contents of the present disclosure will be described in detail below. The following description of the components may be based on a representative embodiment of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to such an embodiment.
In the numerical ranges described in the present disclosure in a stepwise manner, the upper or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in a stepwise manner. In addition, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper or lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the Examples and Reference Examples.
更に、本開示において成分の含有量の記載は、各成分に該当する物質が複数含有されている場合においては、特に断らない限り、含有される当該複数の物質の合計量を意味する。 Furthermore, in this disclosure, when multiple substances corresponding to each component are contained, the content of each component refers to the total amount of the multiple substances contained, unless otherwise specified.
また、本開示において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
本開示において、複数の要素が、「又は」又は「若しくは」を用いて列挙されている場合、特に明示されているときを除き、技術的な矛盾が生じない限りは複数の要素を組み合わせて選択することを排除しない。
本開示において要素が単数形で表記されている場合であっても、特に明示されているときを除き、技術的な矛盾が生じない限りは複数の存在を排除しない。
更に、本開示において、別個に記載されている複数の例示的態様は、互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせて新たな態様を構成してもよい。
In the present disclosure, "mass %" and "weight %" are synonymous, and "parts by mass" and "parts by weight" are synonymous.
In the present disclosure, when multiple elements are listed using "or", unless otherwise expressly stated, it does not exclude the selection of a combination of the multiple elements unless a technical contradiction arises.
In the present disclosure, even if an element is described in the singular form, it does not exclude the presence of a plurality unless there is a technical contradiction, unless otherwise expressly stated.
Furthermore, in this disclosure, multiple exemplary aspects described separately may be combined with each other to form a new aspect, unless they contradict each other.
生物の検出方法の中で、培養法は非常に感度が高く、信頼性も高い方法である。ただし、培養法には問題点もある。例えば、培養に1日~数日を要するため結果を得るまでに時間がかかること、培養が困難な細菌には適用が困難であること、培養後の細菌の同定には特殊な技術が必要であること、培養した細菌の廃棄にはオートクレーブ等の滅菌操作が必要で、廃棄物の体積もかさばることから、廃棄の手間とコストがかかること、などが培養法の問題点として挙げられる。 Among the methods for detecting living organisms, the culture method is highly sensitive and reliable. However, there are problems with the culture method. For example, it takes a long time to obtain results because it takes one to several days to culture, it is difficult to apply to bacteria that are difficult to culture, special techniques are required to identify bacteria after culture, and sterilization procedures such as autoclaving are required to dispose of cultured bacteria, which is bulky, resulting in waste disposal that is time-consuming and costly.
また、抗体法の場合、例えばイムノクロマト法及びラテックス凝集法は、サンプルを接触させるだけで微生物を検出できるので、操作が簡便という利点がある。しかし、イムノクロマト法及びラテックス凝集法は、検出感度が低く、高濃度の微生物菌体が存在しないと検出ができないという問題点がある。ELISA法は、イムノクロマト法等よりも高感度な方法であるが、洗浄及び発色操作が必要なため手間がかかる。 In addition, antibody methods, such as immunochromatography and latex agglutination, have the advantage of being easy to operate, since microorganisms can be detected simply by contacting the sample. However, immunochromatography and latex agglutination have the problem that they have low detection sensitivity and cannot detect microorganisms unless a high concentration of microbial cells is present. The ELISA method is a more sensitive method than immunochromatography, but is time-consuming because it requires washing and coloring procedures.
さらに、従来の遺伝子法は、DNA又は16s rRNAを微生物から細胞膜の変性により抽出する操作に手間がかかり、簡便性に欠ける。具体的に言うと、DNA又は16s rRNAは微生物の細胞膜によって細胞内に閉じ込められており、直接的に測定することが困難であると考えられていた。DNA及び16S rRNAを解析するには、フェノール、グアニジン塩、水酸化ナトリウム等の強い変性剤(細胞膜を変性させる程度に強い変性剤)で細胞膜を変性させて核酸を取り出し、さらに変性剤を除去又は中和する操作が必要となる。このように、従来の遺伝子法においては、変性剤で処理する操作と、変性剤を除去又は中和する操作に手間がかかるため、培養法及びイムノクロマト法と比べて操作が煩雑となり、簡便ではない。また、加熱により核酸を細胞から抽出する方法もある。この方法の一例として、細菌の入った溶液を100℃で10分加熱して、核酸増幅に利用する例も存在する。しかし、加熱処理を用いるには専用の装置が必要で、かつ加熱時の安全性に配慮する必要がある。 Furthermore, in the conventional genetic method, the operation of extracting DNA or 16s rRNA from microorganisms by denaturing the cell membrane is time-consuming and not simple. Specifically, DNA or 16s rRNA is confined inside the cell by the cell membrane of the microorganism, and it was thought that it was difficult to measure directly. In order to analyze DNA and 16S rRNA, it is necessary to denature the cell membrane with a strong denaturant (a denaturant strong enough to denature the cell membrane) such as phenol, guanidine salt, sodium hydroxide, etc., to extract the nucleic acid, and then to remove or neutralize the denaturant. Thus, in the conventional genetic method, the operation of treating with a denaturant and the operation of removing or neutralizing the denaturant are time-consuming, so the operation is more complicated and not simpler than the culture method and the immunochromatography method. There is also a method of extracting nucleic acid from cells by heating. As an example of this method, a solution containing bacteria is heated at 100°C for 10 minutes and used for nucleic acid amplification. However, a dedicated device is required to use heat treatment, and safety during heating must be taken into consideration.
以上のような状況を考慮して、本願発明者らは鋭意研究の結果、細胞壁を有する生物の細胞を水、又は水に加えて細胞変性作用を大きくは上昇させない程度の追加成分を含む水溶液中に細胞壁を有する生物の細胞を浸漬することにより、細胞中のsRNAを抽出することができることを見出した。この知見は驚くべきものである。なぜなら、細胞壁を有さない生物の細胞については、細胞を低張液に浸漬させると、浸透圧によって細胞膜が破裂して、上述の変性剤を用いなくとも周辺環境中にDNA及び16s RNAを取り出すことができる可能性がある一方、これまでの技術常識からすれば、細胞壁を有する生物の細胞についてはこのような手法は適用できないからである。より具体的には、細胞壁を有する生物の細胞は、細胞壁によって構造が維持されるため、周辺環境の浸透圧の変化によって細胞膜が破裂することがなく、溶菌しにくい。このため、これまでの技術常識からすれば、上述の細胞膜の変性操作無くしては、細胞壁を有する生物の細胞内に存在する核酸を周辺環境中に放出させることは困難であると考えられる。このため、水中への浸漬によって細胞壁を有する生物の細胞からsRNAを細胞外に抽出できることは驚くべきことである。 Considering the above situation, the inventors of the present application have conducted extensive research and found that sRNA in cells can be extracted by immersing cells of an organism having a cell wall in water or an aqueous solution containing additional components in addition to water to an extent that does not significantly increase the cell degeneration effect. This finding is surprising. For cells of an organism that does not have a cell wall, immersing the cells in a hypotonic solution may cause the cell membrane to rupture due to osmotic pressure, and DNA and 16s RNA may be extracted into the surrounding environment without using the above-mentioned denaturing agent, whereas such a method cannot be applied to cells of an organism having a cell wall according to the conventional technical common sense. More specifically, cells of an organism having a cell wall are not easily lysed because the structure is maintained by the cell wall, and therefore the cell membrane does not rupture due to changes in the osmotic pressure of the surrounding environment. For this reason, according to the conventional technical common sense, it is considered difficult to release nucleic acids present in the cells of an organism having a cell wall into the surrounding environment without the above-mentioned cell membrane denaturation operation. For this reason, it is surprising that sRNA can be extracted outside the cells of organisms that have cell walls by immersion in water.
本開示に係る細胞壁を有する生物の存在状態の判定方法は、
測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること、又は水性溶媒である測定試料を液体試料として準備することと、
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて細胞壁を有する生物の存在状態を判定することと、
を含み、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する生物の存在状態の判定方法(以下、単に「本開示に係る判定方法とも称する」)である。また、本開示に係る細胞壁を有する生物の同定方法は、
測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること、又は水性溶媒である測定試料を液体試料として準備することと、
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて前記測定試料中に存在する細胞壁を有する生物を同定することと、
を含み、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する生物の同定方法(以下、単に「本開示に係る同定方法とも称する」)である。
The method for determining the state of existence of an organism having a cell wall according to the present disclosure includes the steps of:
A measurement sample is immersed in an aqueous solvent to prepare a liquid sample, or a measurement sample which is an aqueous solvent is prepared as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
determining the state of existence of an organism having a cell wall based on the state of existence of the one or more types of sRNA;
Including,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
The present invention relates to a method for determining the state of existence of an organism having a cell wall (hereinafter, also simply referred to as the "determination method according to the present disclosure"). In addition, the present invention relates to a method for identifying an organism having a cell wall,
A measurement sample is immersed in an aqueous solvent to prepare a liquid sample, or a measurement sample which is an aqueous solvent is prepared as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
Identifying an organism having a cell wall present in the measurement sample based on the state of presence of the one or more types of sRNA;
Including,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
The present invention relates to a method for identifying organisms having cell walls (hereinafter, also simply referred to as the "identification method according to the present disclosure").
本開示に係る判定方法によれば、検出したい細胞壁を有する生物の測定試料中における存在状態を簡便に判定できる。また、本開示に係る同定方法によれば、測定試料中に含まれる細胞壁を有する生物の種類を簡便に同定できる。本開示に係る判定方法及び同定方法においては、フェノール、グアニジン塩、イオン性界面活性剤、後述する短鎖アルコール(1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール)以外のアルコール、水酸化ナトリウム等の強い変性剤を使う必要が無いため、簡便に判定又は同定を行うことができる。 The determination method according to the present disclosure allows for easy determination of the presence of a cell wall-bearing organism in a measurement sample. In addition, the identification method according to the present disclosure allows for easy identification of the type of cell wall-bearing organism contained in a measurement sample. The determination and identification methods according to the present disclosure do not require the use of strong denaturants such as phenol, guanidine salts, ionic surfactants, alcohols other than short-chain alcohols (monovalent or divalent straight-chain, branched-chain or alicyclic C2-C8 alcohols) described below, or sodium hydroxide, allowing for easy determination or identification.
なお、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法は、まとめて、以下に記載の方法として表現することもできる:
測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること、又は水性溶媒である測定試料を液体試料として準備することと、
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて、前記測定試料中における細胞壁を有する生物の存在状態又は存在する生物の同定を得ることと、
を含み、前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、方法(以下、本開示に係る方法Aとも称する)。
また、「課題を解決するための手段」の欄に記載したより具体的な実施形態は、上記方法Aに対しても適用できる。
The determination method according to the present disclosure and the identification method according to the present disclosure can be collectively expressed as the method described below:
A measurement sample is immersed in an aqueous solvent to prepare a liquid sample, or a measurement sample which is an aqueous solvent is prepared as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
Obtaining the presence or absence of organisms having cell walls in the measurement sample or identifying the organisms present based on the presence or absence of the one or more types of sRNA;
wherein the one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54 (hereinafter also referred to as method A according to the present disclosure).
In addition, the more specific embodiments described in the section "Means for solving the problems" can also be applied to the above method A.
生物には、small RNAと呼ばれる短いRNA断片が含まれている。small RNA(以下、「sRNA」とも称する)は、発生、分化、トランスポゾンのサイレンシング、ウイルス防御等の生命プロセスの制御という重要な役割を担っている。sRNAは細胞内で重要な機能を有することから、同一の生物種内においては発現するsRNAはヌクレオチド配列の保存性を有する、つまり、各種のsRNAの発現プロファイルは同一の生物種の複数の細胞の間では共通している。一方、異なる生物種間では、sRNAの発現プロファイルは生物種に応じた差示的なものとなる。そのため、DNAや16S rRNAと同様に、測定試料中に存在するsRNAの情報は生物種の判別に利用することができる。sRNAを用いて生物種の判別をすることができることは、本開示において初めて見出されたことである。 Organisms contain short RNA fragments called small RNA. Small RNA (hereinafter also referred to as "sRNA") plays an important role in controlling life processes such as development, differentiation, transposon silencing, and virus defense. Since sRNA has an important function in cells, sRNA expressed within the same species has nucleotide sequence conservation, that is, the expression profile of various sRNAs is common among multiple cells of the same species. On the other hand, between different species, the expression profile of sRNA is differential according to the species. Therefore, like DNA and 16S rRNA, information on sRNA present in a measurement sample can be used to distinguish species. It was discovered for the first time in this disclosure that species can be distinguished using sRNA.
例えば、生物種(A)においてはヌクレオチド配列(A)を有するsRNA(A)が発現するが、ヌクレオチド配列(B)を有するsRNA(B)は発現せず、生物種(B)においてはsRNA(B)は発現するがsRNA(A)は発現しない場合、測定試料中にsRNA(A)の存在は検出されるがsRNA(B)の存在は検出されないならば、生物種(A)の細胞は存在するが生物種(B)の細胞は存在しないと判定できる。ただし、sRNA(A)が、生物種(A)及び(B)以外の生物種(C)でも発現するsRNAである場合には、測定試料中にsRNA(A)の存在は検出されるがsRNA(B)の存在は検出されないならば、生物種(A)及び生物種(C)のうち1種以上の細胞が存在するが、生物種(B)の細胞は存在しないと判定できる。 For example, in a biological species (A), sRNA (A) having a nucleotide sequence (A) is expressed, but sRNA (B) having a nucleotide sequence (B) is not expressed, and in a biological species (B), sRNA (B) is expressed, but sRNA (A) is not expressed. If the presence of sRNA (A) is detected in the measurement sample but the presence of sRNA (B) is not detected, it can be determined that cells of biological species (A) are present but cells of biological species (B) are not present. However, if sRNA (A) is an sRNA that is also expressed in a biological species (C) other than biological species (A) and (B), if the presence of sRNA (A) is detected in the measurement sample but the presence of sRNA (B) is not detected, it can be determined that cells of one or more of biological species (A) and biological species (C) are present but cells of biological species (B) are not present.
従来からsRNAの存在自体は知られていたものの、上述のDNA及び16S rRNAの場合と同様に、sRNAも強い変性剤を用いなければ細胞壁を有する細胞の外に取り出すことはできないと考えられていた。しかし、本開示においては、驚くべきことに、細胞壁を有する細胞が水性溶媒中に置かれた場合、強い変性剤などで細胞膜を破壊しなくても細胞内のsRNAは細胞周囲の水性溶媒中に抽出される(つまり、水性溶媒中へと漏出する)ことが見出された。当該抽出は室温でも可能である。水性溶媒中に抽出されたsRNAは、関心のある特定の生物の存在の検出や、測定試料中に存在する生物の種類の同定に用いることができる。このため、本開示によれば、手間をかけることなく簡便に、関心のある特定の生物を検出でき、また測定試料中に存在する生物の種類を同定することができる。 Although the existence of sRNA has been known for some time, it was thought that, like DNA and 16S rRNA, sRNA could not be extracted from cells having cell walls without the use of strong denaturants. However, in the present disclosure, it has surprisingly been found that when cells having cell walls are placed in an aqueous solvent, sRNA in the cells is extracted into the aqueous solvent surrounding the cells (i.e., leaks into the aqueous solvent) without destroying the cell membrane with a strong denaturant or the like. This extraction is possible even at room temperature. The sRNA extracted into the aqueous solvent can be used to detect the presence of a specific organism of interest or to identify the type of organism present in the measurement sample. Therefore, according to the present disclosure, a specific organism of interest can be detected easily and without much effort, and the type of organism present in the measurement sample can be identified.
さらに、sRNAは鎖長が短いことから、16S rRNAと比較してRNaseの攻撃を受けにくく、より安定して分析ができる。また、sRNAの細胞内でのコピー数は、多いものでは数千~数万のコピー数であるため、sRNAの存在状態についての情報を感度よく得ることができる。 Furthermore, because sRNA has a short chain length, it is less susceptible to attack by RNase compared to 16S rRNA, allowing for more stable analysis. In addition, the number of copies of sRNA within cells can range from several thousand to tens of thousands, making it possible to obtain information about the state of existence of sRNA with high sensitivity.
以降、本開示に係る判定方法と本開示に係る判定方法をまとめて説明する。特段の断りが無い限りは、以降に記載する事項は本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法の両方に適用される、同様に本開示に係る方法Aにも適用される。 The following describes the determination method according to the present disclosure and the identification method according to the present disclosure together. Unless otherwise specified, the matters described below apply to both the determination method according to the present disclosure and the identification method according to the present disclosure, and also apply to method A according to the present disclosure.
<細胞壁を有する生物>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法における細胞壁を有する生物は特に限定されず、任意の細胞壁を有する生物であってよい。一般的には、動物細胞以外の細胞、例えば植物細胞、微生物細胞等は細胞壁を有している。前記細胞壁を有する生物は、酵母、粘菌、カビ等の真菌であっても、大腸菌等の細菌であってもよい。判定又は同定の対象物は、生物体全体である必要は無く、生物の部分であってもよい。生物の部分においても、sRNAは存在しており、また生物の部分の検出であっても生物の存在についての情報を与えるためである。前記生物の部分としては、多細胞生物の部分が挙げられ、例えば植物の花粉が挙げられる。ただし、生物の部分は、細胞の形状を維持している部分であることが好ましい。生物の部分が細胞の形状を維持していない場合には、水性溶媒への浸漬前又は水性溶媒である測定試料を準備する前に、細胞内成分が既に周囲の媒体に流出している可能性があるためである。上記のとおり、本開示に係る判定方法においては細胞壁を有する生物の存在状態を判定することが記載され、本開示に係る同定方法においては細胞壁を有する生物を同定することが記載されているが、ここでいう細胞壁を有する生物は、生物の部分も含む概念を表す。したがって、判定された前記存在状態あるいは前記同定は、生物種又は生物種のグループについての情報を与えれば十分である。実際、例えば草本植物の検出の場合などは、測定試料中に含まれているのは生物体全体ではなくその一部であるのが一般的であろうが、本開示に係る判定方法又は同定方法により、生物種又は生物種のグループの存在に関する判定結果又は同定結果を得ることができる。このため、本開示に係る判定方法及び同定方法における生物は植物であってもよく、この場合、測定試料に含まれる成分は例えば花粉であってもよい。
<Organisms with cell walls>
The organism having a cell wall in the determination method and the identification method according to the present disclosure is not particularly limited, and may be any organism having a cell wall. Generally, cells other than animal cells, such as plant cells and microbial cells, have cell walls. The organism having a cell wall may be a fungus such as yeast, slime mold, or mold, or a bacterium such as Escherichia coli. The object to be determined or identified does not have to be the whole organism, but may be a part of the organism. sRNA is also present in the part of the organism, and even detection of a part of the organism gives information about the existence of the organism. The part of the organism may be a part of a multicellular organism, such as pollen of a plant. However, the part of the organism is preferably a part that maintains the shape of the cell. If the part of the organism does not maintain the shape of the cell, intracellular components may have already flowed out into the surrounding medium before immersion in an aqueous solvent or before preparing a measurement sample that is an aqueous solvent. As described above, the determination method according to the present disclosure describes determining the existence state of an organism having a cell wall, and the identification method according to the present disclosure describes identifying an organism having a cell wall, but the organism having a cell wall here represents a concept that includes a part of the organism. Therefore, it is sufficient that the determined existence state or the identification provides information about a biological species or a group of biological species. In fact, for example, in the case of detecting herbaceous plants, the measurement sample will generally contain not the whole organism but a part of it, but the determination method or identification method according to the present disclosure can provide a determination result or identification result regarding the existence of a biological species or a group of biological species. Therefore, the organism in the determination method and identification method according to the present disclosure may be a plant, and in this case, the component contained in the measurement sample may be, for example, pollen.
前記細胞壁を有する生物は、例えば、衛生管理の必要とされる現場(食品製造、医療、福祉、家庭等)において存在が衛生管理上の問題となりうる生物であってもよい。そのような生物としては、病原性微生物、腐敗微生物が挙げられる。病原性微生物は病原性真菌であってもよく、その例としては、白癬菌、カンジダ、アスペルギルス等が挙げられる。病原性微生物は病原性細菌であってもよく、その例としては、グラム陽性菌(例えばブドウ球菌、レンサ球菌、肺炎球菌、腸球菌、ジフテリア菌、結核菌、らい菌、炭疽菌、枯草菌、ウェルシュ菌、破傷風菌、ボツリヌス菌等)、グラム陰性菌(淋菌、脳膜炎菌、サルモネラ菌、大腸菌、緑膿菌、赤痢菌、インフルエンザ菌、百日咳菌、コレラ菌、腸炎ビブリオ菌、アシネトバクター、カンピロバクター、レジオネラ菌、ヘリコバクター等)等が挙げられる。病原性細菌はベロ毒素生産菌であってもよい。腐敗微生物としては、魚介類の場合、シュードモナス、マイクロコッカス、ビブリオ、フラボバクテリウム等の各属の細菌が、畜肉類の場合、シュードモナス、アクロモバクター、マイクロコッカス、フラボバクテリウム等の各属の細菌が、米飯及びめん類の場合、バチルス属の細菌が挙げられる。 The organism having the cell wall may be, for example, an organism whose presence may cause a problem in terms of hygiene management in a site where hygiene management is required (food production, medical care, welfare, home, etc.). Examples of such organisms include pathogenic microorganisms and putrefactive microorganisms. The pathogenic microorganism may be a pathogenic fungus, examples of which include tinea fungus, Candida, Aspergillus, etc. The pathogenic microorganism may be a pathogenic bacterium, examples of which include gram-positive bacteria (e.g., staphylococci, streptococci, pneumococci, enterococci, Corynebacterium diphtheriae, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, Bacillus anthracis, Bacillus subtilis, Clostridium perfringens, Clostridium tetanus, Clostridium botulinum, etc.), gram-negative bacteria (Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Salmonella, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Shigella, Haemophilus influenzae, Bordetella pertussis, Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Acinetobacter, Campylobacter, Legionella, Helicobacter, etc.). The pathogenic bacteria may be verotoxin-producing bacteria. Examples of spoilage microorganisms include bacteria of the genera Pseudomonas, Micrococcus, Vibrio, and Flavobacterium in the case of seafood, bacteria of the genera Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus, and Flavobacterium in the case of meat, and bacteria of the genus Bacillus in the case of cooked rice and noodles.
ある実施形態においては、前記細胞壁を有する生物は、腸内細菌科に属する細菌であってもよい。その例としては、Citrobacter freundii等のCitrobacter属の細菌、Edwardsiella tarda等のEdwardsiella属の細菌、Enterobacter aerogenes、E. cloacae、E. gergoviae、及びE. sakazakii等のEnterobacter属の細菌、Escherichia coli及びE. albertii等のEscherichia属の細菌、Hafnia alvei等のHafnia属の細菌、Klebsiella oxytoca及びK. pneumoniae等のKlebsiella属の細菌、Kluyvera ascorbata及びK. cryocrescens等のKluyvera属の細菌、Morganella morganii等のMorganella属の細菌、Proteus mirabilis及びP. vulgaris等のProteus属の細菌、Providencia alcalifaciens、P. rettgeri、及びP. stuartii等のProvidencia属の細菌、Salmonella enterica等のSalmonella属の細菌、Serratia liquefaciens及びS. marcescens等のSerratia属の細菌、Shigella boydii、S. dysenteriae、S. flexneri、及びS. sonnei等のShigella属の細菌、並びにYersinia enterocolitica、Y. pestis、及びY. pseudotuberculosis等のYersinia属の細菌が挙げられる。前記細胞壁を有する生物はEscherichia coli、Citrobacter freundii、及びSalmonella gallinarumからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。別のある実施形態においては、前記細胞壁を有する生物は植物を含み、前記植物はクロマツであってもよい。別のある実施形態においては、前記細胞壁を有する生物はベロ毒素生産菌を含む。 In one embodiment, the organism having the cell wall may be a bacterium belonging to the family Enterobacteriaceae. Examples of such bacteria include bacteria of the genus Citrobacter, such as Citrobacter freundii; bacteria of the genus Edwardsiella, such as Edwardsiella tarda; bacteria of the genus Enterobacter, such as Enterobacter aerogenes, E. cloacae, E. gergoviae, and E. sakazakii; bacteria of the genus Escherichia, such as Escherichia coli and E. albertii; bacteria of the genus Hafnia, such as Hafnia alvei; bacteria of the genus Klebsiella, such as Klebsiella oxytoca and K. pneumoniae; bacteria of the genus Kluyvera, such as Kluyvera ascorbata and K. cryocrescens; bacteria of the genus Morganella, such as Morganella morganii; bacteria of the genus Proteus, such as Proteus mirabilis and P. vulgaris; bacteria of the genus Providencia alcalifaciens, P. rettgeri, and P. Examples of bacteria that can be used include bacteria of the genus Providencia such as Salmonella enterica, bacteria of the genus Serratia such as Serratia liquefaciens and S. marcescens, bacteria of the genus Shigella such as Shigella boydii, S. dysenteriae, S. flexneri, and S. sonnei, and bacteria of the genus Yersinia such as Yersinia enterocolitica, Y. pestis, and Y. pseudotuberculosis. The organism having a cell wall preferably includes at least one selected from the group consisting of Escherichia coli, Citrobacter freundii, and Salmonella gallinarum. In another embodiment, the organism having a cell wall includes a plant, and the plant may be a Japanese black pine. In another embodiment, the organism having a cell wall includes a verotoxin-producing bacterium.
なお水性溶媒中に含まれる細胞壁を有する生物は、細胞壁及び細胞膜が破壊されていない細胞壁を有する生物、あるいは細胞膜が破壊されていない細胞壁を有しない生物を含むことが好ましい。つまり、前記細胞壁を有する生物は、細胞破砕処理、膜破壊処理等を受けていないことが好ましい。細胞壁あるいは細胞膜が破壊されていると、生物からすでにsRNAが流出しており、sRNAを抽出できないおそれがあるからである。なお、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においては、sRNAの存在状態の検出までのプロセスにおいて、細胞壁を有する生物の細胞壁及び/又は細胞膜を破壊するような処理(細胞破砕処理、膜破壊処理等)を含まないことが好ましい。 The organisms having cell walls contained in the aqueous solvent preferably include organisms having cell walls whose cell walls and cell membranes are not destroyed, or organisms having no cell walls whose cell membranes are not destroyed. In other words, it is preferable that the organisms having cell walls have not been subjected to cell disruption treatment, membrane destruction treatment, etc. This is because if the cell wall or cell membrane is destroyed, sRNA has already leaked out of the organism, and there is a risk that sRNA cannot be extracted. In addition, in the determination method and identification method disclosed herein, it is preferable that the process up to the detection of the state of the presence of sRNA does not include treatments that destroy the cell walls and/or cell membranes of organisms having cell walls (cell disruption treatment, membrane destruction treatment, etc.).
本開示に係る判定方法及び同定方法においては細胞壁を有する細胞から水性溶媒に漏出したsRNAを検出に用いるため、このような漏出を妨げるような物質を予め除去するための処理を行ってもよい。 In the determination method and identification method disclosed herein, sRNA that has leaked from cells having a cell wall into an aqueous solvent is used for detection, so treatment may be carried out in advance to remove substances that may hinder such leakage.
<測定試料>
本開示に係る判定方法における測定試料とは、検出しようとする細胞壁を有する生物の存在状態の判定に用いられる試料であり、本開示に係る同定方法における測定試料とは、細胞壁を有する生物の同定に用いられる試料である。細胞壁を有する生物の存在状態について分析したい対象物(以下、分析対象物とも称する)に細胞壁を有する生物が存在する場合に、測定試料も当該生物を含むように調製される限りは、測定試料について特に制限は無く、測定試料は分析対象物そのものであっても、分析対象物から任意の処理により調製した試料であってもよい。分析対象物は、例えば、作業台の表面等の物体表面、食品等の物体自体、水道水等の液体、空気等の気体、生物種が不明な菌体等である。作業をより簡便にする観点から、測定試料は分析対象物そのものであることが好ましい。
<Measurement sample>
The measurement sample in the determination method according to the present disclosure is a sample used to determine the state of existence of an organism having a cell wall to be detected, and the measurement sample in the identification method according to the present disclosure is a sample used to identify an organism having a cell wall. When an organism having a cell wall is present in an object (hereinafter also referred to as an analyte) to be analyzed for the state of existence of an organism having a cell wall, there is no particular limitation on the measurement sample as long as the measurement sample is prepared to contain the organism, and the measurement sample may be the analyte itself or a sample prepared from the analyte by any treatment. The analyte may be, for example, a surface of an object such as a workbench, an object itself such as food, a liquid such as tap water, a gas such as air, a bacterial body of unknown biological species, etc. From the viewpoint of making the operation easier, it is preferable that the measurement sample is the analyte itself.
例えば、分析対象物としての液体の中に存在する細胞壁を有する生物について分析したい場合には、当該液体そのものを測定試料としてもよいし、当該液体に希釈等の処理を施したものを測定試料としてもよい。また、例えば分析対象物としての物体の表面(例えば作業台の表面)に存在する生物について分析したい場合には、当該表面をワイプ、綿棒等で拭き、当該ワイプ、綿棒等、又はその一部を測定試料としてもよい。 For example, if one wishes to analyze organisms with cell walls present in a liquid as the subject of analysis, the liquid itself may be used as the measurement sample, or the liquid may be treated by dilution or the like and used as the measurement sample. Also, if one wishes to analyze organisms present on the surface of an object as the subject of analysis (e.g., the surface of a workbench), the surface may be wiped with a wipe, cotton swab, etc., and the wipe, cotton swab, etc., or a part of it, may be used as the measurement sample.
分析対象物としての物体の内部(例えば、食品の内部)に存在する細胞壁を有する生物について分析したい場合には、当該物体の全体又は一部を測定試料としてもよいし、当該物体を液体に浸漬して得られた液体を測定試料としてもよい。浸漬により、前記物体中に細胞壁を有する生物が存在する場合には、該生物はその全量の一部又は全部が液体中に移行すると考えられる。空気を分析対象物として、空気中に存在する生物について分析したい場合には、当該空気中に存在する空中浮遊物を収集して得られた試料を測定試料としてもよい。該収集は、フィルタ、遠心分離(例えばサイクロン式分離)、単に容器を開放して静置しておくこと(例えば、シャーレ等の蓋を開けて静置しておくこと)等により行うことができる。 When it is desired to analyze organisms having cell walls present inside an object to be analyzed (e.g., inside food), the whole or part of the object may be used as the measurement sample, or the object may be immersed in a liquid and the liquid obtained may be used as the measurement sample. When organisms having cell walls are present in the object, it is believed that the organisms will transfer part or all of their total mass into the liquid upon immersion. When it is desired to analyze organisms present in air using air as the object to be analyzed, the measurement sample may be a sample obtained by collecting airborne matter present in the air. The collection may be performed by using a filter, centrifugation (e.g., cyclone separation), or simply leaving the container open (e.g., leaving a petri dish or the like with the lid open), etc.
このように、測定試料は、例えば、分析対象物としての液体、該液体を希釈したもの、分析対象物としての表面を拭いたワイプ、綿棒等、空気の濾過フィルタ上に捕集された捕集物、該捕集物を液体に浸漬して得られた液体、周囲雰囲気に開放された容器内に付着した付着物等とすることができる。あるいは、既に得られている細胞壁を有する生物の種類を同定する等の目的で、当該生物自体を測定試料とすることも可能である。 Thus, the measurement sample can be, for example, a liquid to be analyzed, a diluted version of the liquid, a wipe or cotton swab used to wipe a surface to be analyzed, a collected material on an air filter, a liquid obtained by immersing the collected material in a liquid, a material adhering to the inside of a container open to the surrounding atmosphere, etc. Alternatively, the organism itself can be used as the measurement sample for the purpose of identifying the type of organism with a cell wall that has already been obtained.
<水性溶媒>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法における水性溶媒は、水を主体とする液体であって、水性溶媒は純水そのものでもよく、細胞膜の変性を生じさせない限りは水に加えて他の成分(以下、「共在成分」とも称する)を含む水溶液であってもよい。水性溶媒における、水以外の溶媒成分の含有量はなるべく少ない方が好ましく、水以外の溶媒成分の量は水の量に対して1質量%以下、0.1質量%以下、0.01質量%以下、0.001質量%以下、又は0質量%(つまり、溶媒成分としては水のみを含む)としてもよい。また、本開示において、「水性溶媒」は細胞膜を変性させて膜を破壊する成分は含まないか、細胞膜の変性を引き起こさない程度の少量のみ含む。言い換えると、水性溶媒は細胞膜の変性を引き起こさないという点で水と共通した基本的な性質を有しており、この基本的な性質を損なわない限りにおいて共在成分を含むことができる溶媒である。このため、本開示に係る水性溶媒には、細胞膜を破壊して細胞内成分を取り出すための抽出液(例えば、2013-93号公報で言及されている細胞成分抽出液EXTRAGEN(トーソー株式会社製))は含まれない。
<Aqueous Solvent>
The aqueous solvent in the determination method and the identification method according to the present disclosure is a liquid mainly composed of water, and the aqueous solvent may be pure water itself, or may be an aqueous solution containing other components (hereinafter also referred to as "coexisting components") in addition to water, so long as it does not cause denaturation of the cell membrane. The content of solvent components other than water in the aqueous solvent is preferably as low as possible, and the amount of solvent components other than water may be 1% by mass or less, 0.1% by mass or less, 0.01% by mass or less, 0.001% by mass or less, or 0% by mass (i.e., the solvent component contains only water) relative to the amount of water. In addition, in the present disclosure, the "aqueous solvent" does not contain components that denature the cell membrane and destroy the membrane, or contains only a small amount of components that do not cause denaturation of the cell membrane. In other words, the aqueous solvent has a basic property in common with water in that it does not cause denaturation of the cell membrane, and is a solvent that can contain coexisting components as long as this basic property is not impaired. Therefore, the aqueous solvent according to the present disclosure does not include an extraction solution for destroying cell membranes and extracting intracellular components (for example, the cell component extract EXTRAGEN (manufactured by Toso Corporation) mentioned in Publication No. 2013-93).
ただし、水性溶媒は、1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール、及びアセトンについては、これらの総量で65質量%以下含んでいてもよい。このような量での特定の種類のアルコールの添加は、sRNAの水性溶媒への抽出効率を上昇させうる。具体的には、1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール、及びアセトンそれぞれの含有量としては、水性溶媒の全量に対して65質量%以下であり、60質量%以下であってもよく、55質量%以下であってもよく、50質量%以下であってもよく、40質量%以下であってもよく、30質量%以下であってもよく、20質量%以下であってもよく、10質量%以下であってもよく、あるいは5.0質量%以下であってもよい。前記水性溶媒中における1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールの含有量の範囲の下限値は特に限定されず、0質量%(非含有)でもよい。前記水性溶媒中における1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールの含有量は0.5質量%以上であってもよく、1.0質量%以上であってもよく、5.0質量%以上であってもよく、10質量%以上であってもよく、20質量%以上であってもよく、40質量%以上であってもよい。上記の上限値と下限値の値は、任意に組み合わせて数値範囲を形成してよい。
水性溶媒が、1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール、及びアセトンのうち2種類以上を含む場合、これらの合計量も上記範囲内にあることが好ましい。
However, the aqueous solvent may contain a total amount of 65% by mass or less of monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols and acetone. Addition of a specific type of alcohol in such an amount may increase the efficiency of extraction of sRNA into the aqueous solvent. Specifically, the content of each of the monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols and acetone is 65% by mass or less, 60% by mass or less, 55% by mass or less, 50% by mass or less, 40% by mass or less, 30% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5.0% by mass or less, based on the total amount of the aqueous solvent. The lower limit of the range of the content of the monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohol in the aqueous solvent is not particularly limited, and may be 0% by mass (non-containing). The content of the monovalent or divalent linear, branched, or alicyclic C2 to C8 alcohol in the aqueous solvent may be 0.5% by mass or more, 1.0% by mass or more, 5.0% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, or 40% by mass or more. The above upper and lower limit values may be arbitrarily combined to form a numerical range.
When the aqueous solvent contains two or more of a monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2 to C8 alcohol, and acetone, it is preferable that the total amount of these is also within the above range.
1価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールは、1価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C5アルコールであることが好ましく、1価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C4アルコールであることがより好ましい。1価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールの例としては、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノールが挙げられる。
2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールは、2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C6アルコールであることが好ましく、2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C4アルコールであることがより好ましい。2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールの例としては、1,2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオールが挙げられる。
これらの1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコールの1種類又は複数種類を任意に選択して用いることができる。
The monohydric linear, branched or alicyclic C2 to C8 alcohol is preferably a monohydric linear, branched or alicyclic C2 to C5 alcohol, more preferably a monohydric linear, branched or alicyclic C2 to C4 alcohol. Examples of the monohydric linear, branched or alicyclic C2 to C8 alcohol include ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-1-butanol, 3-methyl-2-butanol, and 2,2-dimethyl-1-propanol.
The divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohol is preferably a divalent linear, branched or alicyclic C2-C6 alcohol, more preferably a divalent linear, branched or alicyclic C2-C4 alcohol. Examples of divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols include 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol and 2,3-butanediol.
One or more of these monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2 to C8 alcohols can be arbitrarily selected and used.
水性溶媒のpHは、強酸性又は強アルカリ性の条件における細胞膜の変性を防ぐ観点から、pH5~pH9の範囲内のpHであることが好ましく、pH6~pH8の範囲内のpHであることがより好ましく、pH6.5~pH7.5の範囲内のpHであることがさらに好ましい。水性溶媒は、上記のとおり溶媒以外の共在成分を含んでいてもよい。溶媒以外の共在成分の総含有量は、水性溶媒の全量に対して30質量%以下、10質量%以下、1質量%以下、0.1質量%以下、0.01質量%以下、又は0.001質量%以下であってもよい。水性溶媒に含まれていてもよい溶媒以外の共在成分の例としては、塩、緩衝剤、界面活性剤、DTT、RNase阻害剤等が挙げられる。sRNAは鎖長が短いことから、16S rRNA等のより長いRNAと比較してRNaseの攻撃を受けにくいが、DTTやRNase阻害剤といったRNA安定化剤を共存させることによってsRNAをより安定化することができる。 In order to prevent the denaturation of cell membranes under strongly acidic or strongly alkaline conditions, the pH of the aqueous solvent is preferably within the range of pH 5 to pH 9, more preferably within the range of pH 6 to pH 8, and even more preferably within the range of pH 6.5 to pH 7.5. The aqueous solvent may contain coexisting components other than the solvent as described above. The total content of coexisting components other than the solvent may be 30% by mass or less, 10% by mass or less, 1% by mass or less, 0.1% by mass or less, 0.01% by mass or less, or 0.001% by mass or less, based on the total amount of the aqueous solvent. Examples of coexisting components other than the solvent that may be contained in the aqueous solvent include salts, buffers, surfactants, DTT, RNase inhibitors, and the like. Since sRNA has a short chain length, it is less susceptible to attack by RNase compared to longer RNAs such as 16S rRNA, but sRNA can be further stabilized by the coexistence of an RNA stabilizer such as DTT or an RNase inhibitor.
水性溶媒は、共在成分を、細胞膜を変性させて膜を破壊する量では含まない。また、細胞膜の変性を防ぐ観点から、水性溶媒はフェノール、グアニジン、上述の1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール以外のアルコール、イオン性界面活性剤、及びNaOHなどの強アルカリは含まないことが好ましい。水性溶媒がフェノール、グアニジン、上述の1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール以外のアルコール、イオン性界面活性剤、及びNaOHなどの強アルカリ等の変性成分を含む場合には、その総含有量は、水性溶媒の全量に対して0.1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることが好ましく、0.001質量%以下であることがさらに好ましい。強アルカリ等の変性成分を含まないか、含んでいても含有量が上記範囲内である場合、浸漬による液体試料作製後にさらなる処理のためにこれら変性成分を取り除くための追加の処理を行うことが不要となり、細胞壁を有する生物の同定がより簡便に行える。変性成分を含まないこと、又は含んでいても上記の含有量範囲内であることはこの観点からも、好ましい。 The aqueous solvent does not contain coexisting components in an amount that would denature and destroy the cell membrane. In addition, from the viewpoint of preventing denaturation of the cell membrane, it is preferable that the aqueous solvent does not contain phenol, guanidine, alcohols other than the above-mentioned monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols, ionic surfactants, and strong alkalis such as NaOH. When the aqueous solvent contains denaturing components such as phenol, guanidine, alcohols other than the above-mentioned monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols, ionic surfactants, and strong alkalis such as NaOH, the total content of the components is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or less, and even more preferably 0.001% by mass or less, based on the total amount of the aqueous solvent. When the aqueous solvent does not contain denaturing components such as strong alkalis, or contains them but the content is within the above range, it is not necessary to perform additional processing to remove these denaturing components for further processing after preparing the liquid sample by immersion, and identification of organisms having cell walls can be performed more easily. From this perspective, it is preferable that the product does not contain any denaturing components, or that even if it does contain them, the content is within the above range.
界面活性剤は、その種類及び量によっては細胞膜を変性及び破壊するため、水性溶媒が界面活性剤を含む場合にはその種類及び量を制限する必要がある。水性溶媒の表面張力は20℃において50mN/m~72.8mN/m(水の表面張力)であることが好ましく、60mN/m~72.8mN/mであることがより好ましく、65mN/m~72.8mN/mであることがさらに好ましく、70mN/m~72.8mN/mであることがいっそう好ましい。水性溶媒が界面活性剤を含む場合には、該界面活性剤はノニオン性界面活性剤であることが好ましく、ノニオン性界面活性剤の例としてはTweenシリーズの界面活性剤(例えばTween-20)、NP-40、及びTritonシリーズの界面活性剤(例えばTriton X-100)等が挙げられる。 Depending on the type and amount of surfactant, it may denature or destroy cell membranes, so if the aqueous solvent contains a surfactant, the type and amount must be limited. The surface tension of the aqueous solvent is preferably 50 mN/m to 72.8 mN/m (surface tension of water) at 20°C, more preferably 60 mN/m to 72.8 mN/m, even more preferably 65 mN/m to 72.8 mN/m, and even more preferably 70 mN/m to 72.8 mN/m. If the aqueous solvent contains a surfactant, the surfactant is preferably a nonionic surfactant, and examples of nonionic surfactants include Tween series surfactants (e.g. Tween-20), NP-40, and Triton series surfactants (e.g. Triton X-100).
水性溶媒の性質を純水に近いものとする観点からは、水性溶媒中の塩濃度は、0mol/L~0.2mol/Lであることが好ましく、0mol/L~0.1mol/Lであることがより好ましく、0mol/L~0.05mol/Lであることがさらに好ましい。 From the viewpoint of making the properties of the aqueous solvent similar to those of pure water, the salt concentration in the aqueous solvent is preferably 0 mol/L to 0.2 mol/L, more preferably 0 mol/L to 0.1 mol/L, and even more preferably 0 mol/L to 0.05 mol/L.
共在成分は、溶媒成分である必要は無く、水中に懸濁する微粒子、水溶性物質等であってもよい。また、水性溶媒は、核酸増幅用試薬を共在成分として含んでいてもよい。前記核酸増幅用試薬は、ポリメラーゼ、ヌクレオチド3リン酸(dNTPの混合物)、プライマー、Mg2+イオン等を含む、核酸の増幅に必要な試薬である。前記核酸増幅用試薬は、RNAを鋳型にDNA鎖を合成できる活性(逆転写活性)を有するポリメラーゼを含んでいることが好ましい。核酸増幅用試薬にはTriton X-100等の弱い界面活性剤(特にノニオン性界面活性剤)が含まれる場合があるが、核酸増幅用試薬用の濃度では、細胞を変性させて膜を破壊することはないので、核酸増幅用試薬中の界面活性剤はそのまま水性溶媒に含まれてもよい。例えば、水性溶媒がTriton X-100を含む場合には、細胞膜の変性を防ぐ観点及び核酸増幅を効率的に行う観点から、Triton X-100の含有量は水性溶媒の全量に対して0.01質量%~5質量%であることが好ましく、0.05質量%~3質量%であることがより好ましく、0.1質量%~2質量%であることがさらに好ましい。核酸増幅用試薬は、例えば、PCR用の試薬、等温遺伝子増幅用の試薬等であってもよい。水性溶媒に核酸増幅用試薬を含ませることによって、細胞壁を有する細胞から漏出したsRNAを含む液体試料を用いて、試薬添加操作や温度サイクル操作を行うことなく、そのまま核酸増幅を行うことが可能となる。 The coexisting components do not need to be solvent components, and may be fine particles suspended in water, water-soluble substances, etc. The aqueous solvent may also contain a nucleic acid amplification reagent as a coexisting component. The nucleic acid amplification reagent is a reagent necessary for amplifying nucleic acids, including polymerase, nucleotide triphosphates (a mixture of dNTPs), primers, Mg 2+ ions, etc. It is preferable that the nucleic acid amplification reagent contains a polymerase having an activity (reverse transcription activity) capable of synthesizing a DNA chain using RNA as a template. The nucleic acid amplification reagent may contain a weak surfactant (particularly a nonionic surfactant) such as Triton X-100, but the concentration of the nucleic acid amplification reagent does not denature cells and destroy membranes, so the surfactant in the nucleic acid amplification reagent may be contained in the aqueous solvent as it is. For example, when the aqueous solvent contains Triton X-100, the content of Triton X-100 is preferably 0.01% by mass to 5% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3% by mass, and even more preferably 0.1% by mass to 2% by mass, based on the total amount of the aqueous solvent, from the viewpoint of preventing denaturation of the cell membrane and efficient nucleic acid amplification. The nucleic acid amplification reagent may be, for example, a PCR reagent, a reagent for isothermal gene amplification, or the like. By including the nucleic acid amplification reagent in the aqueous solvent, it becomes possible to directly carry out nucleic acid amplification using a liquid sample containing sRNA leaked from cells having cell walls, without carrying out a reagent addition operation or a temperature cycle operation.
水性溶媒中における溶媒以外の共在成分の例としては、水性溶媒の全量に対して5.0質量%以下のノニオン性界面活性剤、水性溶媒の全量に対して1.0質量%以下の抗菌ペプチド、及び1.0M以下の還元剤も挙げられる。ノニオン性界面活性剤は、1分子中に親水性基と疎水性基を有し、水中でイオンに解離する基を有しない化合物である。ノニオン性界面活性剤は、ヒドロキシ基を有していてもよく、例えば、親水性のポリオキシアルキレン(ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン等)鎖部分と、アルキル、アリール、アルキレン、アリーレン等の疎水性部分を有する化合物であってもよい。あるいは、ノニオン性界面活性剤は、ポリオールエステル系、アルカノールアミド型、アルキルグルコシド、アルコキシレート型、又は脂肪酸アルキルエステル型であってもよい。より具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル型等であってもよい。前記ノニオン性界面活性剤は、具体的には、ポリソルベート20(例えばTween 20)、ポリソルベート80(例えばTween 80)、ノニルフェノールエトキシレート(NP-40)、オクチルフェノールエトキシレート(例えばTriton X-100)、及びポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)(例えば、Synperoinc F108)からなる群より選択される少なくとも一種類を含んでいてもよい。 Examples of coexisting components other than the solvent in the aqueous solvent include a nonionic surfactant at 5.0% by mass or less based on the total amount of the aqueous solvent, an antimicrobial peptide at 1.0% by mass or less based on the total amount of the aqueous solvent, and a reducing agent at 1.0 M or less. A nonionic surfactant is a compound that has a hydrophilic group and a hydrophobic group in one molecule and does not have a group that dissociates into ions in water. The nonionic surfactant may have a hydroxy group, and may be, for example, a compound having a hydrophilic polyoxyalkylene (polyoxypropylene, polyoxyethylene, etc.) chain portion and a hydrophobic portion such as an alkyl, aryl, alkylene, or arylene. Alternatively, the nonionic surfactant may be a polyol ester type, an alkanolamide type, an alkyl glucoside, an alkoxylate type, or a fatty acid alkyl ester type. More specifically, it may be a polyoxyethylene alkyl ether type, a polyoxyethylene alkyl phenyl ether type, or the like. Specifically, the nonionic surfactant may include at least one selected from the group consisting of polysorbate 20 (e.g., Tween 20), polysorbate 80 (e.g., Tween 80), nonylphenol ethoxylate (NP-40), octylphenol ethoxylate (e.g., Triton X-100), and poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) (e.g., Synperiinc F108).
前記水性溶媒中におけるノニオン性界面活性剤の含有量は、細胞壁を有する生物の細胞膜へのダメージを低減する観点から、水性溶媒の全量に対して5.0質量%以下である。前記水性溶媒中におけるノニオン性界面活性剤の含有量は、水性溶媒の全量に対して4.0質量%以下であってもよく、3.0質量%以下であってもよく、2.0質量%以下であってもよく、あるいは1.5質量%以下であってもよい。
前記水性溶媒中におけるノニオン性界面活性剤の含有量の範囲の下限値は特に限定されず、0質量%(非含有)でもよい。前記水性溶媒中におけるノニオン性界面活性剤の含有量は0.01質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよく、0.3質量%以上であってもよく、0.5質量%以上であってもよく、0.7質量%以上であってもよい。上記の上限値と下限値の値は、任意に組み合わせて数値範囲を形成してよい。
The content of the nonionic surfactant in the aqueous solvent is 5.0% by mass or less relative to the total amount of the aqueous solvent from the viewpoint of reducing damage to the cell membrane of an organism having a cell wall. The content of the nonionic surfactant in the aqueous solvent may be 4.0% by mass or less, 3.0% by mass or less, 2.0% by mass or less, or 1.5% by mass or less relative to the total amount of the aqueous solvent.
The lower limit of the range of the content of the nonionic surfactant in the aqueous solvent is not particularly limited, and may be 0 mass% (non-content). The content of the nonionic surfactant in the aqueous solvent may be 0.01 mass% or more, 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, 0.5 mass% or more, or 0.7 mass% or more. The upper limit and lower limit values may be arbitrarily combined to form a numerical range.
前記抗菌ペプチドは、当業界で知られた抗菌ペプチドであれば特に限定されない。抗菌性ペプチドは、基本的には、親水性の面と、疎水性の面とを有する両親媒性のペプチドであって、これにより細胞膜に存在することが可能である。抗菌ペプチドの例としては、陰イオン性ペプチドであるマクシミンH5及びダームシジン;システイン残基を含まない直鎖陽イオン性α-ヘリックスペプチドであるセクロピン、アンドロピン、モリシン、セラトトキシン、メリチン、マガイニン(マガイニンI及びマガイニンII), デルマセプチン、ボンビニン、ブレビニン-1、エスクレチン、ブフォリンII、CAP18、及びLL37;プロリン、アルギニン、フェニルアラニン、及びトリプトファンのうち一つ以上に富む陽イオン性ペプチドであるアバエシン、アピダエシン、プロフェニン、インドリシジン;並びに、ジスルフィド結合を含むブレビニン、プロテグリン、タキプレシン、ディフェンシン、及びドロソマイシンが挙げられる。当業界で知られた抗菌ペプチドの1種類又は複数種類を任意に選択して用いることができる。 The antimicrobial peptide is not particularly limited as long as it is an antimicrobial peptide known in the art. The antimicrobial peptide is basically an amphipathic peptide having a hydrophilic face and a hydrophobic face, which allows it to exist in the cell membrane. Examples of antimicrobial peptides include anionic peptides such as maximin H5 and dermcidin; linear cationic α-helical peptides that do not contain cysteine residues, such as cecropin, andropin, moricin, ceratotoxin, melittin, magainin (magainin I and magainin II), dermaseptin, bombinin, brevinin-1, esculetin, buforin II, CAP18, and LL37; cationic peptides rich in one or more of proline, arginine, phenylalanine, and tryptophan, such as abaecin, apidaecin, prophenin, and indolicidin; and disulfide bond-containing brevinin, protegrin, tachyplesin, defensin, and drosomycin. One or more types of antimicrobial peptides known in the art can be selected and used as desired.
前記水性溶媒中における抗菌ペプチドの含有量は、細胞壁を有する生物の細胞膜へのダメージを低減する観点から、水性溶媒の全量に対して1.0質量%以下である。前記水性溶媒中における抗菌ペプチドの含有量は、水性溶媒の全量に対して0.8質量%以下であってもよく、0.5質量%以下であってもよく、0.2質量%以下であってもよく、あるいは0.15質量%以下であってもよい。
前記水性溶媒中における抗菌ペプチドの含有量の範囲の下限値は特に限定されず、0質量%(非含有)でもよい。前記水性溶媒中における抗菌ペプチドの含有量は0.001質量%以上であってもよく、0.005質量%以上であってもよく、0.01質量%以上であってもよく、0.05質量%以上であってもよく、0.07質量%以上であってもよい。上記の上限値と下限値の値は、任意に組み合わせて数値範囲を形成してよい。
The content of the antimicrobial peptide in the aqueous solvent is 1.0% by mass or less based on the total amount of the aqueous solvent from the viewpoint of reducing damage to the cell membrane of an organism having a cell wall. The content of the antimicrobial peptide in the aqueous solvent may be 0.8% by mass or less, 0.5% by mass or less, 0.2% by mass or less, or 0.15% by mass or less based on the total amount of the aqueous solvent.
The lower limit of the range of the content of the antimicrobial peptide in the aqueous solvent is not particularly limited, and may be 0% by mass (non-content). The content of the antimicrobial peptide in the aqueous solvent may be 0.001% by mass or more, 0.005% by mass or more, 0.01% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.07% by mass or more. The upper and lower limit values may be arbitrarily combined to form a numerical range.
前記還元剤は、当業界で知られた還元剤であれば特に限定されない。還元剤の例としては、シュウ酸 、ギ酸、没食子酸、アスコルビン酸、β-メルカプトエタノール、及びジチオトレイトールが挙げられる。還元剤はメルカプト基を有する還元剤であることが好ましく、例えばβ-メルカプトエタノール又はジチオトレイトールであってもよい。還元剤として、当業界で知られた還元剤の1種類又は複数種類を任意に選択して用いることができる。 The reducing agent is not particularly limited as long as it is a reducing agent known in the art. Examples of reducing agents include oxalic acid, formic acid, gallic acid, ascorbic acid, β-mercaptoethanol, and dithiothreitol. The reducing agent is preferably a reducing agent having a mercapto group, and may be, for example, β-mercaptoethanol or dithiothreitol. One or more types of reducing agents known in the art may be arbitrarily selected and used as the reducing agent.
前記水性溶媒中における還元剤の濃度は、細胞壁を有する生物の細胞膜へのダメージを低減する観点から、1.0M以下である。前記水性溶媒中における還元剤の濃度は、0.8M以下であってもよく、0.5M以下であってもよく、0.2M以下であってもよく、あるいは0.15M以下であってもよい。
前記水性溶媒中における還元剤の濃度の範囲の下限値は特に限定されず、0M(非含有)でもよい。前記水性溶媒中における還元剤の濃度は0.001M以上であってもよく、0.005M以上であってもよく、0.01M以上であってもよく、0.05M以上であってもよく、0.07M以上であってもよい。上記の上限値と下限値の値は、任意に組み合わせて数値範囲を形成してよい。
From the viewpoint of reducing damage to the cell membrane of an organism having a cell wall, the concentration of the reducing agent in the aqueous solvent is 1.0 M or less. The concentration of the reducing agent in the aqueous solvent may be 0.8 M or less, 0.5 M or less, 0.2 M or less, or 0.15 M or less.
The lower limit of the range of the concentration of the reducing agent in the aqueous solvent is not particularly limited, and may be 0 M (not contained). The concentration of the reducing agent in the aqueous solvent may be 0.001 M or more, 0.005 M or more, 0.01 M or more, 0.05 M or more, or 0.07 M or more. The above upper and lower limit values may be arbitrarily combined to form a numerical range.
<浸漬>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法における浸漬は、室温で行っても加熱又は冷却しながら行ってもよい。細胞膜の変性をなるべく起こさないように、浸漬は0℃~50℃の温度範囲内の温度で行うことが好ましく、4℃~40℃の温度範囲内の温度で行うことがより好ましく、10℃~40℃の温度範囲内の温度で行うことがさらに好ましく、20℃~40℃の温度範囲内の温度で行うことがさらにより好ましく、25℃~40℃の温度範囲内の温度で行うことがさらにより好ましく、30℃~37℃の温度範囲内の温度で行うことがいっそう好ましい。浸漬は室温で行ってもよい。
浸漬時間はsRNAの細胞外への漏出が検出に十分な量で起こる限りは、特に制限されない。浸漬時間は、例えば10秒~30時間であり、10秒~10時間であってもよく、1分~5時間であってもよく、あるいは5分~1時間であってもよい。浸漬時間は、あるいは、0.5時間~6時間であってもよく、0.7時間~4.5時間であってもよく、0.8時間~2時間であってもよい。浸漬のやり方は特に限定されず、測定試料に細胞壁を有する生物が含まれていたならば、当該生物が水性溶媒と接触することになる任意の処理を挙げることができる。測定試料が固形の試料(例えば、綿棒、ワイプ、フィルタ、分析対象物そのもの若しくはその一部、又は菌体)である場合、浸漬は、例えば、容器中に格納された水性溶媒に測定試料としての固形試料を浸漬することで行うことができる。
上述したように、細胞壁を有する生物自体を測定試料とすることもできるので、細胞壁を有する生物を単独で水性溶媒に浸漬させてもよいし、他の物体に付着した細胞壁を有する生物を物体ごと水性溶媒に浸漬させても構わない。
浸漬を行うことによって、測定試料中に細胞壁を有する生物が存在する場合に、sRNAの細胞外への漏出が起こり、水性溶媒中にsRNAを含む液体試料が得られる。
<Immersion>
In the determination method according to the present disclosure and the identification method according to the present disclosure, the immersion may be performed at room temperature or with heating or cooling. In order to minimize denaturation of the cell membrane, the immersion is preferably performed at a temperature within a range of 0°C to 50°C, more preferably at a temperature within a range of 4°C to 40°C, even more preferably at a temperature within a range of 10°C to 40°C, even more preferably at a temperature within a range of 20°C to 40°C, even more preferably at a temperature within a range of 25°C to 40°C, and even more preferably at a temperature within a range of 30°C to 37°C. The immersion may be performed at room temperature.
The immersion time is not particularly limited as long as the sRNA leaks out of the cell in an amount sufficient for detection. The immersion time is, for example, 10 seconds to 30 hours, and may be 10 seconds to 10 hours, 1 minute to 5 hours, or 5 minutes to 1 hour. The immersion time may alternatively be 0.5 hours to 6 hours, 0.7 hours to 4.5 hours, or 0.8 hours to 2 hours. The method of immersion is not particularly limited, and any treatment that brings the organism into contact with an aqueous solvent may be used if the measurement sample contains an organism having a cell wall. When the measurement sample is a solid sample (e.g., a cotton swab, a wipe, a filter, the analyte itself or a part thereof, or a bacterial body), the immersion can be performed, for example, by immersing the solid sample as the measurement sample in an aqueous solvent stored in a container.
As described above, the organism having a cell wall itself can be used as the measurement sample, so the organism having a cell wall may be immersed alone in the aqueous solvent, or the organism having a cell wall attached to another object may be immersed together with the object in the aqueous solvent.
When an organism having a cell wall is present in the measurement sample, the immersion causes leakage of sRNA outside the cells, and a liquid sample containing sRNA in the aqueous solvent is obtained.
<水性溶媒である測定試料>
分析対象物が初めから水性溶媒の状態であれば、分析対象物自体を測定試料とし、そのまま液体試料として用いることができる。例えば、水道水をそのまま液体試料として用いて、水道水中における細胞壁を有する生物の存在状態を判定する、又は水道水中に含まれる細胞壁を有する生物を同定することができる。分析対象物は細胞壁を有する生物を含む可能性があるため、上記の測定試料としての水性溶媒は細胞壁を有する生物を含みうる。
分析対象物が液体ではあるものの、夾雑物が多い等の理由で前処理を行いたい場合には、夾雑物を濾過、遠心、透析等により除去する等の手法により、水性溶媒である測定試料を調製し、この測定試料を液体試料として用いるようにしてもよい。例えば、泥水中の細胞壁を有する生物を検査する場合、泥水中の泥を濾過等で除去してから、濾液(細胞壁を有する生物を含む可能性がある測定試料)を液体試料として用いて、細胞壁を有する生物の存在状態の判定又は細胞壁を有する生物の同定を行うことができる。上記のとおり、水性溶媒は水以外の共在成分を含んでいてもよいので、測定試料中に含まれる可能性のある細胞壁を有する生物は、水性溶媒中の共在成分として含まれうる。
分析対象物を水性溶媒に浸漬することで、水性溶媒である測定試料を作製することもできる。具体的には、分析対象物から細胞壁を有する生物が水性溶媒中に移行することで水性溶媒である測定試料が得られる。このように、浸漬は、sRNAの抽出の代わりに、細胞壁を有する生物の水性溶媒への移行により水性溶媒である測定試料を作製する目的の浸漬であっても構わない。その場合の浸漬の条件も上記の条件と同様である。
水性溶媒は、上記の細胞壁を有する生物以外の共在成分を含まないことも、好ましい実施形態である。測定試料中に含まれる可能性のある細胞壁を有する生物が水性溶媒とある程度の時間(例えば、上記の浸漬時間の例として例示した時間)接触するようにしておけば、(測定試料が実際に細胞壁を有する生物を含む場合)前記生物からsRNAの漏出が起こり、上記の浸漬を行った場合と同様のsRNAを含む液体試料が得られる。水性溶媒である測定試料を用いる態様は、例えば、分析対象物としての水(例えば水道水、下水等)の中における細胞壁を有する生物の存在状態の判定、又は水(例えば水道水、下水等)の中に含まれる細胞壁を有する生物の同定に用いることができる。
細胞壁を有する生物が水性溶媒に接触する操作である限りは、当該操作は前述の、測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製すること又は水性溶媒である測定試料を液体試料として用意することに含まれる。測定試料を水性溶媒中に浸漬して液体試料を作製する場合、操作は、測定試料を浸漬させた水性溶媒を静置して又は撹拌等しながら、sRNAの抽出のために人為的に経時させる操作であってもよい。測定試料が液体試料である場合も、同様に静置して又は撹拌等しながらsRNAの抽出のために人為的に経時させてもよい。
<Measurement sample as aqueous solvent>
If the analyte is in the form of an aqueous solvent from the beginning, the analyte itself can be used as a measurement sample and as a liquid sample as it is. For example, tap water can be used as a liquid sample as it is to determine the presence of organisms having cell walls in tap water, or to identify organisms having cell walls contained in tap water. Since the analyte may contain organisms having cell walls, the aqueous solvent as the measurement sample may contain organisms having cell walls.
When the analyte is a liquid but needs to be pretreated due to a large amount of impurities, a measurement sample that is an aqueous solvent may be prepared by removing the impurities by filtration, centrifugation, dialysis, etc., and this measurement sample may be used as a liquid sample. For example, when testing organisms having cell walls in muddy water, the mud in the muddy water is removed by filtration, etc., and the filtrate (a measurement sample that may contain organisms having cell walls) can be used as a liquid sample to determine the presence of organisms having cell walls or identify organisms having cell walls. As described above, the aqueous solvent may contain coexisting components other than water, so that organisms having cell walls that may be contained in the measurement sample may be contained as coexisting components in the aqueous solvent.
The measurement sample, which is an aqueous solvent, can also be prepared by immersing the analyte in an aqueous solvent. Specifically, an organism having a cell wall is transferred from the analyte to the aqueous solvent to obtain a measurement sample, which is an aqueous solvent. Thus, the immersion may be for the purpose of preparing a measurement sample, which is an aqueous solvent, by transferring an organism having a cell wall to the aqueous solvent, instead of extracting sRNA. The immersion conditions in this case are the same as those described above.
In a preferred embodiment, the aqueous solvent does not contain any other coexisting components than the above-mentioned cell wall-bearing organisms. If the cell wall-bearing organisms that may be contained in the measurement sample are allowed to contact the aqueous solvent for a certain period of time (for example, the period exemplified as the above-mentioned immersion time), sRNA will leak from the organism (if the measurement sample actually contains an organism with a cell wall), and a liquid sample containing sRNA similar to that obtained by the above-mentioned immersion can be obtained. The embodiment using the measurement sample that is an aqueous solvent can be used, for example, to determine the presence of organisms with cell walls in water (for example, tap water, sewage, etc.) as the analysis target, or to identify organisms with cell walls contained in water (for example, tap water, sewage, etc.).
As long as the operation is that an organism having a cell wall comes into contact with an aqueous solvent, the operation is included in the above-mentioned immersion of a measurement sample in an aqueous solvent to prepare a liquid sample, or preparation of a measurement sample that is an aqueous solvent as a liquid sample. When the measurement sample is immersed in an aqueous solvent to prepare a liquid sample, the operation may be an operation in which the aqueous solvent in which the measurement sample is immersed is left to stand or stirred, etc., and artificially aged for the extraction of sRNA. When the measurement sample is a liquid sample, it may also be left to stand or stirred, etc., and artificially aged for the extraction of sRNA.
上述の「浸漬」の項及び「水性溶媒である測定試料」の項で説明した細胞壁を有する細胞からのsRNAの漏出は、驚くべきことに、核酸一般に起こる現象ではなく、sRNAにおいて特に起こる現象である。このため、例えば従来から生物種の判別のために用いられてきた16S rRNAを水性溶媒中に漏出させようとして細胞壁を有する細胞を水性溶媒中に浸漬したとしても、16S rRNAは細胞壁を有する細胞から全く漏出しないか、漏出したとしても生物種の検出に用いるには不十分な低い量でしか漏出しない。この違いは、16S rRNA(1600塩基程度)とsRNAとの長さの違いが一因ではないかと考えられる。つまり、mRNA及び16S rRNAに比べて鎖長の短いsRNAは、驚くべきことに、細胞膜を破壊しなくても細胞壁を有する細胞の外の水性溶媒に漏出する。一方、mRNA、16S rRNA等のより大きな分子はこのような漏出は実質的に示さず、細胞膜の変性を伴う抽出操作を行わなければ細胞壁を有する細胞の外に取り出すことができない。 The leakage of sRNA from cells having cell walls, as explained in the above sections "immersion" and "measurement sample being an aqueous solvent", is surprisingly not a phenomenon that occurs with nucleic acids in general, but a phenomenon that occurs specifically with sRNA. For this reason, even if cells having cell walls are immersed in an aqueous solvent in an attempt to cause 16S rRNA, which has traditionally been used to distinguish biological species, to leak into an aqueous solvent, 16S rRNA does not leak at all from cells having cell walls, or, even if it does leak, it leaks only in an amount that is insufficient for use in detecting biological species. This difference is thought to be due in part to the difference in length between 16S rRNA (about 1600 bases) and sRNA. In other words, sRNA, which has a shorter chain length than mRNA and 16S rRNA, surprisingly leaks into the aqueous solvent outside cells having cell walls without destroying the cell membrane. On the other hand, larger molecules such as mRNA and 16S rRNA do not substantially exhibit such leakage, and cannot be taken out of cells having cell walls unless an extraction operation involving denaturation of the cell membrane is performed.
<sRNA>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法におけるsRNAとは、small RNAとも称され、細胞に含まれる短鎖のRNAを意味する。sRNAの具体的な鎖長は、5塩基から500塩基であることが好ましく、8塩基~500塩基であることがより好ましく、10塩基~200塩基であることがさらに好ましく、12塩基~100塩基であることがいっそう好ましく、15塩基~30塩基であることが特に好ましい。
なお、sRNAの中には、真核細胞に含まれる20塩基~30塩基程度のRNAであるmicro RNAなどもある。また、原核生物でも同程度の特に短いsRNAのことをmicroRNA-size small RNAと呼ぶ場合もある。
<sRNA>
In the determination method and the identification method according to the present disclosure, sRNA is also called small RNA and means short-chain RNA contained in cells. The specific chain length of sRNA is preferably 5 to 500 bases, more preferably 8 to 500 bases, even more preferably 10 to 200 bases, still more preferably 12 to 100 bases, and particularly preferably 15 to 30 bases.
In addition, sRNA includes microRNA, which is an RNA of about 20 to 30 bases contained in eukaryotic cells. In prokaryotes, particularly short sRNA of a similar length is sometimes called microRNA-size small RNA.
細胞壁を有する生物に存在するsRNAについては研究が進められており、各生物において見出されたsRNAの配列情報は、Rfam(EMBL EBI) 、Small RNA Database(MD Anderson Cancer Center) 、miRBase(Griffiths-Jones lab at the Faculty of Biology, Medicine and Health, University of Manchester)、National Center for Biotechnology Information (NCBI)のデータベース等のデータベースに蓄積されている他、学術論文にも種々報告されている。このため、各種の生物に含まれるsRNAの情報は、データベース検索を始めとする公知の方法で得ることが可能である(杏林医会誌41巻1号pp.13~18 2010年4月参照)。例えば、National Center for Biotechnology Information (NCBI)のデータベースに含まれる核酸配列と、検索対象の核酸配列とを、Nucleotide BLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)を用いて比較及び同一配列の検索(当該同一配列の由来となる生物の情報を含む)をすることができる。 Research is ongoing on sRNAs present in organisms with cell walls, and sequence information on sRNAs found in each organism is stored in databases such as Rfam (EMBL EBI), Small RNA Database (MD Anderson Cancer Center), miRBase (Griffiths-Jones lab at the Faculty of Biology, Medicine and Health, University of Manchester), and the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database, and has also been reported in various academic papers. Therefore, information on sRNAs contained in various organisms can be obtained by known methods, including database searches (see Kyorin Medical Journal, Vol. 41, No. 1, pp. 13-18, April 2010). For example, the nucleic acid sequence contained in the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database and the nucleic acid sequence to be searched can be compared and searched for identical sequences (including information on the organism from which the identical sequence originates) using Nucleotide BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).
sRNAは、生物の種類に応じて差示的に発現する。例えば、Rfam、Small RNA Database、miRBase、National Center for Biotechnology Information (NCBI)データベース等の配列データベースを参照すると、特定のsRNAがどの1種類又は複数種類の生物において発現しているかを検索することができ、また、特定の生物においてどの1種類又は複数種類のsRNAが発現しているかを検索することができる。本開示に係る判定方法においては、1種類又は複数種類のsRNAは、関心のある特定の生物において特異的な発現状態を示すものであることが好ましい。このようにすることで、sRNAの存在状態から生物の存在状態をよりよく判別できる。 sRNAs are differentially expressed depending on the type of organism. For example, by referring to sequence databases such as Rfam, Small RNA Database, miRBase, and the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database, it is possible to search for one or more organisms in which a particular sRNA is expressed, and also to search for one or more sRNAs expressed in a particular organism. In the determination method according to the present disclosure, it is preferable that the one or more sRNAs exhibit a specific expression state in a particular organism of interest. In this way, the state of existence of the organism can be better determined from the state of existence of the sRNA.
ここで、「特異的な発現状態」とは、前記特定の細胞壁を有する生物においてのみ発現する、又は前記特定の細胞壁を有する生物においてのみ発現しないsRNAである必要はなく、前記特定の細胞壁を有する生物を含む特定の細胞壁を有する生物の群においてのみ発現する、又は前記特定の細胞壁を有する生物を含む特定の細胞壁を有する生物の群においてのみ発現しないsRNAといった、前記特定の細胞壁を有する生物にのみに完全に特異的であるわけではないsRNAをも含む概念を意味する。
本開示に係る同定方法においても、存在状態を検出する対象となる1種類又は複数種類のsRNAは、細胞壁を有する生物に応じて特異的な発現状態を示すものであることが好ましい。
Here, the term "specific expression state" does not necessarily refer to an sRNA that is expressed only in an organism having the specific cell wall, or that is not expressed only in an organism having the specific cell wall, but also refers to a concept that includes an sRNA that is not completely specific only to an organism having the specific cell wall, such as an sRNA that is expressed only in a group of organisms having a specific cell wall including the organism having the specific cell wall, or that is not expressed only in a group of organisms having a specific cell wall including the organism having the specific cell wall.
In the identification method according to the present disclosure, it is also preferable that the one or more types of sRNA to be detected for their presence state exhibit a specific expression state depending on the organism having a cell wall.
上述したとおり、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においては、強アルカリ処理、グアニジン処理、フェノール、上述した短鎖アルコール(1価又は2価の直鎖、分枝鎖又は脂環式のC2~C8アルコール)以外のアルコール、イオン性界面活性剤などによる細胞膜の変性を行わずに細胞壁を有する細胞の外部の水性溶媒にsRNAを漏出させることができる。このため、変性剤の使用が必要無く、変性剤による処理時間も不要になり、また、sRNAを漏出させた水性溶媒はそのままでもその後の処理(例えば、sRNA検出のための核酸増幅処理等)に供することができる。 As described above, in the determination method and identification method of the present disclosure, sRNA can be leaked into the aqueous solvent outside the cell having a cell wall without denaturing the cell membrane with strong alkali treatment, guanidine treatment, phenol, alcohols other than the above-mentioned short-chain alcohols (monovalent or divalent linear, branched or alicyclic C2-C8 alcohols), ionic surfactants, etc. This eliminates the need to use a denaturant and the time required for treatment with a denaturant, and the aqueous solvent into which the sRNA has leaked can be used for subsequent treatment (e.g., nucleic acid amplification treatment for sRNA detection, etc.) as is.
<存在状態>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法において、「存在状態」とは、単に存在の有無を指してもよく、また、存在量(存在量0、つまり存在しない場合も含む)を指していてもよい。つまり、「存在状態を検出すること」とは、存在するかしないかというバイナリーな情報を得ることであってもよいが、存在するかしないかに加えて存在する場合の存在量の情報までも得るものであってもよい。存在量の情報は、存在の有無についての情報も内在している。同様に、「存在状態を判定すること」とは、存在するかしないかというバイナリーな判定を行うことであってもよいが、存在するかしないかに加えて存在する場合の存在量の判定までも行うものであってもよい。ここで、存在量は、絶対的な存在量には限定されず、ネガティブコントロール又はポジティブコントロール等の比較対象に対する相対存在量であってもよい。
<State of Existence>
In the determination method and the identification method according to the present disclosure, the term "existence state" may simply refer to the presence or absence of a substance, or may refer to the amount of a substance present (including the case where the amount of a substance is 0, i.e., the case where the substance does not exist). In other words, "detecting the existence state" may be obtaining binary information of whether or not a substance exists, but may also obtain information on the amount of a substance present in addition to whether or not a substance exists. The information on the amount of a substance present also contains information on the presence or absence of a substance. Similarly, "determining the existence state" may be performing a binary determination of whether or not a substance exists, but may also perform a determination of the amount of a substance present in addition to whether or not a substance exists. Here, the amount of a substance present is not limited to an absolute amount of a substance present, and may be a relative amount of a substance present relative to a comparison target such as a negative control or a positive control.
<存在状態の検出>
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においてsRNAの存在状態を検出する手法については特に制限されない。sRNAの存在状態を検出する手法としては、標識された核酸プローブとのハイブリダイゼーション(ノーザンブロッティングを含む)、核酸増幅などの方法がある。核酸増幅はDNA又はRNAを増幅させる方法であればよく、その例としては、PCR(Polymerase Chain Reaction)法、RT-PCR(Reverse Transcription-PCR)法、LCR(Ligase Chain Reaction)法、SDA(Strand Displacement Amplification)法、NASBA(Nucleic Acid Sequence-based Amplification)法、TRC(Transcription Reverse-transcription Concerted Reaction)法、LAMP(Loop-mediated Isothermal Amplification)法、RT-LAMP(Reverse Transcription-LAMP)法、ICAN(Isothermal and Chimeric Primer-initiated Amplification of Nucleic Acids)法、RCA(Rolling Cycle Amplification)法、Smart Amp(Smart Amplification Process)法、TMA(Transcription-mediated Amplification)法、TAS(transcription Amplification System)法、3SR(Self-sustained Sequence Replication System)法等の各増幅方法が挙げられる。RNAを直接増幅できない方法の場合には、一旦sRNAを逆転写酵素で逆転写してDNAに変換してから核酸増幅すればよい。ある実施形態においては、1種類又は複数種類のsRNAの存在状態の検出は等温遺伝子増幅又はPCRによって行われる。
<Detection of Presence State>
In the determination method and the identification method of the present disclosure, the method for detecting the state of existence of sRNA is not particularly limited. Methods for detecting the state of existence of sRNA include hybridization with a labeled nucleic acid probe (including Northern blotting) and nucleic acid amplification. Nucleic acid amplification may be any method that amplifies DNA or RNA, and examples thereof include the Polymerase Chain Reaction (PCR) method, the Reverse Transcription-PCR (RT-PCR) method, the Ligase Chain Reaction (LCR) method, the Strand Displacement Amplification (SDA) method, the Nucleic Acid Sequence-based Amplification (NASBA) method, the Transcription Reverse-transcription Concerted Reaction (TRC) method, and the Loop-mediated Amplification (LAMP) method. Isothermal Amplification) method, RT-LAMP (Reverse Transcription-LAMP) method, ICAN (Isothermal and Chimeric Primer-initiated) Amplification of Nucleic Acids) method, RCA (Rolling Cycle Amplification) method, Smart Amp (Smart Amplification) method process) method, TMA (transcription-mediated amplification) method, TAS (transcription amplification) method Examples of amplification methods include the Self-sustained Sequence Replication System (3SR) method and the like. In the case of a method that cannot directly amplify RNA, the sRNA may be first reverse transcribed with a reverse transcriptase to convert it to DNA, and then nucleic acid amplification may be performed. In an embodiment, the presence of one or more types of sRNA is detected by isothermal gene amplification or PCR.
sRNAの存在状態を検出するために用いられる核酸増幅は、好ましくは等温遺伝子増幅法であるLAMP法又はRCA法である。RCA法としては、特にSATIC(termed signal amplification by ternary initiation complexes)法が挙げられる。等温遺伝子増幅は、増幅のための機器(温度サイクルに合わせて温度を変動させる機器)を用意する必要が無い点で好ましい。等温遺伝子増幅は例えば10℃~40℃の温度範囲内の温度でも可能であるため、室温で行うことができる。なお、本開示において、実施例及び参考例等で特に定める場合を除き、室温とは20℃~40℃の範囲内の温度であってもよい。
また、前述のPCRは、qPCR(定量PCR)であってもよく、qPCRはリアルタイムPCRであってもよい。リアルタイムPCRとしては、特に、Taqman(登録商標) miRNA assay(Thermo Scientific社製)を用いる方法が挙げられる。qPCRを用いることで、sRNAの存在状態について定量的な解析を行うことが容易となる。
The nucleic acid amplification used to detect the presence of sRNA is preferably an isothermal gene amplification method, such as the LAMP method or the RCA method. The RCA method is particularly exemplified by the SATIC (termed signal amplification by ternary initiation complexes) method. Isothermal gene amplification is preferable in that it does not require the preparation of an equipment for amplification (equipment that changes the temperature according to the temperature cycle). Isothermal gene amplification can be performed at a temperature within the range of, for example, 10°C to 40°C, so it can be performed at room temperature. In the present disclosure, room temperature may be a temperature within the range of 20°C to 40°C, except as otherwise specified in the Examples and Reference Examples.
In addition, the above-mentioned PCR may be qPCR (quantitative PCR), and the qPCR may be real-time PCR. As the real-time PCR, in particular, a method using Taqman (registered trademark) miRNA assay (manufactured by Thermo Scientific) can be mentioned. By using qPCR, it becomes easy to quantitatively analyze the state of existence of sRNA.
sRNAの検出に用いられるプローブ又はプライマー等の試薬(以下sRNA検出用試薬とも称する)については、浸漬完了後に水性溶媒中に添加してもよいし、浸漬前の水性溶媒にあらかじめ含ませておいてもよい。浸漬前の水性溶媒にあらかじめsRNA検出用試薬を含ませておいた場合は、浸漬完了後の添加操作が不要となる点で好ましい。また、水性溶媒である測定試料を液体試料として用いる場合には、液体試料にsRNA検出用試薬を添加してもよいし、水性溶媒である測定試料を調製する過程が存在する場合には当該調製過程でsRNA検出用試薬を添加してもよい。 Reagents such as probes or primers used for detecting sRNA (hereinafter also referred to as sRNA detection reagents) may be added to the aqueous solvent after immersion is complete, or may be pre-contained in the aqueous solvent before immersion. If the sRNA detection reagent is pre-contained in the aqueous solvent before immersion, this is preferable in that no addition operation is required after immersion is complete. In addition, when a measurement sample that is an aqueous solvent is used as a liquid sample, the sRNA detection reagent may be added to the liquid sample, or, if there is a process for preparing a measurement sample that is an aqueous solvent, the sRNA detection reagent may be added during this preparation process.
増幅した核酸は、例えば、プライマーに蛍光色素を付着しておく、沈殿物を目視で確認する、核酸染色色素を用いる、蛍光プローブとハイブリダイゼーションさせる、核酸クロマトグラフィーに供する等の既存の増幅核酸検出方法を用いることにより検出することができる。前記蛍光プローブは、マイクロアレイ上に配置されていてもよい。マイクロアレイを用いることで、複数種類のsRNAの存在情報を一度に得ることができる。
例えば、Taqman(登録商標)プローブ、SYBR Green色素などを用いることで、核酸増幅量を蛍光シグナルにより測定でき、その情報を基にsRNAの存在状態を知ることができ、この手法は特にqPCRにおいて有効である。
The amplified nucleic acid can be detected by using existing methods for detecting amplified nucleic acid, such as attaching a fluorescent dye to a primer, visually checking a precipitate, using a nucleic acid staining dye, hybridizing with a fluorescent probe, or subjecting to nucleic acid chromatography. The fluorescent probe may be arranged on a microarray. By using a microarray, the presence information of multiple types of sRNA can be obtained at once.
For example, by using a Taqman (registered trademark) probe, SYBR Green dye, or the like, the amount of nucleic acid amplification can be measured by a fluorescent signal, and the state of sRNA can be known based on that information; this method is particularly effective in qPCR.
上述のように、sRNAの検出において核酸増幅は必須ではなく、核酸増幅無しに蛍光プローブとsRNAとをハイブリダイゼーションさせること等により直接検出してもよい。
上記の核酸増幅又はプローブとのハイブリダイゼーション等の検出操作においては、sRNAの全長を増幅してもよく、及び/又はsRNAの全長とハイブリダイゼーションするプローブを用いてもよい。ただし、sRNAの全長を増幅すること、及び/又はsRNAの全長とハイブリダイゼーションするプローブを用いることは必須ではない。sRNAの一部の領域、例えばsRNAの3’末端側領域の10~30塩基程度を対象として、核酸増幅又はハイブリダイゼーションを行ってもよい。
As described above, nucleic acid amplification is not essential for detecting sRNA, and sRNA may be directly detected by hybridizing a fluorescent probe with sRNA without nucleic acid amplification.
In the above-mentioned detection procedures such as nucleic acid amplification or hybridization with a probe, the entire length of the sRNA may be amplified and/or a probe that hybridizes with the entire length of the sRNA may be used. However, it is not essential to amplify the entire length of the sRNA and/or to use a probe that hybridizes with the entire length of the sRNA. Nucleic acid amplification or hybridization may be performed on a partial region of the sRNA, for example, about 10 to 30 bases of the 3'-terminal region of the sRNA.
前記sRNAの存在状態の検出は、細胞壁を有する細胞からのsRNAの抽出と同時並行で行ってもよい。例えば、PCR法、又はSATIC法等の等温遺伝子増幅法の反応液中に、細胞壁を有する生物を含む可能性がある試料を直接浸漬又は添加して、sRNAの漏出と検出を同時に行ってもよい。等温遺伝子増幅法の場合、温度サイクルが無いため、核酸増幅に必要な試薬が液体試料中に揃っているのであれば、いつでも核酸増幅を開始できる状態にある。 The detection of the presence of the sRNA may be performed simultaneously with the extraction of sRNA from cells having a cell wall. For example, a sample that may contain an organism having a cell wall may be directly immersed or added to a reaction solution for an isothermal gene amplification method such as PCR or SATIC, so that leakage and detection of sRNA can be performed simultaneously. In the case of an isothermal gene amplification method, since there is no temperature cycle, nucleic acid amplification can be started at any time as long as the reagents necessary for nucleic acid amplification are present in the liquid sample.
<細胞壁を有する生物の存在状態の判定>
測定試料中に細胞壁を有する生物に特異的なsRNAが検出されることは、測定試料中における当該生物の存在を示唆する。測定試料中における細胞壁を有する生物に特異的なsRNAの存在量の情報からは、測定試料中における当該生物の存在量についての情報を得ることもできる。sRNAの存在状態を基に存在する生物を判別することができることは、本開示において初めて見出されたことである。
<Determination of the state of existence of organisms having cell walls>
The detection of sRNA specific to an organism having a cell wall in a measurement sample indicates the presence of the organism in the measurement sample. Information on the amount of sRNA specific to an organism having a cell wall in a measurement sample can also provide information on the amount of the organism in the measurement sample. It is the first time that the present disclosure has found that the organism can be identified based on the state of sRNA.
sRNAがどの生物で発現するかについては、例えば以下のようにして知ることができる。前記sRNAの核酸配列を基準配列として、National Center for Biotechnology Information (NCBI)のデータベースから、基準配列と類似する核酸配列をNucleotide BLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)を用いて比較する。得られた比較結果の中から、基準配列としたsRNAと核酸配列が100%一致するsRNAを含む生物が、前記sRNAを発現する生物ということになる。 It can be known in which organisms the sRNA is expressed, for example, as follows. Using the nucleic acid sequence of the sRNA as a reference sequence, nucleic acid sequences similar to the reference sequence are compared using Nucleotide BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) from the database of the National Center for Biotechnology Information (NCBI). From the comparison results obtained, an organism containing an sRNA whose nucleic acid sequence is 100% identical to the sRNA used as the reference sequence is determined to be an organism that expresses the sRNA.
sRNAの存在状態を検出する前においては、細胞外に抽出されているsRNAの種類は定かではないが、特定のsRNAが細胞外で検出されれば、その特定のsRNAを持つことが知られている生物が存在すると判断できる。 Before detecting the presence of sRNA, the type of sRNA extracted outside the cell is unknown, but if a specific sRNA is detected outside the cell, it can be determined that an organism known to have that specific sRNA is present.
本開示に係る判定方法における細胞壁を有する生物とは、検出対象となる細胞壁を有する生物を指し、検出しようとする任意の細胞壁を有する生物であってよい。当該生物において、他の生物と比較して特異的に発現するsRNAの存在状態を検出することにより、前記生物の存在状態を判定することができる。前記生物において特異的に発現するsRNAが検出されることは、前記生物が存在することを示唆し、該sRNAが検出されないことは前記生物が存在しないことを示唆する。本開示に係る判定方法においては、測定試料中における存在状態を検出したい生物の種類に応じて、当該生物に特異的な発現状態を示すsRNAを、存在状態の検出を行うsRNAとして選択することが好ましい。sRNAの特異的な発現状態とは、存在状態を検出したい生物において特異的に発現することであっても、存在状態を検出したい生物において特異的に非発現であることであってもよい。ただし、存在状態を検出する1種類又は複数種類のsRNAのうち少なくとも1種類は、存在状態を検出したい生物において特異的に発現するsRNAであることが好ましい。 In the determination method according to the present disclosure, the term "organism having a cell wall" refers to an organism having a cell wall to be detected, and may be any organism having a cell wall to be detected. The state of existence of the organism can be determined by detecting the state of existence of sRNA that is specifically expressed in the organism compared to other organisms. Detection of sRNA that is specifically expressed in the organism suggests the presence of the organism, and non-detection of the sRNA suggests the absence of the organism. In the determination method according to the present disclosure, it is preferable to select an sRNA that shows an expression state specific to the organism as the sRNA for detecting the state of existence, depending on the type of organism whose state of existence is to be detected in the measurement sample. The specific expression state of the sRNA may be specifically expressed in the organism whose state of existence is to be detected, or may be specifically non-expressed in the organism whose state of existence is to be detected. However, it is preferable that at least one of the one or more types of sRNA whose state of existence is to be detected is an sRNA that is specifically expressed in the organism whose state of existence is to be detected.
なお、1種類のsRNAが1種類の生物に完全に特異的であるとは限らず、同じsRNAを発現する生物が複数種類存在する場合もある。しかし、1種類の生物におけるsRNAの発現プロファイルはsRNA毎に異なるため、複数種類のsRNAそれぞれの存在状態を基にすれば、存在する可能性のある生物の種類をより絞り込むことができる。このため、本開示に係る判定方法においては、複数種類のsRNAそれぞれの存在状態に基づいて、生物の存在状態を判定してもよい。この判定においては、前記生物において特異的に非発現であるsRNAの発現状態も用いることができる。前記生物において特異的に非発現であるsRNAが検出されること又はされないことは、単独では、前記生物の存在状態を示唆するものではないが、前記生物において特異的に発現するsRNAの存在状態についての情報と組み合わせることで、それらsRNAの発現プロファイルを示す生物の候補をより絞り込むことができる。 Note that one type of sRNA is not necessarily completely specific to one type of organism, and there may be multiple types of organisms expressing the same sRNA. However, since the expression profile of sRNA in one type of organism is different for each sRNA, the types of organisms that may exist can be further narrowed down based on the existence states of each of the multiple types of sRNA. For this reason, in the determination method according to the present disclosure, the existence state of an organism may be determined based on the existence states of each of the multiple types of sRNA. In this determination, the expression state of sRNA that is specifically non-expressed in the organism can also be used. The detection or non-detection of sRNA that is specifically non-expressed in the organism does not alone suggest the existence state of the organism, but by combining it with information about the existence state of sRNA that is specifically expressed in the organism, it is possible to further narrow down candidates for organisms that show the expression profile of those sRNAs.
本開示に係る判定方法において存在状態を検出する1種類又は複数種類のsRNAとして、その発現プロファイルを基に関心のある特定の生物が、他の生物からよりよく判別されるようなsRNAを選択することが好ましい。 As the type or types of sRNAs whose presence state is detected in the determination method according to the present disclosure, it is preferable to select sRNAs whose expression profile allows a specific organism of interest to be better distinguished from other organisms.
とはいえ、存在する細胞壁を有する生物の候補を1種類に限定することは本開示に係る判定方法においては必須ではなく、複数種類の生物からなる候補群を同定するだけでも十分である。このため、本開示に係る検出方法は、複数種類の生物の存在状態を判定するものであってもよく、その場合、前記検出方法は複数種類の生物それぞれの存在状態を個別に判定するものではなく、複数種類の生物の存在状態を総体的に判定するものである。つまり、前記検出方法は、複数種類の生物のうちどれが実際に存在しているかまでは判定できないにしても、候補群(グループ)を構成する複数種類の生物のうち少なくとも1種類が存在していることを判定できれば十分である。 However, it is not essential in the determination method according to the present disclosure to limit the candidates for organisms having a cell wall to one type, and it is sufficient to simply identify a group of candidates consisting of multiple types of organisms. For this reason, the detection method according to the present disclosure may determine the presence state of multiple types of organisms, in which case the detection method does not determine the presence state of each of the multiple types of organisms individually, but determines the presence state of the multiple types of organisms as a whole. In other words, even if the detection method cannot determine which of the multiple types of organisms is actually present, it is sufficient if it can determine that at least one of the multiple types of organisms that make up the candidate group (group) is present.
すなわち、本開示に係る判定方法において生物の存在状態を判定することが、2種類以上の生物の総体的な存在状態を判定することを含んでいてもよい。本開示に係る判定方法が2種類以上の生物の総体的な存在状態を判定することを含む場合、2種類以上の生物の総体的な存在状態を判定することが、2種類以上の生物のいずれもが存在しないか、2種類以上の生物のうち少なくとも1種類が存在するかを判定することを含んでいてもよく、2種類以上の生物のうち少なくとも1種類が存在すると判定した場合には、さらに、2種類以上の生物のうち存在する少なくとも1種類の存在量を判定することを含んでいてもよい。 In other words, in the determination method according to the present disclosure, determining the state of existence of organisms may include determining the overall state of existence of two or more organisms. When the determination method according to the present disclosure includes determining the overall state of existence of two or more organisms, determining the overall state of existence of two or more organisms may include determining whether none of the two or more organisms are present or whether at least one of the two or more organisms is present, and when it is determined that at least one of the two or more organisms is present, may further include determining the abundance of at least one of the two or more organisms present.
この場合、2種類以上の生物のうち関心のある1種類の生物についての存在状態が完全に判定できるわけではないが、当該関心のある1種類の生物についての存在の可能性については判定することが可能であり、この判定結果を基にしてさらなる試験を行ってもよく、あるいはこの判定結果に基づいて測定試料を得た分析対象物の清浄化などの作業を行うようにしてもよい。つまり、2種類以上の生物の総体的な存在状態を判定することは、当該2種類以上の生物に含まれる特定の生物の存在の可能性を判定することを含んでいてもよく、さらに当該特定の生物の推定存在量を判定することを含んでいてもよい。 In this case, the presence state of one organism of interest among two or more organisms cannot be completely determined, but the possibility of the presence of the organism of interest can be determined, and further tests may be performed based on this determination result, or the analysis subject from which the measurement sample was obtained may be purified based on this determination result. In other words, determining the overall presence state of two or more organisms may include determining the possibility of the presence of a particular organism included in the two or more organisms, and may further include determining the estimated abundance of the particular organism.
1種類又は複数種類のsRNAの存在状態の検出の際に、sRNAの存在量についても測定することで、上記に記載の生物の存在量の判定が可能となる。sRNAの存在量の検出は、当業界で一般的に用いられている手法により行うことができ、例えば、sRNAにハイブリダイズする蛍光標識プローブからの蛍光発光量を測定する、sRNAからの核酸増幅時に蛍光標識プライマーを用い当該プライマーからの蛍光発光量を測定する、qPCRを用いる等の手法により測定することができる。 When detecting the state of existence of one or more types of sRNA, the amount of sRNA present can also be measured, making it possible to determine the amount of the organism present. The amount of sRNA present can be detected by methods commonly used in the industry, such as measuring the amount of fluorescence emitted from a fluorescently labeled probe hybridized to the sRNA, using a fluorescently labeled primer during nucleic acid amplification from the sRNA, or using qPCR.
<測定試料中に存在する細胞壁を有する生物の同定>
液体試料から得られた1種類又は複数種類のsRNAの存在状態から、当該sRNAの存在状態と合致するsRNA発現プロファイルを有する1種類又は複数種類の生物を特定することができる。前記1種類又は複数種類のsRNAは、生物に応じて特異的な発現状態を示すsRNAであることが好ましい。液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することは、液体試料中に存在するsRNAを網羅的に検出することを含んでいてもよいが、測定試料中に存在する可能性のある生物の種類を考慮してあらかじめ選択した1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を測定することを含んでいてもよい。
<Identification of organisms with cell walls present in the measurement sample>
From the state of existence of one or more types of sRNA obtained from a liquid sample, one or more types of organisms having an sRNA expression profile that matches the state of existence of the sRNA can be identified. The one or more types of sRNA are preferably sRNAs that show a specific expression state depending on the organism. Detecting the state of existence of one or more types of sRNA in a liquid sample may include comprehensively detecting the sRNA present in the liquid sample, but may also include measuring the state of existence of one or more types of sRNA selected in advance in consideration of the type of organism that may be present in the measurement sample.
1種類のsRNAの特定の存在状態が、1種類の生物のsRNA発現プロファイルに完全に特異的であるとは限らず、sRNAの特定の存在状態に合致するsRNA発現プロファイルを有する生物が複数種類存在する場合もある。しかし、生物毎のsRNA発現プロファイルはsRNA毎に異なるため、複数種類のsRNAそれぞれの存在状態の情報を基にすれば、存在する生物の種類をより絞り込むことができる。このため、本開示に係る同定方法においては、複数種類のsRNAそれぞれの存在状態に基づいて、試料中に存在する生物を同定してもよい。とはいえ、存在する生物種の候補を1種類に絞り込むことは本開示に係る同定方法においては必須ではなく、複数種類の生物からなる候補群を同定するだけでも十分である。 The specific existence state of one type of sRNA is not necessarily completely specific to the sRNA expression profile of one type of organism, and there may be multiple types of organisms that have sRNA expression profiles that match the specific existence state of sRNA. However, since the sRNA expression profile of each organism is different for each sRNA, the types of organisms present can be further narrowed down based on the information on the existence state of each of the multiple types of sRNA. For this reason, in the identification method of the present disclosure, organisms present in a sample may be identified based on the existence state of each of the multiple types of sRNA. However, narrowing down the candidates for the existing organism species to one type is not essential in the identification method of the present disclosure, and it is sufficient to simply identify a group of candidates consisting of multiple types of organisms.
このため、本開示に係る同定方法は、複数種類の生物を同定するものであってもよく、その場合、前記同定方法は複数種類の生物のそれぞれが存在していると個別に検出するものではなく、複数種類の生物の存在を総体的に検出するものである。つまり、前記同定方法は、複数種類の生物のうちどれが実際に存在しているかは検出できないまでも、複数種類の生物のうち少なくとも1種類が存在していると検出できれば十分である。 For this reason, the identification method according to the present disclosure may identify multiple types of organisms, in which case the identification method does not detect the presence of each of the multiple types of organisms individually, but rather detects the presence of the multiple types of organisms as a whole. In other words, it is sufficient for the identification method to detect the presence of at least one of the multiple types of organisms, even if it cannot detect which of the multiple types of organisms is actually present.
すなわち、本開示に係る同定方法において前記測定試料中に存在する生物を同定することが、2種類以上の候補生物のうち1種類以上が存在していると同定していることを含んでいてもよい。2種類以上の生物のうち少なくとも1種類が存在していると同定した場合には、さらに、2種類以上の候補となる生物のうち存在する少なくとも1種類の存在量を同定することを含んでいてもよい。本開示に係る同定方法において前記測定試料中に存在する生物を同定することが、2種類以上の候補となる生物のうち1種類以上が存在していると同定していることを含む場合には、2種類以上の候補となる生物のうちどれが存在しているかを正確に特定できるわけではないが、この同定結果を基にしてさらなる試験を行ってもよく、あるいはこの同定結果に基づいて測定試料を得た分析対象物の清浄化(候補微生物の種類に応じた適切な清浄化)などの作業を行うようにしてもよい。 In other words, in the identification method according to the present disclosure, identifying the organisms present in the measurement sample may include identifying one or more of two or more candidate organisms as being present. When at least one of the two or more organisms is identified as being present, it may further include identifying the abundance of at least one of the two or more candidate organisms. In the identification method according to the present disclosure, when identifying the organisms present in the measurement sample includes identifying one or more of the two or more candidate organisms as being present, it is not possible to accurately identify which of the two or more candidate organisms is present, but further tests may be performed based on this identification result, or the analysis target from which the measurement sample was obtained may be purified (appropriate purification according to the type of candidate microorganism) based on this identification result.
すなわち、2種類以上の候補となる生物のうち1種類以上が存在していると同定することは、当該2種類以上の候補となる生物に含まれる特定の生物を存在の可能性がある生物として同定することを含んでいてもよく、さらに当該特定の生物の推定存在量を同定することを含んでいてもよい。 That is, identifying one or more of two or more candidate organisms as being present may include identifying a specific organism among the two or more candidate organisms as an organism that may be present, and may further include identifying the estimated abundance of the specific organism.
1種類又は複数種類のsRNAの存在状態の検出の際に、sRNAの存在量についても測定することで、上記に記載の生物の存在量の同定が可能となる。液体試料中におけるsRNAの存在量は、当該sRNAを発現する生物の量を反映(最も単純な場合は当該sRNAを発現する生物の量に比例)すると考えられるためである。sRNAの存在量の検出は、当業界で一般的に用いられている手法により行うことができ、例えば、sRNAにハイブリダイズする蛍光標識プローブからの蛍光発光量を測定する、sRNAからの核酸増幅時に蛍光標識プライマーを用い当該プライマーからの蛍光発光量を測定する、qPCRを用いる(例えばリアルタイムPCRにおけるCt値を求める)等の手法により測定することができる。 When detecting the state of existence of one or more types of sRNA, the amount of sRNA present can be measured to identify the amount of the organisms present. This is because the amount of sRNA present in a liquid sample is thought to reflect the amount of organisms expressing the sRNA (in the simplest case, it is proportional to the amount of organisms expressing the sRNA). The amount of sRNA present can be detected by methods commonly used in the industry, such as measuring the amount of fluorescence emitted from a fluorescently labeled probe hybridized to the sRNA, using a fluorescently labeled primer during nucleic acid amplification from the sRNA, or using qPCR (e.g., determining the Ct value in real-time PCR).
本開示に係る同定方法における、液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づく生物の同定の一例について説明する。sRNAであるEC-5p-36(配列番号1;5’-UGUGGGCACUCGAAGAUACGGAU-3’、Curr Microbiol.2013 Nov;67(5):609-13参照)は、Nucleotide BLAST検索によれば、Escherichia属細菌、Shigella属細菌、Salmonella属細菌、Citrobacter属細菌において共通して発現している。このことから、液体試料中にEC-5p-36が存在すると検出された場合、存在している生物は、Escherichia属細菌、Shigella属細菌、Salmonella属細菌、及びCitrobacter属細菌のうち1種類以上であると同定できる。また、sRNAであるEC-3p-40は、Nucleotide BLAST検索によれば、Shigella属細菌、Salmonella属細菌、Escherichia属細菌、及びCitrobacter属細菌に加えて、Klebsilla属細菌にも共通して発現する。このため、EC-3p-40(配列番号2;5’-GUUGUGAGGUUAAGCGACU-3’)が液体試料中に存在すると検出された場合、存在する生物はEscherichia属細菌、Shigella属細菌、Salmonella属細菌、Citrobacter属細菌、及びKlebsilla属細菌のうち1種類以上であると同定できる。また、これらの結果を組み合わせて同定を行ってもよい。たとえば、EC-5p-36はKlebsilla属細菌では発現しないが、EC-3p-40はKlebsilla属細菌で発現するので、液体試料中にEC-3p-40は存在するがEC-5p-36は存在しないと検出された場合は、存在する生物はKlebsilla属細菌であると同定できる。 An example of identification of an organism based on the presence of one or more types of sRNA in a liquid sample in the identification method of the present disclosure will be described. According to a Nucleotide BLAST search, the sRNA EC-5p-36 (SEQ ID NO: 1; 5'-UGUGGGGCACUCGAAGAUACGGAU-3', see Curr Microbiol. 2013 Nov; 67(5):609-13) is commonly expressed in Escherichia, Shigella, Salmonella, and Citrobacter bacteria. Therefore, when EC-5p-36 is detected as being present in a liquid sample, the organism present can be identified as one or more of Escherichia, Shigella, Salmonella, and Citrobacter bacteria. In addition, according to a Nucleotide BLAST search, EC-3p-40, which is an sRNA, is commonly expressed in bacteria of the genus Shigella, Salmonella, Escherichia, and Citrobacter, as well as in bacteria of the genus Klebsil. Therefore, when EC-3p-40 (SEQ ID NO: 2; 5'-GUUGUGAGGUUAAGCGACU-3') is detected to be present in a liquid sample, the organisms present can be identified as one or more of bacteria of the genus Escherichia, Shigella, Salmonella, Citrobacter, and Klebsil. In addition, these results may be combined to perform the identification. For example, EC-5p-36 is not expressed in Klebsilla bacteria, but EC-3p-40 is expressed in Klebsilla bacteria, so if EC-3p-40 is detected to be present in a liquid sample but EC-5p-36 is not, the organism can be identified as a Klebsilla bacterium.
また、生物の同定は、特定の機能を有するsRNAの存在状態に基づいて同定してもよい。たとえば、腸管出血性大腸菌(O-157等)の毒素(ベロ毒素。シガトキシンとも呼ばれる)に関与するsRNAである24B_1(配列番号3;5’-UAACGUUAAGUUGACUCGGG-3’、Scientific Reports volume 5, Article number: 10080 (2015)参照)は、Nucleotide blast検索によればベロ毒素(シガトキシン)生産菌に共通して発現する。このため、液体試料中に24B_1が存在すると検出された場合は、存在する生物はベロ毒素保有菌であると同定できる。 Organisms may also be identified based on the presence of sRNA with a specific function. For example, 24B_1 (SEQ ID NO: 3; 5'-UAACGUUAAGUUGACUCGGG-3', see Scientific Reports volume 5, Article number: 10080 (2015)), an sRNA involved in the toxin (verotoxin, also called ciguatoxin) of enterohemorrhagic Escherichia coli (O-157, etc.), is commonly expressed in verotoxin (ciguatoxin)-producing bacteria according to a Nucleotide Blast search. Therefore, when 24B_1 is detected to be present in a liquid sample, the organism can be identified as a verotoxin-carrying bacterium.
また、本開示に係る判定方法において、Escherichia属細菌、Shigella属細菌、Salmonella属細菌、及びCitrobacter属細菌の総体的な存在状態(いずれも存在しないか、1種類以上が存在するか等)を判定したい場合には、EC-5p-36の存在状態を検出するようにすればよい。本開示に係る判定方法において、Klebsilla属細菌の存在状態を判定したい場合には、EC-3p-40及びEC-5p-36の存在状態を検出するようにすればよい。 In addition, in the determination method according to the present disclosure, when it is desired to determine the overall presence state of bacteria of the genus Escherichia, Shigella, Salmonella, and Citrobacter (whether none of them are present, or whether one or more types are present, etc.), it is sufficient to detect the presence state of EC-5p-36. In the determination method according to the present disclosure, when it is desired to determine the presence state of bacteria of the genus Klebsilla, it is sufficient to detect the presence states of EC-3p-40 and EC-5p-36.
そのほか、sRNAであるEC-5p-79(配列番号10;5’-UUUGCUCUUUAAAAAUC-3’)及びEC-3p-393(配列番号11;5’-CUCGAAGAUACGGAUUCUUAAC-3’)は、Escherichia coli、Citrobacter freundii、及びSalmonella gallinarumにおいて発現している。以上のことから、sRNAと生物種の対応関係として、EC-5p-36、EC-3p-40、EC-5p-79、及びEC-3p-393からなる群より選択される少なくとも1種類と、Escherichia coli、Citrobacter freundii、及びSalmonella gallinarumからなる群より選択される少なくとも一種との組み合わせ、配列番号9で表されるヌクレオチド配列を有するfox_milRNA_5とFusarium oxysporumとの組み合わせ、配列番号4で表されるヌクレオチド配列を有するmiR156とクロマツとの組み合わせ、ならびに配列番号5で表されるヌクレオチド配列を有するmiR716bとSaccharomyces cerevisiaeとの組み合わせが挙げられる。 In addition, the sRNAs EC-5p-79 (SEQ ID NO: 10; 5'-UUUGCUCUUUAAAAAAUC-3') and EC-3p-393 (SEQ ID NO: 11; 5'-CUCGAAGAUACGGAUUCUUAAC-3') are expressed in Escherichia coli, Citrobacter freundii, and Salmonella gallinarum. From the above, examples of the correspondence between sRNA and biological species include a combination of at least one selected from the group consisting of EC-5p-36, EC-3p-40, EC-5p-79, and EC-3p-393 with at least one selected from the group consisting of Escherichia coli, Citrobacter freundii, and Salmonella gallinarum, a combination of fox_milRNA_5 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO:9 with Fusarium oxysporum, a combination of miR156 having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO:4 with Pinus thunbergii, and a combination of miR716b having a nucleotide sequence represented by SEQ ID NO:5 with Saccharomyces cerevisiae.
その他、以下の表1及び表2に記載したsRNAは、腸内細菌科の細菌、例えば大腸菌において発現することが判明している。特に、sRNA19~sRNA38は、tRNAの配列である。 In addition, the sRNAs listed in Tables 1 and 2 below have been found to be expressed in bacteria of the Enterobacteriaceae family, such as Escherichia coli. In particular, sRNA19 to sRNA38 are tRNA sequences.
また、sRNA15、16、19~21、23~25、27~30、32、及び33について、その発現が確認されている生物をその属名(カンジダ属については種名)により以下の表3及び表4に示す。表3及び表4中「Yes」はその生物においてsRNAが発現することを表す。 In addition, for sRNA15, 16, 19-21, 23-25, 27-30, 32, and 33, the organisms in which their expression has been confirmed are shown by genus name (species name for the genus Candida) in Tables 3 and 4 below. In Tables 3 and 4, "Yes" indicates that the sRNA is expressed in that organism.
表1及び表2に記載されたsRNAも、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法において用いることができる。本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においては、存在状態を検出する1種類または複数種類のsRNAは、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類(つまりsRNA15~sRNA54のうちの少なくとも1種類)を含む。そして、存在状態を検出する1種類または複数種類のsRNAは、配列番号19~21及び40で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類(つまりsRNA19~sRNA21及びsRNA40のうちの少なくとも1種類)を含むことが好ましい。 The sRNAs listed in Tables 1 and 2 can also be used in the determination method and identification method of the present disclosure. In the determination method and identification method of the present disclosure, the one or more types of sRNAs for detecting the presence state include at least one type of sRNAs represented by SEQ ID NOs: 15 to 54 (i.e., at least one type of sRNA15 to sRNA54). It is preferable that the one or more types of sRNAs for detecting the presence state include at least one type of sRNAs represented by SEQ ID NOs: 19 to 21 and 40 (i.e., at least one type of sRNA19 to sRNA21 and sRNA40).
存在状態を検出する1種類または複数種類のsRNAは、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類(つまりsRNA15~sRNA54のうちの少なくとも1種類)に加えて、他のsRNAも含んでいてもよい。他のsRNAもさらに含むことによって、さらに判定又は同定の精度を上げること、及び/又はより幅広い生物種について細胞壁を有する生物の存在状態の判定若しくは細胞壁を有する生物の同定を行うことができる。 The one or more types of sRNA for detecting the existence state may include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54 (i.e., at least one type of sRNA15 to sRNA54) as well as other sRNAs. By including other sRNAs, it is possible to further increase the accuracy of the determination or identification and/or to determine the existence state of organisms having cell walls or identify organisms having cell walls for a wider range of biological species.
このため、例えば、存在状態を検出する1種類または複数種類のsRNAは、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類(好ましくは配列番号19~21及び40で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類)に加えて、配列番号1~5及び9~11のsRNAのうちの少なくとも1種類をさらに含んでいてもよい。 For this reason, for example, one or more types of sRNA for detecting the presence state may further include at least one type of sRNA of SEQ ID NOs: 1 to 5 and 9 to 11 in addition to at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54 (preferably at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 19 to 21 and 40).
なお、上記以外のsRNAについても、判定又は同定に必要なsRNAと生物との対応関係は、学術論文、上述のデータベース等から容易に入手することができる。 For sRNAs other than those mentioned above, the correspondence between sRNAs and organisms required for determination or identification can be easily obtained from academic papers, the above-mentioned databases, etc.
以上に記載された実施形態を考慮すれば、本開示によれば以下の実施形態も提供される。すなわち、本開示に係る検出対象生物の検出方法は、
測定試料中に含まれる検出対象生物を水性溶媒中に浸漬して、前記検出対象生物に特異的な1種類又は複数種類のsRNAが前記水性溶媒に漏出した液体試料を作製することと、
前記液体試料中における前記1種類又は複数種類のsRNAを検出することと、
を含み、前記1種類又は複数種類のsRNAは、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む。検出対象生物を水性溶媒中に浸漬させる手法は、前記検出対象生物が水性溶媒に接触する限りは特に限定されず、上述の本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法における測定試料の浸漬又は水性溶媒である測定試料の準備と同様にして行うことができる。また、検出対象生物に特異的な1種類又は複数種類のsRNAは、検出対象生物において特異的に発現するsRNAが少なくとも1種類含まれていれば、他のsRNAは検出対象生物において特異的に非発現なsRNAでもよい。
In consideration of the above-described embodiments, the present disclosure also provides the following embodiments. That is, the method for detecting a target organism according to the present disclosure includes:
Immersing a target organism contained in a measurement sample in an aqueous solvent to prepare a liquid sample in which one or more types of sRNA specific to the target organism are leaked into the aqueous solvent;
detecting the one or more sRNAs in the liquid sample;
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54. The method of immersing the target organism in an aqueous solvent is not particularly limited as long as the target organism contacts the aqueous solvent, and can be performed in the same manner as the immersion of the measurement sample in the determination method according to the present disclosure and the identification method according to the present disclosure or the preparation of the measurement sample which is an aqueous solvent. In addition, the one or more types of sRNA specific to the target organism may be sRNAs that are not specifically expressed in the target organism as long as the one or more types of sRNA include at least one type of sRNA that is specifically expressed in the target organism.
上述のとおり、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においては、強い変性剤による膜の変性操作を経ることなく、簡便にsRNAを細胞壁を有する細胞から水性溶媒中に漏出させることができる。そして、漏出したsRNAの存在状態を検出することで(例えば、核酸増幅によるsRNAの検出を行うことで)、膜を変性させて16S rRNAを取り出す方法よりも少ない手間で、関心のある特定の生物の存在状態を判定することができ、また、測定試料中に存在する生物を同定することができる。特に、核酸増幅法として、室温で反応が進行する等温遺伝子増幅法(例えばRCA法)を用いる場合には、最初から最後まで特殊な装置(例えば温度サイクルを実行させるための装置)を使うことなく、簡便に生物の存在状態を判定し、あるいは測定試料中に含まれる生物を同定することができる。 As described above, in the determination method and the identification method of the present disclosure, sRNA can be easily leaked from cells having a cell wall into an aqueous solvent without undergoing a membrane denaturation operation using a strong denaturant. Then, by detecting the state of existence of the leaked sRNA (for example, by detecting sRNA by nucleic acid amplification), the state of existence of a specific organism of interest can be determined with less effort than the method of denaturing the membrane and extracting 16S rRNA, and the organism present in the measurement sample can be identified. In particular, when an isothermal gene amplification method (for example, RCA method) in which the reaction proceeds at room temperature is used as the nucleic acid amplification method, the state of existence of the organism can be easily determined or the organism contained in the measurement sample can be identified without using a special device (for example, a device for performing temperature cycles) from start to finish.
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法によれば、培養法とは異なり、測定試料に含まれる可能性のある生物を培養する必要が無い。このため、短時間での判定又は同定が可能でありながら、核酸増幅等を用いれば高い感度を実現することも可能である。さらに、培養が困難な細菌等にも本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法を適用することができる。また、培養法とは異なり、本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法においては、必要なサンプル量が少なく、処理に用いた資材の廃棄も容易である。本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法では、遺伝子法の利点を維持しつつ、さらに従来の遺伝子法よりも簡便な操作で生物の存在状態の判定及び測定試料中に含まれる生物の同定をすることができる。 The determination method and identification method according to the present disclosure, unlike the culture method, do not require culturing organisms that may be contained in the measurement sample. Therefore, while it is possible to perform determination or identification in a short time, it is also possible to achieve high sensitivity by using nucleic acid amplification or the like. Furthermore, the determination method and identification method according to the present disclosure can be applied to bacteria that are difficult to culture. Furthermore, unlike the culture method, the determination method and identification method according to the present disclosure require a small amount of sample, and materials used in processing can be easily disposed of. The determination method and identification method according to the present disclosure maintain the advantages of the genetic method, while still allowing the determination of the state of the organism and the identification of the organism contained in the measurement sample to be performed with simpler operations than conventional genetic methods.
本開示に係る判定方法及び本開示に係る同定方法は、例えば、衛生管理の必要とされる現場(食品製造、医療、福祉、家庭等)での簡便な微生物検査のために用いることができる。その例としては、食品製造工程における腐敗変敗菌検査による製品の衛生管理、食中毒事故時のすみやかな原因特定、医療施設のベッドや待合室における食中毒菌検出による二次感染予防、児童福祉施設や老人福祉施設における食中毒菌の二次感染予防、家庭に食中毒患者がいる場合における食中毒菌の検出による二次感染予防等が挙げられる。 The determination method and the identification method disclosed herein can be used, for example, for simple microbial testing in locations where hygiene control is required (food production, medical care, welfare, home, etc.). Examples include hygiene control of products by testing for spoilage bacteria in the food production process, prompt identification of the cause of food poisoning accidents, prevention of secondary infection by detecting food poisoning bacteria in beds and waiting rooms of medical facilities, prevention of secondary infection by food poisoning bacteria in child welfare facilities and elderly welfare facilities, and prevention of secondary infection by detecting food poisoning bacteria when there is a food poisoning patient in the home.
以下の実施例により実施形態を更に説明するが、本開示は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。また、実施例及び参考例の組成物における含有成分量を示す「%」は、特に断らない限り質量基準である。以下の実施例及び参考例において、「室温」は約30℃であった。 The following examples further illustrate the embodiments, but the present disclosure is not limited to these examples. In addition, the percentages indicating the amounts of components contained in the compositions of the examples and reference examples are based on mass unless otherwise specified. In the following examples and reference examples, "room temperature" was approximately 30°C.
<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>
参考例1~参考例3、参考例6~8、実施例9及び参考例11において、存在状態を判定する対象となるsRNAは、以下に記載の方法により定量した。
参考例1~参考例3、参考例6~8、実施例9及び参考例11のそれぞれにおける反応液中のsRNAを、リアルタイムPCR法により定量した。定量の対象となるsRNAに合わせてカスタム合成した定量試薬(Taqman(登録商標) microRNA Assays、アプライドバイオシステムズ社製)及び逆転写酵素(Taqman(登録商標) microRNA RT kit、アプライドバイオシステムズ社製)を用いて、製造業者の指示に従って逆転写反応を行い、逆転写により形成されたDNAを含む逆転写反応溶液を得た。逆転写反応において、具体的には、1反応あたり、1μLのRNAサンプル、1.5μの10× RT buffer、0.15μLのdNTP mix、0.19μLのRNase inhibitor、終濃度が1×になる量のカスタム合成Taqman assays(例:20×のTaqman assaysであれば0.75μL)の第一液、1μLのMultiscribe RT enzyme、を用い、純水で液量が15μLになるよう調整した。逆転写反応の温度プロファイルは、(1)16℃で30分、続いて(2)42℃で30分、及び(3)85℃で5分からなるステップを含んでいた。
<Method for quantification of sRNA by real-time PCR method>
In Reference Examples 1 to 3, 6 to 8, Example 9 and Reference Example 11, the sRNA to be subjected to the determination of its presence state was quantified by the method described below.
The sRNA in the reaction solution in each of Reference Examples 1 to 3, Reference Examples 6 to 8, Example 9, and Reference Example 11 was quantified by real-time PCR. A quantitative reagent (Taqman (registered trademark) microRNA Assays, Applied Biosystems) and a reverse transcriptase (Taqman (registered trademark) microRNA RT kit, Applied Biosystems) were custom-synthesized according to the sRNA to be quantified, and a reverse transcription reaction solution containing DNA formed by reverse transcription was obtained according to the manufacturer's instructions. Specifically, in the reverse transcription reaction, 1 μL of RNA sample, 1.5 μL of 10× RT buffer, 0.15 μL of dNTP mix, 0.19 μL of RNase inhibitor, a first solution of custom-synthesized Taqman assays (e.g., 0.75 μL for 20× Taqman assays) with a final concentration of 1×, 1 μL of Multiscribe RT enzyme, and the volume of the solution was adjusted to 15 μL with pure water. The temperature profile of the reverse transcription reaction included steps consisting of (1) 30 minutes at 16°C, followed by (2) 30 minutes at 42°C, and (3) 5 minutes at 85°C.
次に、得られた逆転写反応溶液を用い、リアルタイムPCR反応を行った。定量の対象となるsRNAに合わせてカスタム合成した定量試薬(Taqman(登録商標)、microRNA Assays、アプライドバイオシステムズ社製、及びリアルタイムPCR用マスターミックス(TaqMan(登録商標) Universal PCR Master Mix II with UNG、アプライドバイオシステムズ社製)を用い、製造業者の指示に従って反応液を調製した。具体的には、2μLの逆転写反応溶液、10μLのUniversal PCR Master Mix II with UNG、終濃度が1×になる量のカスタム合成Taqman assays(例:20×のTaqman assaysであれば1μL)の第二液を用い、純水で液量が20μLになるよう調整して反応液を調製した。調製した反応液をStepOnePlus(登録商標)リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)を用い、95℃で10分のステップの後、95℃で15秒及び60℃で1分からなるサイクルを40サイクル含む温度プロファイルでリアルタイムPCRを行った。その際、StepOnePlus(登録商標)リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)を用い、reagents =“Taqman reagents”、ramp speed =“Standard”の条件で、StepOnePlusソフトウェアの自動計算(上記の設定以外はデフォールトの設定)によりCt値を算出した。標品と比較して定量する場合、定量の対象となるsRNA配列を合成(ユーロフィンジェノミクス社によるRNAプライマー合成、HPLC精製グレード)し、10-10M~10-15Mの範囲で希釈系列を調製して、サンプルの測定と同時並行して前記希釈系列についてもリアルタイムPCRを行い、Ct値を比較することでsRNA量を定量した。 Next, real-time PCR reaction was carried out using the obtained reverse transcription reaction solution. A quantification reagent (Taqman (registered trademark), microRNA Assays, Applied Biosystems) custom-synthesized according to the sRNA to be quantified, and a master mix for real-time PCR (TaqMan (registered trademark) Universal PCR Master Mix II with UNG, Applied Biosystems) were used to prepare a reaction solution according to the manufacturer's instructions. Specifically, 2 μL of reverse transcription reaction solution, 10 μL of Universal PCR Master Mix II with UNG, and a custom-synthesized Taqman assay (e.g., 20× Taqman) in an amount to give a final concentration of 1× were used. The reaction solution was prepared by using 1 μL of the second solution (1 μL for Taqman assays) and adjusting the volume of the solution to 20 μL with pure water. The prepared reaction solution was subjected to real-time PCR using a StepOnePlus (registered trademark) real-time PCR system (manufactured by Applied Biosystems) with a temperature profile including a step of 10 minutes at 95°C, followed by 40 cycles of 15 seconds at 95°C and 1 minute at 60°C. At that time, a StepOnePlus (registered trademark) real-time PCR system (manufactured by Applied Biosystems) was used, and reagents = "Taqman reagents", ramp speed Ct values were calculated by automatic calculation using StepOnePlus software (default settings except for the above settings) under the condition of "Standard". When quantifying by comparison with a standard, the sRNA sequence to be quantified was synthesized (RNA primer synthesis by Eurofins Genomics, HPLC purification grade), and a dilution series was prepared in the range of 10 -10 M to 10 -15 M. Real-time PCR was also performed on the dilution series in parallel with the measurement of the sample, and the amount of sRNA was quantified by comparing the Ct values.
(参考例1)Escherichia coliに含まれるsRNA(EC-5p-36)の簡易抽出
Escherichia coli W3110(以下、単に「大腸菌W3110」と称する)に含まれるsRNAの一種であるEC-5p-36を対象として、大腸菌W3110からの簡易抽出を試みた。
大腸菌W3110のコロニーを100μLの純水に懸濁して90質量%大腸菌W3110菌体懸濁液とした。この90質量%大腸菌W3110菌体懸濁液を基にして、以下の3種類のサンプルを作製した。
Reference Example 1 Simplified Extraction of sRNA (EC-5p-36) Contained in Escherichia coli Simplified extraction from Escherichia coli W3110 (hereinafter simply referred to as "E. coli W3110") of EC-5p-36, which is a type of sRNA contained in E. coli W3110, was attempted.
A colony of E. coli W3110 was suspended in 100 μL of pure water to prepare a 90% by mass E. coli W3110 cell suspension. Based on this 90% by mass E. coli W3110 cell suspension, the following three types of samples were prepared.
サンプル1) 90質量%大腸菌W3110菌体懸濁液に、RNase阻害剤(東洋紡株式会社製)を終濃度0.4U/μLとなるように加えて、反応液を10μL調製した。反応液は室温で4時間静置してサンプル1とした。
サンプル2) 90質量%大腸菌W3110菌体懸濁液を、すぐにmiRNeasy kit(フェノールを含み細胞膜変性を生じさせる細胞溶解試薬;QIAGEN社製)で精製し、全sRNAを抽出してサンプル2とした。
Sample 1) An RNase inhibitor (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was added to a 90% by mass suspension of Escherichia coli W3110 cells to a final concentration of 0.4 U/μL to prepare 10 μL of a reaction solution. The reaction solution was left to stand at room temperature for 4 hours to prepare Sample 1.
Sample 2) A 90% by mass suspension of Escherichia coli W3110 cells was immediately purified using a miRNeasy kit (a cell lysis reagent that contains phenol and causes cell membrane denaturation; manufactured by QIAGEN), and total sRNA was extracted to prepare Sample 2.
さらに、比較対象として、純水10μLをそのままサンプル0とした。 In addition, for comparison, 10 μL of pure water was used as sample 0.
サンプル0~サンプル2について、リアルタイムPCR法によりEC-5p-36を定量した。定量により得られたサンプル0~サンプル2におけるsRNA量のそれぞれを、サンプル2におけるsRNA量で除し、得られた値を相対抽出率とした(表5)。 EC-5p-36 was quantified by real-time PCR for samples 0 to 2. The amount of sRNA in samples 0 to 2 obtained by quantification was divided by the amount of sRNA in sample 2, and the obtained value was taken as the relative extraction rate (Table 5).
表5に示した結果から分かるように、sRNAを簡便に菌体から抽出して測定できることが分かった。sRNAは純水のみでも抽出できた。 As can be seen from the results shown in Table 5, sRNA can be easily extracted from bacterial cells and measured. sRNA could be extracted using pure water alone.
(参考例2)クロマツ花粉に含まれるsRNA(miR156)の簡易抽出
クロマツ花粉に含まれるsRNAの一種であるmiR156(配列番号4;5’-CAGAAGAUAGAGAGCACAUC-3’;http://www.mirbase.org/;pta-miR156aを参照)を対象として、クロマツ花粉からの簡易抽出を試みた。
10mgのクロマツ花粉(ビオスタ社製)を1mLの純水に懸濁し、室温で1時間静置した。それから、リアルタイムPCR法によりmiR156の定量を試みた。ネガティブコントロールとしてRNase-free水、ポジティブコントロールとして1nMの合成miR156(配列番号4;ユーロフィンジェノミクス社製)を含む水を用い、sRNA(miR156)が検出できるかを比較した。その結果、純水に懸濁しただけでもクロマツ花粉からsRNAを抽出できることが確認できた。
(Reference Example 2) Simple extraction of sRNA (miR156) contained in black pine pollen Simple extraction from black pine pollen of miR156 (sequence number 4; 5'-CAGAAGAUAGAGAGCACAUC-3'; see http://www.mirbase.org/; pta-miR156a), a type of sRNA contained in black pine pollen, was attempted.
10 mg of black pine pollen (Biosta) was suspended in 1 mL of pure water and allowed to stand at room temperature for 1 hour. Then, miR156 was quantified by real-time PCR. RNase-free water was used as a negative control, and water containing 1 nM synthetic miR156 (SEQ ID NO: 4; Eurofins Genomics) was used as a positive control to compare whether sRNA (miR156) could be detected. As a result, it was confirmed that sRNA could be extracted from black pine pollen simply by suspending it in pure water.
(参考例3)酵母に含まれるsRNA(miR716b)の簡易抽出
Saccharomyces cerevisiae(以下、単にパン酵母と称する)に含まれるsRNAの一種であるmiR716b(配列番号5;5’-GAGAUCUUGGUGGUAGUAGCAAAUA-3’;Sci. Rep., 2015,5,7763参照)を対象として、パン酵母からのsRNAの簡易抽出を試みた。
パン酵母をLBプレート上で培養し、10mgのパン酵母をかきとり、1mLの純水に懸濁し、室温で1時間静置した。静置後に、リアルタイムPCR法によりmiR716bの抽出を試みた。ネガティブコントロールとしてRNase-free水、ポジティブコントロールとして1nMの合成miR716b(配列番号5;ユーロフィンジェノミクス社製)を用い、sRNAが検出できるかを比較した。その結果、純水に懸濁しただけでもパン酵母由来のsRNAが抽出できることが確認でき、また、抽出されたsRNAの量を定量的に検出できることも確認できた。
(Reference Example 3) Simple extraction of sRNA (miR716b) contained in yeast Simple extraction of sRNA from Saccharomyces cerevisiae (hereinafter simply referred to as baker's yeast) was attempted using miR716b (SEQ ID NO: 5; 5'-GAGAUCUUGGUGGUAGUAGCAAAUA-3'; see Sci. Rep., 2015, 5, 7763), a type of sRNA contained in baker's yeast.
Baker's yeast was cultured on an LB plate, 10 mg of baker's yeast was scraped off, suspended in 1 mL of pure water, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. After standing, an attempt was made to extract miR716b by real-time PCR. RNase-free water was used as a negative control, and 1 nM of synthetic miR716b (SEQ ID NO: 5; Eurofins Genomics) was used as a positive control to compare whether sRNA could be detected. As a result, it was confirmed that sRNA derived from baker's yeast could be extracted simply by suspending it in pure water, and it was also confirmed that the amount of extracted sRNA could be quantitatively detected.
(参考例4)等温遺伝子増幅法によるEscherichia coli由来sRNA(EC-5p-36)の検出
Escherichia coli に含まれるsRNAの一種であるEC-5p-36を対象として、E.coliから水性溶媒で簡易抽出したsRNAの等温遺伝子増幅法(SATIC法;Anal Chem. 2016 Jul 19;88(14):7137-44))による検出を試みた。
(Reference Example 4) Detection of Escherichia coli-derived sRNA (EC-5p-36) by isothermal gene amplification method EC-5p-36, a type of sRNA contained in Escherichia coli, was targeted. Detection was attempted using an isothermal gene amplification method (SATIC method; Anal Chem. 2016 Jul 19; 88(14):7137-44)) of sRNA simply extracted from E. coli with an aqueous solvent.
<環状化T1B-EC-5p-36の合成>
まず、以下のヌクレオチド配列の合成単鎖DNAであるプライマーをEurofin genomics社に発注して入手した。
プライマー配列(配列番号6):5’-CCCCAAAAAATCCGTATCTTCGAGTGCCCACAAAAAAGAAGCTGTTGTATTGTTGTCGAAGAAGAAAAGT-3’(5’リン酸化、HPLC精製)
<Synthesis of cyclized T1B-EC-5p-36>
First, a primer, which is a synthetic single-stranded DNA having the following nucleotide sequence, was ordered and obtained from Eurofin genomics.
Primer sequence (SEQ ID NO: 6): 5'-CCCCAAAAAAATCCGTATCTTCGAGTGCCCACAAAAAAGAAGCTGTTGTATTGTTGTCGAAGAAGAAAAGT-3'(5' phosphorylated, HPLC purified)
次に、CircLigase II ssDNA Ligation kit(Lucigen社製)を用い、マニュアルに従って上記合成単鎖DNAを環状化させた。すなわち、PCRチューブ内に、RNase-free水(キアゲン社製)を15μL、10pmol/μLの上記合成単鎖DNAを1μL、CircLigase II 10×Reaction Bufferを2μL、50mM MnCl2を1μL、CircLigase II ssDNA Ligaseを1μL添加した。混合後、前記PCRチューブをサーマルサイクラー上において60℃で1時間、80℃で10分間処理し、500nMの環状化DNA(以下、「環状化T1B-EC-5p-36」と称する)を得た。これをRNase-free水で5倍希釈して、100nMの環状化T1B-EC-5p-36を得た。 Next, the synthetic single-stranded DNA was circularized using CircLigase II ssDNA Ligation kit (manufactured by Lucigen) according to the manual. That is, 15 μL of RNase-free water (manufactured by Qiagen), 1 μL of the synthetic single-stranded DNA at 10 pmol/μL, 2 μL of CircLigase II 10×Reaction Buffer, 1 μL of 50 mM MnCl 2 , and 1 μL of CircLigase II ssDNA Ligase were added to a PCR tube. After mixing, the PCR tube was treated on a thermal cycler at 60° C. for 1 hour and at 80° C. for 10 minutes to obtain 500 nM of circularized DNA (hereinafter referred to as “circularized T1B-EC-5p-36”). This was diluted 5-fold with RNase-free water to give 100 nM circularized T1B-EC-5p-36.
<環状化T2の合成>
まず、以下のヌクレオチド配列の合成単鎖DNAであるプライマーをEurofin genomics社に発注して入手した。
プライマー配列(配列番号7):5’-CCCAACCCTACCCACCCTCAAGAAAAAAAAGTGATAATTGTTGTCGAAGAAGAAAAAAAATT-3’(5’リン酸化、HPLC精製)
<Synthesis of cyclized T2>
First, a primer, which is a synthetic single-stranded DNA having the following nucleotide sequence, was ordered and obtained from Eurofin genomics.
Primer sequence (SEQ ID NO: 7): 5'-CCCAACCCTACCCACCCTCAAGAAAAAAAAAGTGATAATTGTTGTCGAAGAAGAAAAAAAAATT-3'(5' phosphorylated, HPLC purified)
次に、CircLigase II ssDNA Ligation kit(Lucigen社製)を用い、配列番号6のプライマー(T1B-EC-5p-36)の代わりに配列番号7のプライマー(T2)を用いた以外は環状化T1B-EC-5p-36の合成と同様の操作を行って、500nMの環状化DNA(以下、「環状化T2」と称する)を得た。これをRNase-free水で1.25倍希釈して、400nMの環状化T2を得た。 Next, using CircLigase II ssDNA Ligation kit (Lucigen), the same procedure as for the synthesis of circularized T1B-EC-5p-36 was carried out, except that the primer (T2) of sequence number 7 was used instead of the primer (T1B-EC-5p-36) of sequence number 6, to obtain 500 nM circularized DNA (hereinafter referred to as "circularized T2"). This was diluted 1.25-fold with RNase-free water to obtain 400 nM circularized T2.
<プライマーP2の合成>
以下のヌクレオチド配列のプライマーをEurofin genomics社に発注し、合成プライマーを入手した。
プライマー配列(配列番号8):5’-GAAGCTGTTGTTATCACT-3’(修飾なし、HPLC精製)
<Synthesis of primer P2>
Primers having the following nucleotide sequences were ordered from Eurofin genomics, and synthetic primers were obtained.
Primer sequence (SEQ ID NO: 8): 5'-GAAGCTGTTGTTATCACT-3' (unmodified, HPLC purified)
該プライマーをRNase-free水で希釈して、480nMのプライマーP2を調製した。 The primer was diluted with RNase-free water to prepare 480 nM primer P2.
<E.coli由来sRNAの等温遺伝子増幅法による検出>
φ29 DNA polymerase(New England Biolabs社製のキット)により、E.coli由来sRNAの検出を試みた。すなわち、1サンプルあたり、PCRチューブ内に、RNase-free水を5.8μL、480μMプライマーP2を2μL、100nMの環状化T1B-EC-5p-36を2μL、400nMの環状化T2を2μL、各10mMのdNTP Mixを2μL、10×φ29 DNA polymerase Reaction bufferを2μL、キット添付BSAを0.2μL及びφ29 DNA polymeraseを2μL混合し、プレミックスを調製した。このプレミックスに、大腸菌W3110のLB培地による培養コロニーを1mLのRNase-free水に懸濁したものを2μL添加し、サンプルとした。また、前記プレミックスに10nMの合成EC-5p-36(配列番号1;ユーロフィンジェノミクス社製)を2μL添加したものをポジティブコントロールとした。さらに、前記プレミックスに、RNase-free水を2μL添加したものをネガティブコントロールとした。
Detection of E. coli-derived sRNA by isothermal gene amplification method
Detection of E. coli-derived sRNA was attempted using φ29 DNA polymerase (a kit manufactured by New England Biolabs). That is, per sample, 5.8 μL of RNase-free water, 2 μL of 480 μM primer P2, 2 μL of 100 nM circularized T1B-EC-5p-36, 2 μL of 400 nM circularized T2, 2 μL of 10 mM dNTP Mix, 2 μL of 10 × φ29 DNA polymerase Reaction buffer, 0.2 μL of BSA included in the kit, and 2 μL of φ29 DNA polymerase were mixed in a PCR tube to prepare a premix. To this premix, 2 μL of a suspension of colonies cultured in LB medium of E. coli W3110 in RNase-free water was added to prepare a sample. In addition, 2 μL of 10 nM synthetic EC-5p-36 (SEQ ID NO: 1; Eurofins Genomics) was added to the premix to prepare a positive control. Furthermore, 2 μL of RNase-free water was added to the premix to prepare a negative control.
サンプル、ポジティブコンロトール、及びネガティブコントロールを、それぞれ、37℃で16時間静置してインキュベートした。続いて、核酸に結合することで蛍光強度が強まる試薬であるSYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain(Invitrogen社製)の100倍希釈液をインキュベート後の溶液に2μL添加して、混合した。こうして得られた反応液をブラックライト(365nm)で照射して、蛍光発色を観察した。その結果、サンプル及びポジティブコントロールでは黄緑色の強い蛍光が見られたが、ネガティブコントロールではSYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain由来の弱い黄色蛍光しか見られなかった。したがって、サンプルにおいては、大腸菌W3110から水性溶媒で抽出したsRNAを等温遺伝子増幅により増幅し、増幅産物を蛍光で検出できたことが示された。ネガティブコントロールとサンプルとの蛍光の比較を図1に示す。図1において、+はサンプルを、-はネガティブコントロールを表す。 The sample, positive control, and negative control were incubated at 37°C for 16 hours. Then, 2 μL of a 100-fold diluted solution of SYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain (Invitrogen), a reagent whose fluorescence intensity increases when bound to nucleic acids, was added to the incubated solution and mixed. The reaction solution thus obtained was irradiated with black light (365 nm) to observe the fluorescence color development. As a result, strong yellow-green fluorescence was observed in the sample and positive control, but only weak yellow fluorescence derived from SYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain was observed in the negative control. Therefore, it was shown that in the sample, sRNA extracted from E. coli W3110 with an aqueous solvent was amplified by isothermal gene amplification, and the amplified product was detected by fluorescence. A comparison of the fluorescence between the negative control and the sample is shown in Figure 1. In Figure 1, + indicates the sample and - indicates the negative control.
(参考例5)Fusarium oxysporumからのsRNAの抽出
Fusarium oxysporum IFO5942をLBプレート上で3日培養した。それから、菌体を1mgかきとり、1質量% RNase阻害剤(東洋紡株式会社製)を含む1mLの水に懸濁した。懸濁直後又は25℃で16時間静置後、懸濁液を100Kアミコンウルトラ0.5フィルタ(メルクミリポア社製)でろ過し、10μLのろ液を90μLの滅菌水に希釈した。25℃で16時間静置後、1000倍希釈したSYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain(Thermo scientific社製)を10μL添加した。懸濁液の蛍光(励起波長:495nm、発光波長540nm)を、蛍光プレートリーダー(Spectramax 3i、 Molecular probes社製)で測定した。懸濁直後の蛍光強度が3.4×106RFUであったのに対し、2時間後には4.2×106RFUへと上昇した。このことから、Fusariumを水に懸濁することでsRNAがFusariumから放出されたこと、また、その定量的測定が可能であることが確認された。
(Reference Example 5) Extraction of sRNA from Fusarium oxysporum Fusarium oxysporum IFO5942 was cultured on an LB plate for 3 days. Then, 1 mg of the cells was scraped off and suspended in 1 mL of water containing 1% by mass of RNase inhibitor (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Immediately after suspension or after standing at 25 ° C for 16 hours, the suspension was filtered with a 100K Amicon Ultra 0.5 filter (manufactured by Merck Millipore Co., Ltd.), and 10 μL of the filtrate was diluted with 90 μL of sterile water. After standing at 25 ° C for 16 hours, 10 μL of 1000-fold diluted SYBR Gold Nucleic Acid Gel Stain (manufactured by Thermo scientific Co., Ltd.) was added. The fluorescence of the suspension (excitation wavelength: 495 nm, emission wavelength: 540 nm) was measured using a fluorescence plate reader (Spectramax 3i, Molecular probes). The fluorescence intensity was 3.4×10 6 RFU immediately after suspension, but increased to 4.2×10 6 RFU after 2 hours. This confirmed that sRNA was released from Fusarium by suspending Fusarium in water, and that quantitative measurement of the release was possible.
(参考例6)E.coli由来sRNA(EC-5p-36)およびFusarium oxysporum由来sRNA(fox_milRNA_5)の検出
Fusarium oxysporum IFO5942をLBプレート上で25℃で3日間培養した。次に、菌体を掻き取り、1mLの純水に懸濁して室温で1時間静置した。静置後のFusarium oxysporum菌体懸濁液をOD600の値が0.01となるように純水で希釈し、OD0.01Fusarium菌体懸濁液とした。
(Reference Example 6) Detection of E. coli-derived sRNA (EC-5p-36) and Fusarium oxysporum-derived sRNA (fox_milRNA_5) Fusarium oxysporum IFO5942 was cultured on an LB plate at 25°C for 3 days. Next, the cells were scraped off, suspended in 1 mL of pure water, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. The Fusarium oxysporum cell suspension after standing was diluted with pure water so that the OD600 value was 0.01, to give an OD0.01 Fusarium cell suspension.
また、大腸菌W3110をLBプレート上で、37℃で1日間培養した。次にコロニーを掻き取って100μLの純水に懸濁し、室温で1時間静置した。静置後の大腸菌W3110菌体懸濁液をOD600の値が0.1となるように純水で希釈し、OD0.1大腸菌W3110菌体懸濁液とした。
こうして得られた菌体懸濁液を用いて、リアルタイムPCR法によりEC-5p-36およびfox_milRNA_5の定量を試みた。EC-5p-36 sRNA(配列番号1)は大腸菌W3110では発現するが、Fusarium oxysporum IFO5942では発現しないsRNAである。一方、fox_milRNA_5 sRNA(配列番号9;5’-UCCGGUAUGGUGUAGUGGC-3’、PLoS One. 2014 Aug 20;9(8):e104956.参照)は大腸菌W3110では発現しないが、Fusarium oxysporum IFO5942では発現するsRNAである。
E. coli W3110 was cultured on an LB plate at 37° C. for 1 day. Then, a colony was scraped off, suspended in 100 μL of pure water, and allowed to stand at room temperature for 1 hour. The E. coli W3110 cell suspension after standing was diluted with pure water to an OD600 value of 0.1 to obtain an OD0.1 E. coli W3110 cell suspension.
Using the thus obtained bacterial cell suspension, EC-5p-36 and fox_milRNA_5 were quantified by real-time PCR. EC-5p-36 sRNA (SEQ ID NO: 1) is an sRNA that is expressed in E. coli W3110 but not in Fusarium oxysporum IFO5942. On the other hand, fox_milRNA_5 sRNA (SEQ ID NO: 9; 5'-UCCGGUAUGGUGUAGUGGC-3', see PLoS One. 2014 Aug 20; 9(8): e104956.) is an sRNA that is not expressed in E. coli W3110 but is expressed in Fusarium oxysporum IFO5942.
OD0.01Fusarium菌体懸濁液及びOD0.1大腸菌W3110菌体懸濁液について、1μLのサンプルを用い、上記<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCRを行った。検出対象がfox_milRNA_5の場合、及び検出対象がEC-5p-36の場合のそれぞれにおいて、検出対象に対応したヌクレオチド配列を有するTaqman(登録商標)Assayプライマーを用いた。StepOnePlus(登録商標)リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)により得られたCt値の結果を表8に示す。 Real-time PCR was performed using 1 μL samples of the Fusarium cell suspension at OD 0.01 and the E. coli W3110 cell suspension at OD 0.1 according to the above-mentioned <Method for quantifying sRNA using real-time PCR method>. When the detection target was fox_milRNA_5 and when the detection target was EC-5p-36, Taqman® Assay primers having a nucleotide sequence corresponding to the detection target were used. The results of Ct values obtained using the StepOnePlus® Real-time PCR System (Applied Biosystems) are shown in Table 8.
表8の結果から、Fusariumからはfox_milRNA_5が、大腸菌W3110からはEC-5p-36が特異的に検出できることが分かった。また、リアルタイムPCRによりsRNAの定量的な検出が可能であることも示された。 The results in Table 8 show that fox_milRNA_5 can be specifically detected from Fusarium, and EC-5p-36 can be specifically detected from E. coli W3110. It was also shown that quantitative detection of sRNA is possible using real-time PCR.
(参考例7)抽出処理時の温度条件の検討
Escherichia coli DH5αをLBプレートに播種して培養し、生じたコロニーを2mLのLB培地に懸濁して、37℃、180rpmで24時間振とう培養を行った。その後、培養液40μLを採取して、4mLのLB培地に植菌し、37℃、180rpmで4時間振とう培養を行った。その後、培養液を3000Gで5分間遠心し、上清を吸引除去した後、滅菌水を添加した。この際、OD600を測定し、滅菌水でOD=0.1に調整して大腸菌懸濁液を調製した。
(Reference Example 7) Study of temperature conditions during extraction treatment Escherichia coli DH5α was inoculated on an LB plate and cultured, and the resulting colonies were suspended in 2 mL of LB medium and cultured at 37°C and 180 rpm for 24 hours with shaking. Then, 40 μL of the culture solution was collected and inoculated into 4 mL of LB medium, and cultured at 37°C and 180 rpm for 4 hours with shaking. Then, the culture solution was centrifuged at 3000G for 5 minutes, the supernatant was removed by suction, and sterile water was added. At this time, OD600 was measured and adjusted to OD=0.1 with sterile water to prepare an E. coli suspension.
調製した大腸菌懸濁液から500μLの試料を3個用意し、それぞれ5℃、25℃、又は37℃で1時間静置した。その後、大腸菌懸濁液を0.22μmのフィルタでろ過した。 Three 500 μL samples were prepared from the prepared E. coli suspension and left to stand for 1 hour at 5°C, 25°C, or 37°C. The E. coli suspension was then filtered through a 0.22 μm filter.
ろ液中のEC-5p-36及び16S rRNAを対象として、逆転写反応及びリアルタイムPCRを行った。1μLのろ液をRNAサンプルとして採取し、EC-5p-36については上記<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCRを行い、16S rRNAについては以下に記載の<リアルタイムPCR法による16S rRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCR法により得られたCt値の結果を表9に示す。16S rRNAは、いずれも低濃度でしか抽出されなかったことが分かった。一方、EC-5p-36は10℃、25℃、37℃、いずれの温度でも存在の判定に十分な量が抽出された。また、抽出(浸漬)時の温度が上昇するのにしたがってCt値が低下したことから、温度が高いほど抽出されやすい傾向が観察できる。このように、塩基数が比較的少ないEC-5p-36(塩基数23)は、Ct値が低く、安定して検出できることがわかる。これに対して、塩基数が比較的多い16S rRNA(塩基数約1500)は、Ct値が高く、検出困難であることがわかる。 Reverse transcription and real-time PCR were performed on EC-5p-36 and 16S rRNA in the filtrate. 1 μL of the filtrate was collected as an RNA sample, and real-time PCR was performed for EC-5p-36 according to the above-mentioned <Method for quantification of sRNA by real-time PCR method>, and for 16S rRNA, real-time PCR was performed according to the <Method for quantification of 16S rRNA by real-time PCR method> described below. The results of the Ct values obtained by the real-time PCR method are shown in Table 9. It was found that 16S rRNA was only extracted at low concentrations. On the other hand, EC-5p-36 was extracted in sufficient amounts to determine its presence at all temperatures of 10°C, 25°C, and 37°C. In addition, since the Ct value decreased as the temperature during extraction (immersion) increased, it can be observed that the higher the temperature, the easier it is to extract. In this way, it can be seen that EC-5p-36 (23 bases), which has a relatively small number of bases, has a low Ct value and can be stably detected. In contrast, 16S rRNA, which has a relatively large number of bases (approximately 1,500 bases), has a high Ct value and is difficult to detect.
16S rRNAのリアルタイムPCR法による定量方法を以下に記載する。
<リアルタイムPCR法による16S rRNAの定量方法>
存在状態を判定する対象となる16S rRNAは、以下に記載の方法により定量した。1μLのRNAサンプルを用い、液量が10μLになるよう調製した。逆転写反応を、10μLの反応液において行ったが、この反応液は100nMのプライマー(配列番号12:CCGGGAACGTATTCACC)、0.4質量%のMoloney Murine Leukemia Virus Reverse Transcriptase(プロメガ製)、20体積%の5X Reaction Buffer、各0.4mMのdNTP、0.1質量%のRNase inhibitor(東洋紡株式会社製)、及び10体積%の前記抽出液(RNAサンプル)を含む液であった。逆転写反応の温度プロファイルは、(1)16℃で30分、続いて(2)42℃で20分、及び(3)85℃で5分からなるステップを含んでいた。
The quantitative determination method of 16S rRNA by real-time PCR is described below.
<16S rRNA quantification method using real-time PCR method>
The 16S rRNA to be determined as the presence state was quantified by the method described below. 1 μL of RNA sample was used, and the liquid volume was adjusted to 10 μL. The reverse transcription reaction was performed in 10 μL of reaction solution, which contained 100 nM primer (SEQ ID NO: 12: CCGGGAACGTATTCACC), 0.4 mass% Moloney Murine Leukemia Virus Reverse Transcriptase (manufactured by Promega), 20 volume% 5X Reaction Buffer, 0.4 mM each of dNTP, 0.1 mass% RNase inhibitor (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and 10 volume% of the extract (RNA sample). The temperature profile of the reverse transcription reaction included the steps of (1) 16°C for 30 min, followed by (2) 42°C for 20 min, and (3) 85°C for 5 min.
次に、得られた逆転写反応溶液を用い、リアルタイムPCR反応を行った。2μLの逆転写反応溶液を用い、液量が20μLになるよう調整した。PCRの反応液は、300nMのプライマー1(配列番号13:AGAGTTTGATCATGGCTCAG)、300nMのプライマー2(配列番号14:CCGGGAACGTATTCACC)、各200μMのdNTP(CleanAmpTM Hot Start dNTP Mix、Sigma-Aldrich,USAから入手)(注:メルクミリポア社のAmicon Ultra 50 K centrifugal filterで事前にろ過精製)、50mMのKCl、2.25mMのMgCl2、10mMのTris-HCl(pH8.3)、1×EvaGreen(Biotium Inc.CA,USAから入手)、0.05units/μLのeukaryote-made thermostable DNA polymerase(J Clin Microbiol. 2011 49(9) 3316-3320参照)、及び10体積%の上記逆転写反応液を含む液を用いた。このリアルタイムPCR反応の温度プロファイルは、95℃で10分の変性ステップの後、94℃で10秒、65℃で20秒、72℃で30秒、及び85℃で10秒からなるサイクルを40サイクル含んでいた。StepOnePlus(登録商標)リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)を用い、reagents =“SYBR Green reagents”、ramp speed =“Standard” の条件(これら以外はデフォールト設定)で、StepOnePlusソフトウェアの自動計算によりCt値を算出した。 Next, real-time PCR was carried out using the obtained reverse transcription reaction solution. 2 μL of the reverse transcription reaction solution was used, and the liquid volume was adjusted to 20 μL. The PCR reaction solution contained 300 nM primer 1 (SEQ ID NO: 13: AGAGTTTGATCATGGCTCAG), 300 nM primer 2 (SEQ ID NO: 14: CCGGGAACGTATTCACC), 200 μM each of dNTPs (CleanAmp™ Hot Start dNTP Mix, obtained from Sigma-Aldrich, USA) (Note: previously filtered and purified through an Amicon Ultra 50 K centrifugal filter from Merck Millipore), 50 mM KCl, 2.25 mM MgCl 2 , 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1× EvaGreen (Biotium The reverse transcription reaction solution used was a solution containing 0.05 units/μL of eukaryote-made thermostable DNA polymerase (see J Clin Microbiol. 2011 49(9) 3316-3320), and 10% by volume of the above reverse transcription reaction solution. The temperature profile of this real-time PCR reaction included a denaturation step at 95°C for 10 minutes, followed by 40 cycles of 94°C for 10 seconds, 65°C for 20 seconds, 72°C for 30 seconds, and 85°C for 10 seconds. Using a StepOnePlus (registered trademark) real-time PCR system (Applied Biosystems), Ct values were calculated by automatic calculation using the StepOnePlus software under the conditions of reagents = "SYBR Green reagents" and ramp speed = "Standard" (all other settings were default).
(参考例8)腸内細菌科に属する菌の検出
腸内細菌科に属する菌であるEscherichia coli、Citrobacter freundii、及びSalmonella gallinarumの各菌をLBプレートに播種して培養し、生じたコロニーを2mLのLB培地に懸濁して、37℃、180rpmで24時間振とう培養を行った。その後、培養液40μLを採取して、4mLのLB培地に植菌し、37℃、180rpmで24時間振とう培養を行った。その後、培養液を3000Gで5分間遠心し、上清を吸引除去した後、滅菌水を添加した。この際、OD600を測定し、滅菌水でOD=1に調整して菌懸濁液を調製した。
(Reference Example 8) Detection of bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family Escherichia coli, Citrobacter freundii, and Salmonella gallinarum, which are bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family, were inoculated and cultured on an LB plate, and the resulting colonies were suspended in 2 mL of LB medium and shake-cultured at 37 ° C. and 180 rpm for 24 hours. Then, 40 μL of the culture solution was collected and inoculated into 4 mL of LB medium, and shake-cultured at 37 ° C. and 180 rpm for 24 hours. Then, the culture solution was centrifuged at 3000 G for 5 minutes, the supernatant was aspirated, and sterile water was added. At this time, OD600 was measured and adjusted to OD = 1 with sterile water to prepare a bacterial suspension.
調製した菌懸濁液から500μLの試料を3個用意し、それぞれ5℃、25℃、又は37℃で1時間静置した。その後、菌懸濁液を0.22μmのフィルタでろ過した。 Three 500 μL samples were prepared from the prepared bacterial suspension and left to stand for 1 hour at 5°C, 25°C, or 37°C. The bacterial suspension was then filtered through a 0.22 μm filter.
ろ液中のsRNA(EC-5p-36、EC-3p-40及びEC-5p-79)を対象として、逆転写反応及びリアルタイムPCRを行った。ろ液各1μLのサンプルを用い、上記<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)により得られたCt値の結果を表10に示す。いずれの場合においても、Ct値が30以下を示し、調査対象である腸内細菌科の菌の存在が検出された。 Reverse transcription and real-time PCR were performed on the sRNAs (EC-5p-36, EC-3p-40, and EC-5p-79) in the filtrate. Real-time PCR was performed using 1 μL samples of each filtrate according to the above-mentioned <Method for quantifying sRNA using real-time PCR method>. The results of the Ct values obtained using a real-time PCR system (Applied Biosystems) are shown in Table 10. In all cases, the Ct value was 30 or less, and the presence of the Enterobacteriaceae bacteria being investigated was detected.
(実施例9)sRNA19、20、21及び40による腸内細菌科に属する菌の検出
OD=1の菌懸濁液の調製までを参考例8と同様にして行った。調製した菌懸濁液から500μLの試料を3個用意し、それぞれ5℃、25℃、又は37℃で1時間静置した。
(Example 9) Detection of bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae using sRNA19, 20, 21, and 40 The procedure up to preparation of a bacterial suspension with OD = 1 was carried out in the same manner as in Reference Example 8. Three 500 μL samples were prepared from the prepared bacterial suspension and allowed to stand at 5° C., 25° C., or 37° C. for 1 hour.
次いで、静置後の菌懸濁液中のsRNA(sRNA19、sRNA20、sRNA21及びsRNA40)を対象として、逆転写反応及びリアルタイムPCRを行った。静置後の菌懸濁液各1μLのサンプルを用い、上記<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCRシステム(アプライドバイオシステムズ社製)により得られたCt値の結果を表11に示す。いずれの場合においても、Ct値が30以下を示し、調査対象である腸内細菌科の菌の存在が検出された。したがって、腸内細菌科のtRNA及びその他のsRNAを用いても、腸内細菌科の微生物の検出が可能であることが示された。 Next, reverse transcription and real-time PCR were performed on the sRNA (sRNA19, sRNA20, sRNA21, and sRNA40) in the bacterial suspension after standing. Real-time PCR was performed using 1 μL samples of each bacterial suspension after standing according to the above-mentioned <Method for quantifying sRNA using real-time PCR method>. The results of the Ct values obtained using a real-time PCR system (Applied Biosystems) are shown in Table 11. In all cases, the Ct value was 30 or less, and the presence of the Enterobacteriaceae bacteria under investigation was detected. Therefore, it was demonstrated that it is possible to detect Enterobacteriaceae microorganisms using Enterobacteriaceae tRNA and other sRNA.
(参考例10)核酸抽出液の電気泳動
Escherichia coli W3110をLBプレートに播種して培養し、生じたコロニーを2mLのLB培地に懸濁して、37℃、180rpmで24時間振とう培養を行った。その後、培養液100μLを採取して、10mLのLB培地に植菌し、37℃、180rpmで4時間振とう培養を行った。その後、培養液を3000Gで5分間遠心し、上清を吸引除去した後、滅菌水を添加した。この際、OD600を測定し、滅菌水でOD=1に調整して菌懸濁液を調製した。
(Reference Example 10) Electrophoresis of nucleic acid extract Escherichia coli W3110 was inoculated on an LB plate and cultured, and the resulting colonies were suspended in 2 mL of LB medium and cultured at 37 ° C. and 180 rpm for 24 hours with shaking. Then, 100 μL of the culture solution was collected and inoculated into 10 mL of LB medium, and cultured at 37 ° C. and 180 rpm for 4 hours with shaking. Then, the culture solution was centrifuged at 3000 G for 5 minutes, the supernatant was removed by suction, and sterile water was added. At this time, OD600 was measured and adjusted to OD = 1 with sterile water to prepare a bacterial suspension.
500μLの菌懸濁液を、37℃で1時間静置した。その後、懸濁液を3000Gで5分間遠心し、上清を0.22μmのフィルタでろ過した。ろ液10μLと2μLの6x Loading buffer(タカラバイオ株式会社製)とを混合し、2質量%アガロースゲル(LO3、タカラバイオ株式会社製)に添加し、TAE(Tris-acetate with EDTA)バッファー中で電気泳動した。結果を図2に示す。Ladderとしては、Gene ladder wide 1(ニッポンジーン社製)を用いた(右側のレーン2)。核酸を染色する蛍光物質としては、0.01質量%SYBR Green II(タカラバイオ株式会社製)を用いた。左側のレーン1がろ液をロードしたレーンである。 500 μL of the bacterial suspension was left to stand at 37°C for 1 hour. The suspension was then centrifuged at 3000G for 5 minutes, and the supernatant was filtered through a 0.22 μm filter. 10 μL of the filtrate was mixed with 2 μL of 6x Loading buffer (manufactured by Takara Bio Inc.), added to a 2% by mass agarose gel (LO3, manufactured by Takara Bio Inc.), and electrophoresed in TAE (Tris-acetate with EDTA) buffer. The results are shown in Figure 2. Gene ladder wide 1 (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) was used as the ladder (lane 2 on the right). 0.01% by mass SYBR Green II (manufactured by Takara Bio Inc.) was used as the fluorescent substance that stains nucleic acids. Lane 1 on the left is the lane into which the filtrate was loaded.
電気泳動の結果、500塩基長以下の領域、特に100塩基長以下の領域に蛍光が見られた。蛍光は物質の濃度に依存するが、低分子の物質であれば同じ蛍光でも分子数は多い計算になるため、100塩基長以下の核酸の物質濃度(分子数)は特に高いことが示された。 As a result of electrophoresis, fluorescence was observed in regions of 500 bases or less in length, and particularly in regions of 100 bases or less in length. Fluorescence depends on the concentration of the substance, but if the substance is a low-molecular-weight substance, the number of molecules will be calculated to be large even with the same fluorescence, so it was shown that the substance concentration (number of molecules) of nucleic acids 100 bases or less in length is particularly high.
(参考例11)空中菌体の検出
Escherichia coli DH5αをLBプレートに播種して培養し、生じたコロニーを2mLのLB培地に懸濁して、37℃、180rpmで24時間振とう培養を行った。その後、培養液100μLを採取して、10mLのLB培地に植菌し、37℃、180rpmで4時間振とう培養を行った。その後、培養液を3000Gで5分間遠心し、上清を吸引除去した後、滅菌水を添加した。この際、OD600を測定し、滅菌水でOD=1に調整して大腸菌懸濁液を調製した。得られた大腸菌懸濁液を30mL容ガラス製スプレーに入れた。
(Reference Example 11) Detection of airborne bacteria Escherichia coli DH5α was inoculated on an LB plate and cultured, and the resulting colonies were suspended in 2 mL of LB medium and cultured with shaking at 37°C and 180 rpm for 24 hours. Then, 100 μL of the culture solution was collected and inoculated into 10 mL of LB medium and cultured with shaking at 37°C and 180 rpm for 4 hours. Then, the culture solution was centrifuged at 3000G for 5 minutes, the supernatant was removed by suction, and sterile water was added. At this time, OD600 was measured and adjusted to OD=1 with sterile water to prepare an E. coli suspension. The obtained E. coli suspension was placed in a 30 mL glass spray.
空中菌体回収用として空のシャーレ(直径9cm)、ポジティブコントロールとしてLB固形培地を含むシャーレ(直径9cm)をそれぞれ卓上に置き、上空30cmからガラス製スプレーにより大腸菌懸濁液を1回噴霧した。LB固形培地を含むシャーレは蓋をして37℃のインキュベーターに入れ、1日培養した。空のシャーレは、滅菌水を500μL添加して、コンラージ棒で滅菌水をシャーレ全体に行きわたらせたのち、シャーレ内の液体を回収して37℃で1時間静置した。空のシャーレからの回収液から上記<リアルタイムPCR法によるsRNAの定量方法>に従ってリアルタイムPCR法によりEC-5p-36の存在量を測定したところ、Ct値は28以下であり、EC-5p-36の存在が確認された。一方、ネガティブコントロールとして、滅菌水に対して直接リアルタイムPCR法を行い、EC-5p-36の存在量を測定したところ、Ct値は33以上となり、EC-5p-36の存在が否定された。また、ポジティブコントロールであるLBシャーレからはコロニーの形成がみられた。 An empty petri dish (diameter 9 cm) for airborne bacterial cell collection and a petri dish containing LB solid medium (diameter 9 cm) as a positive control were placed on a table, and E. coli suspension was sprayed once from 30 cm above the surface using a glass sprayer. The petri dish containing LB solid medium was covered and placed in an incubator at 37°C for one day of culture. 500 μL of sterile water was added to the empty petri dish, and the sterile water was spread throughout the petri dish using a cone rod, after which the liquid in the petri dish was collected and allowed to stand at 37°C for one hour. The amount of EC-5p-36 present in the liquid collected from the empty petri dish was measured by real-time PCR according to the above-mentioned <Method for quantifying sRNA using real-time PCR method>, and the Ct value was 28 or less, confirming the presence of EC-5p-36. On the other hand, real-time PCR was performed directly on sterile water as a negative control to measure the amount of EC-5p-36 present, and the Ct value was 33 or more, denying the presence of EC-5p-36. Additionally, colony formation was observed in the positive control LB dish.
参考例11の結果から、本開示に係る判定方法及び同定方法は、空中菌体を収集して得た測定試料に対しても適用可能であることが示唆された。 The results of Reference Example 11 suggest that the determination method and identification method disclosed herein can also be applied to measurement samples obtained by collecting airborne bacterial cells.
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。 All publications, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are incorporated by reference into this specification to the same extent as if each individual publication, patent application, and technical standard was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.
Claims (26)
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて細胞壁を有する腸内細菌科の細菌の存在状態を判定することと、
を含み、
細胞壁及び/又は細胞膜を破壊することを含まず、
前記水性溶媒は、細胞膜の変性を引き起こす変性成分を含有しない、又は細胞膜の変性を引き起こさない量の変性成分を含有し、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する腸内細菌科の細菌の存在状態の判定方法。 A measurement sample is immersed in an aqueous solvent at a temperature range of 0°C to 50°C to prepare a liquid sample, or a measurement sample which is an aqueous solvent is prepared as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
determining the presence of bacteria belonging to the family Enterobacteriaceae having a cell wall based on the presence of the one or more types of sRNA;
Including,
Does not involve disrupting cell walls and/or cell membranes;
The aqueous solvent does not contain a denaturing component that causes denaturation of a cell membrane, or contains a denaturing component in an amount that does not cause denaturation of a cell membrane,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
A method for determining the presence or absence of Enterobacteriaceae bacteria having a cell wall.
前記液体試料中における1種類又は複数種類のsRNAの存在状態を検出することと、
前記1種類又は複数種類のsRNAの存在状態に基づいて前記測定試料中に存在する細胞壁を有する腸内細菌科の細菌を同定することと、
を含み、
細胞壁及び/又は細胞膜を破壊することを含まず、
前記水性溶媒は、細胞膜の変性を引き起こす変性成分を含有しない、又は細胞膜の変性を引き起こさない量の変性成分を含有し、
前記1種類又は複数種類のsRNAが、配列番号15~54で表されるsRNAのうちの少なくとも1種類を含む、
細胞壁を有する腸内細菌科の細菌の同定方法。 A measurement sample is immersed in an aqueous solvent at a temperature range of 0°C to 50°C to prepare a liquid sample, or a measurement sample which is an aqueous solvent is prepared as a liquid sample;
Detecting the presence of one or more types of sRNA in the liquid sample;
Identifying bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family that have a cell wall and are present in the measurement sample based on the presence state of the one or more types of sRNA;
Including,
Does not involve disrupting cell walls and/or cell membranes;
The aqueous solvent does not contain a denaturing component that causes denaturation of a cell membrane, or contains a denaturing component in an amount that does not cause denaturation of a cell membrane,
The one or more types of sRNA include at least one type of sRNA represented by SEQ ID NOs: 15 to 54;
A method for identifying bacteria of the family Enterobacteriaceae that have a cell wall.
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