JP7803271B2 - Improved virus detection methods - Google Patents
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Description
本発明は、核酸増幅によるウイルスの検出法に関する。より具体的には、試料から核酸の単離精製処理をすることなく、試料を極性溶媒と混合後、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(qRT-PCR)の反応液を加えることによる、エンベロープを持つRNAウイルスの検出に関する。更に具体的には、コロナウイルスの検出法に関する。本発明により、例えば、咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、喀痰をはじめとする生体由来試料、糞便試料、血液試料、環境拭き取り試料等に含まれるコロナウイルスを高感度にて検出することが可能である。本発明は、生命科学研究、臨床診断や食品衛生検査、環境検査等に利用できる。
The present invention relates to a method for detecting viruses by nucleic acid amplification. More specifically, it relates to the detection of enveloped RNA viruses by mixing a sample with a polar solvent and then adding a reaction solution for real-time reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR) without isolating and purifying nucleic acids from the sample. Even more specifically, it relates to a method for detecting coronaviruses. The present invention enables highly sensitive detection of coronaviruses contained in biological samples such as throat swabs, nasal swabs, and sputum, as well as fecal samples, blood samples, and environmental swabs. The present invention can be used in life science research, clinical diagnosis, food hygiene testing, environmental testing, and the like.
コロナウイルスは、風邪を含む呼吸器感染症引き起こす原因ウイルスであり、風邪の流行期において約10~35%程度はコロナウイルスが原因と言われている。変異型ウイルスが発生することも知られており、稀にSARS(重症急性呼吸器症候群)コロナウイルスやMERS(中東呼吸器症候群)コロナウイルス、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)コロナウイルス(SARS-nCOV-2)など致死性の重篤な呼吸器疾患を齎すものが発生することが知られている。したがって、コロナウイルスを簡便、迅速、高感度に検出することは、臨床診断、食品衛生検査、環境検査等で重要であることは言うまでもない。
Coronaviruses are causative viruses of respiratory infections, including the common cold, and are said to be responsible for approximately 10 to 35% of colds during epidemic seasons. Mutant viruses are known to emerge, and in rare cases, variants that cause fatal and severe respiratory diseases, such as SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) coronavirus, MERS (Middle East Respiratory Syndrome) coronavirus, and novel coronavirus disease (COVID-19) coronavirus (SARS-nCOV-2), have been known to emerge. Therefore, it goes without saying that simple, rapid, and highly sensitive detection of coronaviruses is important in clinical diagnosis, food hygiene inspections, environmental testing, and the like.
コロナウイルスの病原体検査では、電子顕微鏡法、ELISAによる免疫学的抗原検出法、または核酸増幅技術を利用したウイルス遺伝子の検出法が開発されてきた。これらの検査法の中でも、高感度にコロナウイルスを検出可能な核酸増幅技術は、汎く使われている。コロナウイルスを核酸増幅法で検出するためにいくつかの技術が開発されてきた(例えば、非特許文献1、非特許文献2、特許文献1)。
For coronavirus pathogen testing, electron microscopy, immunological antigen detection using ELISA, and viral gene detection methods using nucleic acid amplification technology have been developed. Among these testing methods, nucleic acid amplification technology, which can detect coronaviruses with high sensitivity, is widely used. Several techniques have been developed for detecting coronaviruses using nucleic acid amplification (e.g., Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Patent Document 1).
2019年に中国湖北省武漢市にて発生が確認された変異型コロナウイルスSARS-nCOV-2においては、ウイルスゲノムRNAの解析が完了次第、核酸増幅技術を用いた検査方法が樹立された(例えば、非特許文献3、非特許文献4)。日本においても、国立感染症研究所の「病原体検出マニュアル2019-nCoV」にてSARS-nCOV-2の検出するための方法が記載されている(非特許文献5)。これらの手法において、試料中に含まれるコロナウイルスの検出には、試料からのウイルスRNAの抽出および精製工程を伴う。ウイルスRNAの抽出および精製工程は煩雑であり、多くの作業時間を要していた。
For the mutated coronavirus SARS-nCOV-2, whose outbreak was confirmed in Wuhan, Hubei Province, China in 2019, a testing method using nucleic acid amplification technology was established as soon as analysis of the viral genomic RNA was completed (e.g., Non-Patent Documents 3 and 4). In Japan, the National Institute of Infectious Diseases'"Pathogen Detection Manual 2019-nCoV" describes a method for detecting SARS-nCOV-2 (Non-Patent Document 5). In these methods, detecting coronaviruses contained in a sample involves steps of extracting and purifying viral RNA from the sample. The steps of extracting and purifying viral RNA are cumbersome and require a lot of work time.
これまでに、K.Kangらは、高病原性北米産豚生殖器呼吸器症候群ウイルスRNAを豚血清サンプルから直接RT-PCRにより検出できることを報告している(非特許文献6)。これらの手法では、RNAの抽出および精製工程を省略することで、試料中に含まれるRT-PCRの反応阻害物質が反応液中に持ち込まれることになる。RT-PCRの反応阻害物質は試料の種類によって大きく異なる。例えば、糞便試料中では多糖類などのPCR反応阻害物質が持ち込まれる。加えて、ウイルスの不活化およびRNAの抽出条件はウイルス種によって大きく異なっていることも知られている。そして未だ、コロナウイルス、特にSARS-nCOV-2を含む咽頭・鼻腔ぬぐい液や糞便試料などの生体試料やふき取り環境試料からRT-PCR反応により検査を行う方法において、RNAの分離精製工程を必要とせず、簡便に、短時間でこれらのウイルスを検出できる手法は知られていない。更に可能な限り作業工程を減らして簡略化することで、検査を行う医療従事者への感染リスクを低減させ、コロナウイルス、特に、SARS-nCOV-2を検査する手法の開発が強く求められている。
Previously, K. Kang et al. reported that highly pathogenic North American porcine reproductive and respiratory syndrome virus RNA can be detected directly from swine serum samples by RT-PCR (Non-Patent Document 6). However, these methods omit the RNA extraction and purification steps, resulting in RT-PCR inhibitors present in the sample being carried over into the reaction solution. RT-PCR inhibitors vary significantly depending on the type of sample. For example, fecal samples carry PCR inhibitors such as polysaccharides. Furthermore, it is known that the conditions for virus inactivation and RNA extraction vary significantly depending on the virus species. However, there is currently no known method for detecting coronaviruses, particularly SARS-nCOV-2, by RT-PCR from biological samples such as throat and nasal swabs and fecal samples, or environmental swabs, without the need for RNA isolation and purification steps, allowing for simple and rapid detection of these viruses. Furthermore, there is a strong demand for the development of methods for testing coronaviruses, particularly SARS-nCOV-2, that reduce the risk of infection to medical personnel performing the tests by reducing and simplifying the work processes as much as possible.
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、試料から事前に核酸の分離や精製を行うことなく、簡便に、短時間で、1ステップRT-PCRにより、エンベロープを持つウイルス、特にコロナウイルス(なかでも、SARS-nCOV-2)のRNAの有無の検出を可能とすることである。
The present invention has been made in view of the problems of the conventional technology, and aims to enable the detection of the presence or absence of RNA of enveloped viruses, particularly coronaviruses (especially SARS-nCOV-2), simply and quickly by one-step RT-PCR without prior isolation or purification of nucleic acids from a sample.
本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意研究を行った結果、事前に核酸の分離精製を行っていない試料を極性溶媒と混合後、1ステップRT-PCRに供することで、試料中に含まれるエンベロープを持つウイルス、特にコロナウイルス(なかでも、SARS-nCOV-2)を十分な感度で検出できることを見出し、本発明に到達した。
In view of the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research and have found that enveloped viruses, particularly coronaviruses (especially SARS-nCOV-2), contained in a sample can be detected with sufficient sensitivity by mixing the sample with a polar solvent and then subjecting the sample to one-step RT-PCR, thereby completing the present invention.
代表的な本願発明は、以下の通りである。
項1.試料中のエンベロープを持つRNAウイルスの検査方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする検査方法:
(1)核酸の分離精製処理を行っていない試料と極性溶媒を含む試薬とを混合する工程、
(2)前記混合液に、(i)逆転写酵素およびDNAポリメラーゼまたは(ii)逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを含む1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、
(3)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応を実施する工程。
項2.前記工程(1)~(3)が同一容器で行われることを特徴とする項1に記載の検査方法。
項3.工程(3)において反応容器を密閉後、一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を実施することを特徴とする項1又は2に記載の検査方法。
項4.極性溶媒が極性有機溶媒である項1~3のいずれかに記載の検査方法。
項5.工程(1)において、試料と極性溶媒を含む試薬との混合液中における極性溶媒の終濃度が20%以上である項1から項4のいずれかに記載の検査方法。
項6.工程(1)において、極性溶媒を含む試薬が界面活性剤を含まない試薬である項1から項5のいずれかに記載の検査方法。
項7.工程(1)において試料と極性溶媒を含む試薬とを混合した後、工程(2)を実施するまでの時間が3分未満である項1から6のいずれかに記載の検査方法。
項8.試料が、糞便、咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、喀痰、肺吸引物、脳脊髄液、うがい液、唾液、涙液、培養細胞、及び培養上清からなる群より選択される少なくとも1種である項1から7のいずれかに記載の検査方法。
項9.試料が、水、生理食塩水または緩衝液に予め懸濁された懸濁液である項1から8のいずれかに記載の検査方法。
項10.試料が、懸濁液の遠心上清である項9に記載の検査方法。
項11.試料が、環境中の拭き取り検査試料を水、生理食塩水または緩衝液に予め懸濁し、かつ、該懸濁液を濃縮した試料である項1から10のいずれかに記載の検査方法。
項12.エンベロープを持つRNAウイルスがコロナウイルスである項1から11のいずれかに記載の検査方法。
項13.コロナウイルスがSARS(重症急性呼吸器症候群)コロナウイルス、MERS(中東呼吸器症候群)コロナウイルス、又はSARS-nCOV-2コロナウイルスである項12に記載の検査方法。
項14.極性溶媒が、エタノール、メタノール、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、ピリジン、トリエチルアミンジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、およびアセトニトリルよりなる群から選択される少なくとも1種の極性有機溶媒である項1から13のいずれかに記載の検査方法。
項15.DNAポリメラーゼが、Taq、Tthおよびそれらの変異体よりなる群から選択される少なくとも1種である項1から14のいずれかに記載の検査方法。
項16.逆転写酵素が、モロニーマウス白血病ウイルス(MMRV)由来逆転写酵素、トリ骨髄芽球症ウイルス(AMV)由来逆転写酵素、およびこれらの変異体からなる群より選択される少なくとも1種である項1から15のいずれかに記載の検査方法。
項17.工程(3)における1ステップRT-PCR反応液が、アミノ酸におけるアミノ基に3個のメチル基を付加した構造を有する第4級アンモニウム塩(以下、「ベタイン様4級アンモニウム」という)、ウシ血清アルブミン、グリセロール、グリコールおよびゼラチンよりなる群から選択された少なくとも1つを含む項1から16のいずれかに記載の検査方法。
項18.ベタイン様4級アンモニウム塩が、ベタインまたはL-カルニチンである項17に記載の検査方法。
項19.極性溶媒を含む試薬、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、および1ステップRT-PCR反応液を含むことを特徴とするエンベロープを持つウイルスの検査用キット。
項20.核酸の分離精製処理を行っていない試料から、エンベロープを持つウイルスの有無を検査するために用いられる、項19に記載のウイルスの検査用キット。
項21.極性溶媒が極性有機溶媒である、項19または20に記載のウイルスの検査用キット。
項22.試料と極性溶媒を含む試薬とを混合した混合液中における極性溶媒の終濃度が20%以上となるように調整して配合されている項19から21のいずれかに記載のウイル
スの検査用キット。
項23.極性溶媒を含む試薬が界面活性剤を含まない試薬である項19から22のいずれかに記載のウイルスの検査用キット。
項24.1ステップRT-PCR反応液が、ベタイン様4級アンモニウム塩、ウシ血清アルブミン、グリセロール、グリコールおよびゼラチンよりなる群から選択された少なくとも1つを含む項19から23のいずれかに記載のウイルスの検査用キット。
項25.検出対象のRNAウイルスの検出領域に対応するプライマー対をさらに含むことを特徴とする項19または24記載のウイルスの検査用キット。
項26.検出対象のRNAウイルスの検出領域に対応するハイブリダイゼーションプローブをさらに含むことを特徴とする項19から25のいずれかに記載のウイルスの検査用キット。
項27.エンべロープを持つRNAウイルスがコロナウイルスである項19から26のいずれかに記載のウイルスの検査用キット。
項28.コロナウイルスがSARS(重症急性呼吸器症候群)コロナウイルス、MERS(中東呼吸器症候群)コロナウイルス、SARS-nCOV-2であることを特徴とする項27に記載のウイルスの検査用キット。
Representative aspects of the present invention are as follows:
Item 1. A method for detecting an enveloped RNA virus in a sample, the method comprising the following steps:
(1) mixing a sample that has not been subjected to nucleic acid separation and purification treatment with a reagent containing a polar solvent;
(2) adding to the mixture a one-step RT-PCR reaction solution containing (i) a reverse transcriptase and a DNA polymerase or (ii) a DNA polymerase having reverse transcription activity;
(3) After sealing the reaction vessel, a one-step RT-PCR reaction is carried out.
Item 2. The testing method according to Item 1, wherein steps (1) to (3) are carried out in the same container.
Item 3. The testing method according to Item 1 or 2, wherein after the reaction vessel is sealed in step (3), the one-step RT-PCR reaction is carried out without ever opening or closing the lid.
Item 4. The testing method according to any one of Items 1 to 3, wherein the polar solvent is a polar organic solvent.
Item 5. The testing method according to any one of Items 1 to 4, wherein in step (1), the final concentration of the polar solvent in the mixture of the sample and the reagent containing the polar solvent is 20% or more.
Item 6. The testing method according to any one of Items 1 to 5, wherein in step (1), the reagent containing a polar solvent is a reagent containing no surfactant.
Item 7. The testing method according to any one of Items 1 to 6, wherein the time from mixing the sample with the reagent containing a polar solvent in step (1) to performing step (2) is less than 3 minutes.
Item 8. The testing method according to any one of Items 1 to 7, wherein the sample is at least one selected from the group consisting of feces, throat swabs, nasal swabs, sputum, lung aspirates, cerebrospinal fluid, gargle, saliva, tears, cultured cells, and culture supernatant.
Item 9. The testing method according to any one of Items 1 to 8, wherein the sample is a suspension pre-suspended in water, physiological saline, or a buffer solution.
Item 10. The testing method according to Item 9, wherein the sample is a centrifugal supernatant of the suspension.
Item 11. The testing method according to any one of Items 1 to 10, wherein the sample is a sample obtained by pre-suspending an environmental swab test sample in water, physiological saline, or a buffer solution, and concentrating the suspension.
Item 12. The detection method according to any one of Items 1 to 11, wherein the enveloped RNA virus is a coronavirus.
Item 13. The testing method according to Item 12, wherein the coronavirus is SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) coronavirus, MERS (Middle East Respiratory Syndrome) coronavirus, or SARS-nCOV-2 coronavirus.
Item 14. The testing method according to any one of Items 1 to 13, wherein the polar solvent is at least one polar organic solvent selected from the group consisting of ethanol, methanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, pyridine, triethylamine dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, dimethyl sulfoxide, acetone, and acetonitrile.
Item 15. The testing method according to any one of Items 1 to 14, wherein the DNA polymerase is at least one selected from the group consisting of Taq, Tth, and mutants thereof.
Item 16. The testing method according to any one of Items 1 to 15, wherein the reverse transcriptase is at least one selected from the group consisting of Moloney murine leukemia virus (MMRV)-derived reverse transcriptase, avian myeloblastosis virus (AMV)-derived reverse transcriptase, and mutants thereof.
Item 17. The testing method according to any one of Items 1 to 16, wherein the one-step RT-PCR reaction solution in step (3) contains at least one selected from the group consisting of a quaternary ammonium salt having a structure in which three methyl groups are added to the amino group of an amino acid (hereinafter referred to as a "betaine-like quaternary ammonium salt"), bovine serum albumin, glycerol, glycol, and gelatin.
Item 18. The testing method according to Item 17, wherein the betaine-like quaternary ammonium salt is betaine or L-carnitine.
Item 19. A kit for detecting enveloped viruses, comprising a reagent containing a polar solvent, a reverse transcriptase, a DNA polymerase, and a one-step RT-PCR reaction solution.
Item 20. The virus testing kit according to Item 19, which is used to test for the presence or absence of enveloped viruses in a sample that has not been subjected to nucleic acid separation and purification treatment.
Item 21. The virus testing kit according to Item 19 or 20, wherein the polar solvent is a polar organic solvent.
Item 22. The virus according to any one of Items 19 to 21, wherein the polar solvent is mixed with the sample and the reagent containing the polar solvent so that the final concentration of the polar solvent in the mixed solution is adjusted to 20% or more.
A testing kit for seroconverters.
Item 23. The virus testing kit according to any one of Items 19 to 22, wherein the reagent containing a polar solvent is a reagent containing no surfactant.
Item 24. The virus testing kit according to any one of Items 19 to 23, wherein the one-step RT-PCR reaction solution contains at least one selected from the group consisting of betaine-like quaternary ammonium salts, bovine serum albumin, glycerol, glycol, and gelatin.
Item 25. The virus detection kit according to Item 19 or 24, further comprising a primer pair corresponding to a detection region of an RNA virus to be detected.
Item 26. The virus detection kit according to any one of Items 19 to 25, further comprising a hybridization probe corresponding to a detection region of the RNA virus to be detected.
Item 27. The virus testing kit according to any one of Items 19 to 26, wherein the enveloped RNA virus is a coronavirus.
Item 28. The virus testing kit according to Item 27, wherein the coronavirus is SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) coronavirus, MERS (Middle East Respiratory Syndrome) coronavirus, or SARS-nCOV-2.
本発明によって、試料から事前の核酸の分離精製処理処理を必要とせず、試料を極性溶媒と混合後、1ステップRT-PCR反応液に添加するだけで、試料中のコロナウイルスのようなエンベロープウイルスの有無を簡便に且つ短時間に検出することが可能になる。この結果、検査業務がさらに効率化することから、検査数を増やすことができ、感染症の早期発見や感染拡大防止にも寄与する。また、ウイルスRNAの精製工程の省略化により、反応容器の蓋の開閉作業も省略される。この結果、蓋の開閉時におけるウイルス含有サンプルの飛散リスクをなくすことができ、他のサンプルへのコンタミリスクも低減することができる。これにより、偽陽性発生リスクも抑えることができ、検査業務の精度を更に高めることができる。また、ウイルス含有サンプルの飛散リスクをなくすことで作業者への感染リスクも低減することができる。
The present invention makes it possible to easily and quickly detect the presence or absence of enveloped viruses such as coronaviruses in a sample, without requiring prior nucleic acid isolation and purification from the sample. Simply mixing the sample with a polar solvent and adding it to a one-step RT-PCR reaction solution is sufficient. This further improves the efficiency of testing procedures, allowing for an increased number of tests, contributing to the early detection of infectious diseases and the prevention of their spread. Furthermore, by omitting the viral RNA purification step, the process of opening and closing the reaction vessel lid is also eliminated. This eliminates the risk of virus-containing samples scattering when opening and closing the lid, reducing the risk of contamination of other samples. This also reduces the risk of false positives and further improves the accuracy of testing procedures. Furthermore, eliminating the risk of virus-containing samples scattering also reduces the risk of infection for workers.
特に、2019年に発生したSARS-nCOV-2(SARS-CoV-2、2019-nCoV等とも呼称される場合がある)を含みうる試料の検査において、本発明は優れた効果を奏する。例えば、本発明によれば、血液、糞便(排泄便、直腸便)、嘔吐物、尿、痰、リンパ液、血漿、射精液、肺吸引物、脳脊髄液、咽頭拭い液、鼻腔拭い液、うがい液、唾液、涙液を含む生体由来試料、環境拭き取り試料、培養細胞または培養上清を含む試料等の夾雑物を多く含む試料からの、コロナウイルス(特に、SARS-nCOV-2)の高感度の検出も可能とする。本発明は、生命科学研究、臨床診断や食品衛生検査、環境検査等にも利用できる。
In particular, the present invention is highly effective in testing samples that may contain SARS-nCOV-2 (also referred to as SARS-CoV-2, 2019-nCoV, etc.), which emerged in 2019. For example, the present invention enables highly sensitive detection of coronaviruses (particularly SARS-nCOV-2) from biological samples containing many impurities, including blood, feces (excreted feces, rectal feces), vomit, urine, sputum, lymph, plasma, ejaculate, pulmonary aspirate, cerebrospinal fluid, throat swab, nasal swab, gargle, saliva, and tears, as well as environmental swab samples and samples containing cultured cells or culture supernatants. The present invention can also be used in life science research, clinical diagnosis, food hygiene testing, environmental testing, and the like.
以下、本発明の実施形態を示しつつ、本発明についてさらに詳説するが、本発明はこれらに限定されない。なお、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。
また、本明細書中に記載された非特許文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。本明細書中の「~」は「以上、以下」を意味し、例えば明細書中で「X~Y」と記載されていれば「X以上、Y以下」を示す。また本明細書中の「および/または」は、いずれか一方または両方を意味する。また本明細書において、単数形の表現は、他に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。
The present invention will be described in further detail below with reference to embodiments thereof, but the present invention is not limited thereto. It should be understood that the terms used in this specification are used in the sense commonly used in the art unless otherwise specified.
Furthermore, all non-patent documents and patent documents described in this specification are incorporated herein by reference. In this specification, "to" means "more than or equal to, less than or equal to," and for example, if the specification states "X to Y," it means "more than or equal to X, less than or equal to Y." Furthermore, in this specification, "and/or" means either one or both. Furthermore, in this specification, the singular expression should be understood to include the concept of the plural form, unless otherwise specified.
本発明の一態様は、試料中のコロナウイルス(特に、SARS-nCOV-2)などのエンベロープを持つRNAウイルス(本明細書では、これを「エンベローブRNAウイルス」等ともいう)の検査方法であって、試料から事前にウイルスRNAの分離精製を実施することなく、試料と極性溶媒を含む試薬とを混合し、(i)逆転写酵素およびDNAポリメラーゼまたは(ii)逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを含む1ステップRT-PCR試薬を添加することを包含する、エンベロープを持つRNAウイルスの有無を検査するための方法である。
One aspect of the present invention is a method for testing for an enveloped RNA virus (herein also referred to as an "enveloped RNA virus", etc.) such as a coronavirus (particularly SARS-nCOV-2) in a sample, which includes mixing the sample with a reagent containing a polar solvent, and adding a one-step RT-PCR reagent containing (i) a reverse transcriptase and a DNA polymerase or (ii) a DNA polymerase with reverse transcription activity, without previously separating and purifying viral RNA from the sample.
本発明の試料中のエンベロープを持つRNAウイルスの有無を検査するための方法は、
少なくとも以下の工程が含まれることを特徴とする検査方法である。
(1)核酸の分離精製処理を行っていない試料と極性溶媒を含む試薬とを混合する工程、
(2)前記混合液に(i)逆転写酵素およびDNAポリメラーゼまたは(ii)逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを含む1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、
(3)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応を実施する工程。
前記工程(1)および(2)、好ましくは工程(1)~(3)の全ては、同一容器で行われることが好ましい。すなわち、工程(1)および(2)の間、好ましくは工程(1)~(3)の各工程の間においては、混合液の全部または一部を別容器へ移し替えないことが好ましい。工程(1)により混合液の全量を工程(2)に供してもよいし、その一部を別の容器に移し替えて工程(2)を実施しても良い。更には、工程(3)においては、反応容器を密閉後、反応容器の蓋の開閉を行わないことが好ましい。
The method of the present invention for detecting the presence or absence of an enveloped RNA virus in a sample comprises:
The inspection method is characterized by including at least the following steps:
(1) mixing a sample that has not been subjected to nucleic acid separation and purification treatment with a reagent containing a polar solvent;
(2) adding to the mixture a one-step RT-PCR reaction solution containing (i) a reverse transcriptase and a DNA polymerase or (ii) a DNA polymerase having reverse transcription activity;
(3) After sealing the reaction vessel, a one-step RT-PCR reaction is carried out.
It is preferable that steps (1) and (2), preferably all of steps (1) to (3), are performed in the same container. That is, it is preferable that all or part of the mixed solution is not transferred to another container between steps (1) and (2), preferably between each of steps (1) to (3). The entire amount of the mixed solution obtained in step (1) may be subjected to step (2), or part of the mixed solution may be transferred to another container and then step (2) is performed. Furthermore, in step (3), it is preferable that the lid of the reaction vessel is not opened or closed after the reaction vessel is sealed.
一つの実施形態において、工程(1)にて得た混合液(好ましくは、核酸の分離精製処理を行っていない試料と極性有機溶媒を含む試薬との混合液)は、工程(2)へ供するまでに、1秒間~20分間程度静置してもよいし、静置しなくてもよい。より短時間でエンベロープRNAウイルスの検査を行うという観点から、好ましくは、工程(1)で混合液を得た後、工程(2)を実施するまでの時間が10分未満であることが好ましく、5分未満であることがより好ましく、3分未満であることが更に好ましく、2分未満であることが更により好ましく、1分未満であることが特に好ましい。この場合の下限値は、本発明の効果を奏する限り特に限定されず、工程(1)で混合液を得た後に、ただちに工程(2)を実施してもよいし、例えば1秒以上、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上経過してから工程(2)を実施してもよい。本発明によれば、試料と極性溶媒(好ましくは、極性有機溶媒)を含む試薬とを混合して反応させる時間が短くても、試料中のエンベロープRNAウイルスを十分な感度で検出できることが確認できている。
In one embodiment, the mixture obtained in step (1) (preferably a mixture of a sample that has not been subjected to nucleic acid separation and purification treatment and a reagent containing a polar organic solvent) may be allowed to stand for approximately 1 second to 20 minutes before being subjected to step (2), or may not be allowed to stand for approximately 1 second to 20 minutes. From the viewpoint of performing an enveloped RNA virus test in a shorter time, the time from obtaining the mixture in step (1) to performing step (2) is preferably less than 10 minutes, more preferably less than 5 minutes, even more preferably less than 3 minutes, even more preferably less than 2 minutes, and particularly preferably less than 1 minute. In this case, the lower limit is not particularly limited as long as the effects of the present invention are achieved. After obtaining the mixture in step (1), step (2) may be performed immediately, or step (2) may be performed after, for example, 1 second or more, preferably 5 seconds or more, more preferably 10 seconds or more have elapsed. According to the present invention, it has been confirmed that enveloped RNA viruses in a sample can be detected with sufficient sensitivity even when the time for mixing and reacting the sample with a reagent containing a polar solvent (preferably a polar organic solvent) is short.
本発明において検査対象となるRNAウイルスは、脂質二重膜に由来するエンベロープを持つRNAウイルスであれば、特に限定されるものではない。このようなエンベロープRNAウイルスとしては、コロナウイルス科ウイルス(例えば、SARSコロナウイルス、MERSコロナウイルス、SARS-nCOV-2コロナウイルス);フラビウイルス科ウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、ジカウイルス);トガウイルス科ウイルス(例えば、風疹ウイルス、チクングニアウイルス);オルトミクソウイルス科ウイルス(例えば、インフルエンザウイルス);ラブドウイルス科ウイルス(例えば、狂犬病ウイルス);ブニヤウイルス科ウイルス(例えば、クリミヤ・コンゴ熱ウイルス);パラミクソウイルス科ウイルス(例えば、麻疹ウイルス、ヒトRSウイルス);フィロウイルス科ウイルス(例えば、エボラウイルス)などが挙げられるが、特に限定されるものではなく、特にコロナウイルス、なかでも、SARS(重症急性呼吸器症候群)コロナウイルス、MERS(中東呼吸器症候群)コロナウイルス、SARS-nCOV-2コロナウイルスの検出に有用である。
The RNA virus to be tested in the present invention is not particularly limited as long as it has an envelope derived from a lipid bilayer. Examples of such enveloped RNA viruses include Coronaviridae viruses (e.g., SARS coronavirus, MERS coronavirus, SARS-nCOV-2 coronavirus), Flaviviridae viruses (e.g., hepatitis C virus, Japanese encephalitis virus, Zika virus), Togaviridae viruses (e.g., rubella virus, chikungunya virus), Orthomyxoviridae viruses (e.g., influenza virus), Rhabdoviridae viruses (e.g., rabies virus), Bunyaviridae viruses (e.g., Crimean-Congo fever virus), Paramyxoviridae viruses (e.g., measles virus, human respiratory syncytial virus), and Filoviridae viruses (e.g., Ebola virus). These viruses are particularly useful for detecting coronaviruses, particularly SARS (severe acute respiratory syndrome) coronavirus, MERS (Middle East respiratory syndrome) coronavirus, and SARS-nCOV-2 coronavirus.
本発明において用いられる試料として、例えば咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、喀痰、糞便(排泄便、直腸便)、嘔吐物、唾液などが挙げられるが、特に限定されるものではなく、生体に由来するもの全般に用いることが可能である。特には、咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、喀痰、唾液、肺吸引物、糞便(排泄便、直腸便)からの検出に有用である。これらの試料中には、夾雑物として、プロテアーゼ及び核酸分解酵素等が含まれている他、糞便には大腸菌由来のタンパク質及び核酸が多量含まれていることが特徴として挙げられる。RT-PCR反応に用いる酵素やプライマー及び核酸プローブ等の反応液構成物は、試料中に含まれる夾雑物の影響により、消化または失活してしまい、検出感度が低下することが知られている。本発明においては、これら試料を市販のRNA精製キットなどでRNAを単離・抽出する等の前処理を行う必要がないことを一つの特徴とし得る。また、一般にウイルスの検査方法では、事前に熱処理等を行ってウイルスの核酸を露出させてから核酸増幅反応を行う場合がある。より簡便に且つ短時間でエンベロープを持つRNAウイルスの検査を行うという観点から、本発明の好ましい実施形態では、このような試料の事前の熱処理を行わなくてもよい。これらの試料は直接検出に供してもよいし、夾雑物の反応への影響を低減し、より安定した検査結果を得るために、水、生理食塩水または緩衝液に前記試料を懸濁した試料であってもよい。さらに、糞便など特に夾雑物の多い試料では、遠心分離し、その上清を使用してもよい。あるいは、フィルターろ過を実施してもよい。前記緩衝液としては、特に限定されるものではないが、ハンクス緩衝液、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、グリシン緩衝液、HEPES緩衝液、トリシン緩衝液などが挙げられる。
Examples of samples that can be used in the present invention include, but are not limited to, throat swabs, nasal swabs, sputum, feces (excreted feces, rectal feces), vomit, and saliva. These samples are particularly useful for detection of HIV-1 in throat swabs, nasal swabs, sputum, saliva, pulmonary aspirates, and feces (excreted feces, rectal feces). These samples contain contaminants such as proteases and nucleases, and feces is characterized by the presence of large amounts of Escherichia coli-derived proteins and nucleic acids. It is known that reaction solution components, such as enzymes, primers, and nucleic acid probes, used in RT-PCR reactions are digested or inactivated by contaminants present in the sample, resulting in reduced detection sensitivity. One feature of the present invention is that pretreatment of these samples, such as isolating or extracting RNA using a commercially available RNA purification kit, is not required. In addition, in general, virus testing methods sometimes involve prior heat treatment or the like to expose viral nucleic acids before performing a nucleic acid amplification reaction. From the perspective of more easily and quickly testing enveloped RNA viruses, a preferred embodiment of the present invention does not require prior heat treatment of such samples. These samples may be subjected to detection directly, or they may be suspended in water, physiological saline, or a buffer solution to reduce the influence of contaminants on the reaction and obtain more stable test results. Furthermore, for samples containing particularly high levels of contaminants, such as feces, centrifugal separation may be performed and the resulting supernatant may be used. Alternatively, filtration may be performed. Examples of buffer solutions include, but are not limited to, Hank's buffer, Tris buffer, phosphate buffer, glycine buffer, HEPES buffer, and Tricine buffer.
本発明における別の態様の試料としては、培養細胞または培養上清を含む試料である。ウイルスの分離には、細胞を利用した分離培養が有効である。分離培養後の培養上清、および培養細胞中にはウイルスが含まれるため、本発明における試料となりうる。分離培養に利用される細胞の種類としては、MDCK細胞、hCK細胞、VeroE6/TMPRSS2細胞、CHO細胞、HEK-293細胞、BHK-21 細胞、Sf9細胞およびSf21細胞などが挙げられるが、特に限定されるものではなく、これに準じる方法が広く含まれる。
Another example of a sample according to the present invention is a sample containing cultured cells or a culture supernatant. Cell-based isolation and culture is effective for isolating viruses. The culture supernatant and cultured cells after isolation and culture contain viruses, and thus can serve as samples according to the present invention. Cell types that can be used for isolation and culture include MDCK cells, hCK cells, VeroE6/TMPRSS2 cells, CHO cells, HEK-293 cells, BHK-21 cells, Sf9 cells, and Sf21 cells, but are not particularly limited thereto, and methods similar thereto are broadly encompassed.
本発明における別の態様の試料としては、拭き取り検査試料である。汚染経路の解明や施設環境等の汚染状況の把握には、ふき取り検査が有用である。本発明において、拭き取り検査とは、特に限定されるものでないが、例えば綿棒等で該当区画や設備等を拭き取り、水や緩衝液に溶出し、ポリエチレングリコール(PEG)沈澱などで濃縮した試料である。具体的な拭き取り検査の要領としては、「ふきとり検体のノロウイルス検査法の改良」(http://idsc.nih.go.jp/iasr/32/382/dj3824.html)などが例示されるが、特に限定はされるものではなく、これに準ずる方法が広く含まれる。拭き取り箇所の例としては、まな板や包丁、ふきん、食器などの調理器具類、冷蔵庫の取手やトイレ、浴室のドアノブ、洗面所、厨房、トイレ、浴室などの蛇口、調理者の手や指、浴室、トイレ、洗面、手すり、居室などの施設などが挙げられる。また、拭き取り検査ではないが、環境検査として、下水試料の濃縮試料にも適用できる。
Another example of a sample in the present invention is a swab test sample. Swab tests are useful for clarifying contamination routes and understanding the contamination status of facility environments, etc. In the present invention, swab tests are not particularly limited, but include, for example, samples obtained by wiping a relevant section or facility with a cotton swab or the like, eluting the sample in water or a buffer solution, and concentrating the sample using polyethylene glycol (PEG) precipitation or the like. Specific examples of swab test procedures include "Improved Norovirus Testing Method for Swab Specimens" (http://idsc.nih.go.jp/iasr/32/382/dj3824.html), but are not particularly limited thereto and include a wide range of methods similar thereto. Examples of areas that can be wiped include cooking utensils such as cutting boards, knives, dishcloths, and tableware, refrigerator handles, toilet and bathroom doorknobs, faucets in the washroom, kitchen, toilet, and bathroom, the hands and fingers of cooks, bathrooms, toilets, washbasins, handrails, living rooms, etc. Also, although not a wipe test, it can be applied to concentrated sewage samples as an environmental test.
本発明において、極性とは分子内に存在する電子的な偏りを指し、分子内の正電荷と負電荷の重心が一致しない分子を極性分子という。極性分子により構成された溶媒を極性溶媒という。極性溶媒の中でも、有機化合物により構成された極性有機溶媒は、核酸やタンパク質のような生体分子の高次構造を不安定化することができ、ウイルスの構造タンパク質の疎水結合などを弱め、キャプシド構造を不安定化するような効果を奏することが期待されるので好ましい。上述した通り、ウイルスに対する極性溶媒(特に、極性有機溶媒)によるキャプシド構造の不安定化効果は、ウイルスの種類によっても異なることが知られている。これはウイルスが保有するキャプシドタンパク質の性質の違いにより、疎水性結合などの強さが異なるからであると考えられる。
In the present invention, polarity refers to the electronic imbalance present within a molecule, and a molecule in which the center of gravity of the positive and negative charges within the molecule does not coincide is called a polar molecule. A solvent composed of polar molecules is called a polar solvent. Among polar solvents, polar organic solvents composed of organic compounds are preferred because they can destabilize the higher-order structure of biomolecules such as nucleic acids and proteins, weaken the hydrophobic bonds of viral structural proteins, and are expected to have the effect of destabilizing the capsid structure. As mentioned above, it is known that the destabilizing effect of polar solvents (especially polar organic solvents) on virus capsid structures varies depending on the type of virus. This is thought to be due to differences in the strength of hydrophobic bonds and other properties due to differences in the properties of the capsid proteins possessed by viruses.
前記極性溶媒として、具体的にはエタノール、メタノール、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、トリエチルアミン、ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、ピリジン等の極性有機溶媒:水等の極性無機溶媒が挙げられるがこれに限られるものではない。より確実に高い効果が発揮されるという観点から、好ましくは、極性有機溶媒を使用するのがよく、なかでもメタノール、トリエチルアミン、ジメチルスルホキシド、アセトンを使用することが好ましい。また、これら極性有機溶媒を2つ以上含む混合溶液であっても良いし、極性有機溶媒と極性無機溶媒の混合液であっても良い。該極性有機溶媒を使用する場合に、そのキャプシドタンパク質の変性剤としての効果も期待する場合の下限の濃度としては、極性有機溶媒や他の添加剤の種類にもよるが、キャプシドタンパク質が変性される濃度であれば特に限定されるものではな。また、ウイルスの種類によりキャプシドタンパク質が異なるため、極性溶媒(好ましくは、極性有機溶媒)の実効濃度は各ウイルス毎に異なっているが、通常は、試料と極性溶媒を含む試薬との混合液中における極性溶媒の終濃度(検体量に対する極性溶媒の実効濃度)が10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上、特に好ましくは50%以上である。この場合の極性溶媒の終濃度の上限値は、本発明の効果を阻害しない限り特に限定されないが、例えば100%未満、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは85%以下、特に好ましくは80%以下であり得る。
Specific examples of the polar solvent include polar organic solvents such as ethanol, methanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, triethylamine, dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, dimethyl sulfoxide, acetone, acetonitrile, ethanol, methanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, and pyridine; and polar inorganic solvents such as water, but are not limited thereto. From the viewpoint of more reliably exerting a high effect, it is preferable to use a polar organic solvent, and in particular, it is preferable to use methanol, triethylamine, dimethyl sulfoxide, and acetone. Furthermore, a mixed solution containing two or more of these polar organic solvents may be used, or a mixed solution of a polar organic solvent and a polar inorganic solvent may be used. When using such a polar organic solvent, the lower limit of its concentration, which is also expected to function as a denaturant for the capsid protein, is not particularly limited, although it depends on the type of polar organic solvent and other additives, as long as it is a concentration at which the capsid protein is denatured. Furthermore, since capsid proteins differ depending on the type of virus, the effective concentration of the polar solvent (preferably a polar organic solvent) differs for each virus, but typically the final concentration of the polar solvent in the mixture of the sample and the reagent containing the polar solvent (effective concentration of the polar solvent relative to the volume of the specimen) is 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more, even more preferably 30% or more, and particularly preferably 50% or more. In this case, the upper limit of the final concentration of the polar solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the effects of the present invention, but may be, for example, less than 100%, preferably 95% or less, more preferably 90% or less, even more preferably 85% or less, and particularly preferably 80% or less.
前記極性溶媒は、1種以上の界面活性剤、還元剤、キレート剤、金属塩と組み合わせて用いてもよいし、これらと組み合わせて使用しなくてもよい。ウイルスの検査方法では、事前に界面活性剤を含む前処理液でウイルスのエンベロープを破壊してから核酸増幅反応を行う場合がある。本発明では、このような界面活性剤を含む試薬を用いた前処理を行わなくても、試料中のエンベロープRNAウイルスを十分な感度で検出可能である。
The polar solvent may be used in combination with one or more surfactants, reducing agents, chelating agents, and metal salts, or may not be used in combination with these. In virus testing methods, the viral envelope may be destroyed in advance with a pretreatment solution containing a surfactant before a nucleic acid amplification reaction is performed. In the present invention, enveloped RNA viruses in a sample can be detected with sufficient sensitivity without pretreatment using a reagent containing such a surfactant.
前記極性溶媒のなかでも、極性有機溶媒は、通常はPCRの阻害剤としても知られる。そのため、前記極性有機溶媒の中でも、タンパク質の変性に必要な濃度とPCRへの持込み許容濃度の相違が小さいものを選択することで、極性有機溶媒、試料、1ステップRT-PCR反応液と順次添加することで、キャプシドタンパク質の変性から1ステップRT-PCR反応まで同一容器で、途中で容器を開閉することなく簡便に検出操作が進められる。このような極性有機溶媒の例として、特に好ましくはジメチルスルホキシドが挙げられる。例えば、ジメチルスルホキシド1μLと試料1μLを混合し、1ステップRT-PCR液48μLを加えた場合、反応液中に持ち込まれるジメチルスルホキシドの濃度は2%である。2%のジメチルスルホキシドはRT-PCR液に持ち込まれても許容される濃度である。更に後述の試験例の結果に示されるように、ジメチルスルホキシドの場合は、8%までRT-PCR液に持ち込まれても許容され得ることが分かっている。
Among the polar solvents, polar organic solvents are generally known to be inhibitors of PCR. Therefore, by selecting a polar organic solvent with a small difference between the concentration required for protein denaturation and the allowable concentration for carryover into PCR, the polar organic solvent, sample, and one-step RT-PCR reaction solution can be added sequentially, allowing for a simple detection procedure from capsid protein denaturation to the one-step RT-PCR reaction in the same container without opening and closing the container. A particularly preferred example of such a polar organic solvent is dimethyl sulfoxide. For example, when 1 μL of dimethyl sulfoxide and 1 μL of sample are mixed and 48 μL of one-step RT-PCR solution is added, the concentration of dimethyl sulfoxide carried over into the reaction solution is 2%. 2% dimethyl sulfoxide is an allowable concentration for carryover into the RT-PCR solution. Furthermore, as shown in the test example results described below, it has been found that up to 8% dimethyl sulfoxide can be carried over into the RT-PCR solution.
試料の移し替えまたは加熱処理工程の際には、反応容器の開閉作業が生じる。反応容器の開閉作業は煩雑化かつ作業時間を伸ばす原因となる。これに加えて、ウイルス含有検体の入った反応容器の開閉には、ウイルス及びウイルス由来RNAの飛散リスクが生じる。ウイルスの飛散は作業者の安全及び健康を脅かすものであると同時に、検査作業環境の汚染を意味する。飛散したRNAウイルスは作業場においてエアロゾル化するため、同時に検査している他のサンプルの汚染リスクおよび作業者の感染リスクが問題となっている。このため、蓋の開閉工程のないRT-PCRを用いたウイルスの存在の有無を検査方法は、作業の単純化以上の意義を持っている。
The sample transfer or heat treatment process requires the opening and closing of reaction vessels. The opening and closing of reaction vessels is cumbersome and increases the work time. In addition, opening and closing reaction vessels containing virus-containing samples poses a risk of scattering viruses and virus-derived RNA. Virus scattering threatens the safety and health of workers and also contaminates the testing environment. Since scattered RNA viruses become aerosolized in the workplace, there is a risk of contamination of other samples being tested simultaneously and an infection risk for workers. Therefore, a method for testing the presence or absence of viruses using RT-PCR, which does not require the opening and closing of a lid, is significant in more than just simplifying the work process.
前記混合液に添加される1ステップRT-PCR溶液は、(i)逆転写酵素およびDNAポリメラーゼを含むか、(ii)逆転写酵素活性を併せ持つDNAポリメラーゼであるを含む。(ii)逆転写活性を有するDNAポリメラーゼとしては、Tth DNAポリメラーゼやTaq DNAポリメラーゼなどを使用することが好ましい。一つの好ましい実施形態では、二種の酵素、例えば、逆転写酵素とDNAポリメラーゼの少なくとも2種類の酵素を使用することが好適である。
The one-step RT-PCR solution added to the mixture contains (i) a reverse transcriptase and a DNA polymerase, or (ii) a DNA polymerase that also has reverse transcriptase activity. (ii) As the DNA polymerase with reverse transcriptase activity, Tth DNA polymerase, Taq DNA polymerase, or the like is preferably used. In one preferred embodiment, it is suitable to use two types of enzymes, for example, at least two types of enzymes, a reverse transcriptase and a DNA polymerase.
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれる逆転写酵素(RT)の由来としては、RNAをDNAに変換できれば特に限定されないが、MMLV(Moloney Murine Leukemia Virus)-RT、AMV-RT(Avian Myeloblastosis Virus)、HIV-RT、RAV2-RT、EIAV-RT、カルボキシドサーマス・ハイドロゲノフォルマン(Carboxydothermus hydrogenoformam)DNAポリメラーゼ)やその変異体が例示される。特に好ましい例としては、モロニーマウス白血病ウイルス(MMRV)由来逆転写酵素(MMLV-RT)、トリ骨髄芽球症ウイルス(AMV)由来逆転写酵素(AMV-RT)、またはそれらの変異体が挙げられる。
The origin of the reverse transcriptase (RT) contained in the one-step RT-PCR reaction solution is not particularly limited as long as it can convert RNA to DNA, and examples thereof include Moloney Murine Leukemia Virus (MMLV)-RT, Avian Myeloblastosis Virus (AMV-RT), HIV-RT, RAV2-RT, EIAV-RT, and Carboxydothermus hydrogenoformam DNA polymerase, as well as mutants thereof. Particularly preferred examples include Moloney Murine Leukemia Virus (MMRV)-derived reverse transcriptase (MMLV-RT), avian myeloblastosis virus (AMV)-derived reverse transcriptase (AMV-RT), and mutants thereof.
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれるDNAポリメラーゼとしては、Taq、Tth,Bst,KOD,Pfu,Pwo、Tbr,Tfi,Tfl,Tma,Tne、Vent,DEEPVENTやこれらの変異体が挙げられるが、特に限定されない。より好ましくは、Taq、Tth又はこれらの変異体の使用である。特に好ましくはTth又はその変異体の使用である。さらに、非特異的反応抑制の効果を高めるため、抗DNAポリメラーゼ抗体との併用、あるいは化学修飾により熱不安定ブロック基のDNAポリメラーゼへ導入することで、逆転写反応の間、DNAポリメラーゼの酵素活性を抑制され、ホットスタートPCRへの適用ができることが好ましい。
Examples of DNA polymerases contained in the one-step RT-PCR reaction solution include, but are not limited to, Taq, Tth, Bst, KOD, Pfu, Pwo, Tbr, Tfi, Tfl, Tma, Tne, Vent, DEEPVENT, and mutants thereof. More preferably, Taq, Tth, or mutants thereof are used. Particularly preferably, Tth or mutants thereof are used. Furthermore, to enhance the effect of suppressing nonspecific reactions, it is preferable to use the DNA polymerase in combination with an anti-DNA polymerase antibody or to introduce a thermolabile blocking group into the DNA polymerase by chemical modification, thereby suppressing the enzymatic activity of the DNA polymerase during the reverse transcription reaction and enabling application to hot-start PCR.
本明細書において、逆転写酵素またはDNAポリメラーゼの変異体とは、その由来である野生型逆転写酵素または野生型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列に対して、例えば85%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上、なかでも好ましくは99%以上の配列同一性を有し、且つ、野生型逆転写酵素または野生型DNAポリメラーゼと同様にDNAを増幅する活性及び/又はRNAをcDNAに変換する活性を有するものをいう。ここで、アミノ酸配列の同一性を算出する方法としては、当該分野で公知の任意の手段で行うことができる。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができ、一例として、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/においてデフォルト(初期設定)のパラメータを用いることにより、アミノ酸配列の同一性を算出することが可能である。また、本発明に用いられ得る変異体は、その由来である野生型逆転写酵素または野生型DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入および/または付加(以下、これらを纏めて「変異」ともいう)したアミノ酸配列からなるポリペプチドであり、且つ、野生型逆転写酵素または野生型DNAポリメラーゼと同様にRNAをcDNAに変換する活性及び/又はDNAを増幅する活性を有するものであってもよい。ここで1又は数個とは、例えば、1~80個、好ましくは1~40個、よりこのましくは1~10個、さらに好ましくは1~5個、更により好ましくは1~3個であり得るが、特に限定されない。
As used herein, a reverse transcriptase or DNA polymerase mutant refers to a mutant that has, for example, 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, even more preferably 98% or more, and especially preferably 99% or more sequence identity to the amino acid sequence of the wild-type reverse transcriptase or wild-type DNA polymerase from which it is derived, and that has the activity of amplifying DNA and/or converting RNA to cDNA, similar to the wild-type reverse transcriptase or wild-type DNA polymerase. Here, the amino acid sequence identity can be calculated by any means known in the art. For example, it can be calculated using an analytical tool that is commercially available or available via telecommunications lines (Internet), such as the National Center for Biotechnology Information (NCBI) homology algorithm BLAST (Basic local alignment search tool) http://www.ncbi.nlm.nih. The amino acid sequence identity can be calculated by using default (initial setting) parameters in .gov/BLAST/. Furthermore, a mutant that can be used in the present invention is a polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids have been substituted, deleted, inserted, and/or added (hereinafter, these are collectively referred to as "mutations") in the amino acid sequence of the wild-type reverse transcriptase or wild-type DNA polymerase from which it is derived, and may have the activity of converting RNA to cDNA and/or the activity of amplifying DNA, similar to the wild-type reverse transcriptase or wild-type DNA polymerase. Here, "one or several" can be, for example, 1 to 80, preferably 1 to 40, more preferably 1 to 10, even more preferably 1 to 5, and even more preferably 1 to 3, but is not particularly limited thereto.
本発明に用いられる1ステップRT-PCR反応液には、逆転写酵素やDNAポリメラーゼの他、緩衝剤、適当な塩として、マグネシウム塩又はマンガン塩、デオキシヌクレオチド三リン酸、検出対象のウイルスRNAの検出対象領域に対応するプライマー対を含み、さらに必要に応じて添加剤を含んでいてもよい。
The one-step RT-PCR reaction solution used in the present invention contains, in addition to a reverse transcriptase and a DNA polymerase, a buffer, an appropriate salt such as a magnesium salt or a manganese salt, deoxynucleotide triphosphates, and a primer pair corresponding to the target region of the viral RNA to be detected, and may further contain additives as necessary.
本発明で使用される緩衝剤としては、特に限定されないが、トリス(Tris),トリシン(Tricine),ビスートリシン(Bis-Tricine),ビシン(Bicine)などが挙げられる。硫酸、塩酸、酢酸、リン酸などでpHを6~9、より好ましくはpH7~8に調整されたものである。また、添加する緩衝剤の濃度としては、10~200mM,より好ましくは20~150mMで使用される。この際、反応に適当なイオン条件とするために、塩溶液が加えられる。塩溶液としては、塩化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウムなどが挙げられる。
The buffer used in the present invention is not particularly limited, but examples thereof include Tris, Tricine, Bis-Tricine, and Bicine. The pH is adjusted to 6 to 9, more preferably 7 to 8, using sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, phosphoric acid, or the like. The concentration of the added buffer is 10 to 200 mM, more preferably 20 to 150 mM. In this case, a salt solution is added to achieve ionic conditions suitable for the reaction. Examples of the salt solution include potassium chloride, potassium acetate, potassium sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium acetate.
本発明で使用されるdNTPとしては、dATP,dCTP,dGTP,dTTPがそれぞれ0.1~0.5mM、最も一般的には0.2mM程度加えられる。dTTPの代わり及び/又は一部としてdUTPを使用することによって、クロスコンタミネーションに対する予防処置をとってもよい。マグネシウム塩としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、マンガン塩としては、塩化マンガン、硫酸マンガン、酢酸マンガンなどが例示され、1~10mM程度加えられることが好ましい。
The dNTPs used in the present invention include dATP, dCTP, dGTP, and dTTP, each added at 0.1 to 0.5 mM, most commonly about 0.2 mM. Preventive measures against cross-contamination may be taken by using dUTP instead of and/or as part of dTTP. Examples of magnesium salts include magnesium chloride, magnesium sulfate, and magnesium acetate, and examples of manganese salts include manganese chloride, manganese sulfate, and manganese acetate, and these are preferably added at about 1 to 10 mM.
さらに1ステップRT-PCR反応液に含まれる添加剤としては、アミノ酸におけるアミノ基に3個のメチル基を付加した構造を有する第4級アンモニウム塩(以下、「ベタイン様4級アンモニウム」という)、ウシ血清アルブミン、グリセロール、グリコールおよびゼラチンよりなる群から選択された少なくとも1つを含むことが好ましい。
Furthermore, the additive contained in the one-step RT-PCR reaction solution preferably includes at least one selected from the group consisting of a quaternary ammonium salt having a structure in which three methyl groups are added to the amino group of an amino acid (hereinafter referred to as "betaine-like quaternary ammonium"), bovine serum albumin, glycerol, glycol, and gelatin.
前記ベタイン様4級アンモニウム塩としては、ベタイン(トリメチルグリシン)、L-カルニチンなどが挙げられるが、アミノ酸におけるアミノ基に3個のメチル基を付加した構造を有する第4級アンモニウム塩であれば、特に限定されるものではない。ベタイン様4級アンモニウム塩が有する構造は分子内に安定な正、負の両電荷を持つ化合物で、界面活性剤のような性質を示し、ウイルス構造の不安定化を引き起こすものと考えられる。さらに、DNAポリメラーゼの核酸増幅を促進することが知られる。好ましい前記ベタイン様4級アンモニウム塩濃度は0.1M~2Mであり、より好ましくは0.2M~1.2Mである。
Examples of the betaine-like quaternary ammonium salt include betaine (trimethylglycine) and L-carnitine, but are not particularly limited as long as they are quaternary ammonium salts having a structure in which three methyl groups are added to the amino group of an amino acid. The structure of betaine-like quaternary ammonium salts is a compound with stable positive and negative charges within the molecule, which is thought to exhibit surfactant-like properties and cause destabilization of viral structure. Furthermore, they are known to promote nucleic acid amplification by DNA polymerase. The preferred concentration of the betaine-like quaternary ammonium salt is 0.1 M to 2 M, more preferably 0.2 M to 1.2 M.
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれるウシ血清アルブミンの添加量は、本発明の効果を奏する限り限定されないが、好ましくは少なくとも0.5mg/ml以上、より好ましくは少なくとも1mg/ml以上である。夾雑物の多い試料では、ウシ血清アルブミンの濃度が好ましくは2mg/ml以上、さらに好ましくは3mg/mg以上で、良好な検出が可能となる。
The amount of bovine serum albumin added to the one-step RT-PCR reaction solution is not limited as long as the effects of the present invention are achieved, but is preferably at least 0.5 mg/ml or more, more preferably at least 1 mg/ml or more. In samples containing many impurities, a bovine serum albumin concentration of preferably 2 mg/ml or more, more preferably 3 mg/ml or more, enables good detection.
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれるゼラチンは、ウシや豚などの動物の皮膚や骨、腱、あるいは魚の鱗や皮に由来し、PCR酵素の安定化に寄与すると考えられている。使用濃度としては、PCR増幅を安定化する一方で、蛍光検出を妨げない程度が好ましい。好ましくは1~5%、さらに好ましくは1~2%である。特にゼラチンの由来については限定されるものではないが、ウシや豚由来よりも魚由来のものの方が、ゼリー強度が低く、反応液のハンドリングがよい点で好ましい。
The gelatin contained in the one-step RT-PCR reaction solution is derived from the skin, bones, and tendons of animals such as cows and pigs, or the scales and skin of fish, and is thought to contribute to the stabilization of PCR enzymes. The concentration used is preferably a level that stabilizes PCR amplification while not interfering with fluorescence detection. It is preferably 1 to 5%, and more preferably 1 to 2%. While there are no particular limitations on the origin of gelatin, fish-derived gelatin is preferred over bovine or porcine-derived gelatin because it has a lower jelly strength and allows for easier handling of the reaction solution.
さらには、当該技術分野でRT-PCRを促進することが知られる物質と組み合わせて使用することもできる。本発明において有用な促進物質とは、例えば、グリセロール、ポリオール、プロテアーゼインヒビター、シングルストランド結合タンパク質(SSB)、T4遺伝子32タンパク質、tRNA、硫黄または酢酸含有化合物類、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ホルムアミド、アセトアミド、ベタイン、エクトイン、トレハロース、デキストラン、ポリビニルピロリドン(PVP),塩化テトラメチルアンモニウム(TMAC)、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、酢酸テトラメチルアンモニウム(TMAA)、ポリエチレングリコール、トリトンX-100(TritonX-100)、トリトンX-114(TritonX-114)、ツイーン20(Tween20),ノニデットP40、Briji58などが挙げられるが、これらに限定されない。さらに反応阻害を低減するように、エチレングリコール-ビス(2-アミノエチルエーテル)-N,N,N’,N’-四酢酸(EGTA)、1,2-ビス(o-アミノフェノキシ)エタン-N,N,N’,N’-四酢酸(BAPTA)のようなキレート剤を含んでいてもよい。
Furthermore, the RT-PCR promoter may be used in combination with a substance known in the art to promote RT-PCR. Examples of promoters useful in the present invention include, but are not limited to, glycerol, polyols, protease inhibitors, single-strand binding protein (SSB), T4 gene 32 protein, tRNA, sulfur- or acetic acid-containing compounds, glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, formamide, acetamide, betaine, ectoine, trehalose, dextran, polyvinylpyrrolidone (PVP), tetramethylammonium chloride (TMAC), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetramethylammonium acetate (TMAA), polyethylene glycol, Triton X-100, Triton X-114, Tween 20, Nonidet P40, and Briji 58. Furthermore, to reduce reaction inhibition, a chelating agent such as ethylene glycol-bis(2-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid (EGTA) or 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid (BAPTA) may be contained.
本発明に用いられるプライマー対としては、検出対象のRNAウイルスの検出領域に対応するプライマー対であり、一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である2種一対のプライマーが挙げられる。また、別の態様として、上記プライマーが2対以上含まれる、いわゆるマルチプレックスPCRも挙げられる。さらに、ターゲットとする核酸が亜型からなる場合、縮重プライマーを含んでもよい。本発明でエンベロープRNAウイルスの1種であるコロナウイルス(SARS-nCOV-2)を検出する場合、プライマー対の例としては、国立感染症研究所が発表している「病原体検出マニュアル2019-nCoV」に記載の配列(配列番号1から6)が挙げられ、本発明においても好適に使用することができるが、これに限るものではない。前記記載のプライマー配列では、配列番号1と2および配列番号4と5によりSARS-nCOV-2のヌクレオカプシドタンパク質(N)領域を検出する。SARS-nCOV-2をはじめとするコロナウイルスの検出においては、ヌクレオカプシド(N)領域、エンベロープタンパク質(E)領域、スパイクタンパク質(S)領域、RNA-dependent RNA polymerase(RdRp)領域、Open Reading Frame(ORF)領域等の遺伝子を検出の対象とすることができるが、特にこれに限るものではない。使用するプライマーの濃度としては、RT-PCR反応液全体に対して、フォワードプライマーの濃度が0.1μM以上3μM以下であり、かつ前記リバースプライマーの濃度が0.1μM以上3μM以下であることが好ましい。より好ましくは、フォワードプライマーの濃度が0.1μM以上2μM以下であり、かつ前記リバースプライマーの濃度が0.5μM以上2μM以下である。
The primer pair used in the present invention is a primer pair corresponding to the detection region of the RNA virus to be detected, and includes two pairs of primers, one of which is complementary to the DNA extension product of the other primer. Another embodiment includes so-called multiplex PCR, in which two or more pairs of the above primers are included. Furthermore, if the target nucleic acid consists of a subtype, a degenerate primer may be included. When detecting coronavirus (SARS-nCOV-2), a type of enveloped RNA virus, in the present invention, examples of primer pairs include the sequences (SEQ ID NOS: 1 to 6) described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV" published by the National Institute of Infectious Diseases, and these sequences can also be suitably used in the present invention, but are not limited thereto. Among the primer sequences described above, SEQ ID NOS: 1 and 2 and SEQ ID NOS: 4 and 5 are used to detect the nucleocapsid protein (N) region of SARS-nCOV-2. In detecting coronaviruses such as SARS-nCOV-2, genes such as the nucleocapsid (N) region, envelope protein (E) region, spike protein (S) region, RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) region, and open reading frame (ORF) region can be detected, but are not limited to these. The concentrations of the primers used are preferably such that the forward primer concentration is 0.1 μM to 3 μM and the reverse primer concentration is 0.1 μM to 3 μM relative to the total RT-PCR reaction solution. More preferably, the forward primer concentration is 0.1 μM to 2 μM and the reverse primer concentration is 0.5 μM to 2 μM.
本発明は、別の態様としては、さらに、少なくとも1種類の標識されたハイブリダイゼーションプローブまたは2本鎖DNA結合蛍光化合物を含む検出方法である。これによって、増幅産物の分析を通常の電気泳動ではなく、蛍光シグナルのモニタリングで監視することができ、解析労力が低減される。さらには、反応容器を開放する必要がなく、コンタミネーションのリスク低減が可能である。ウイルスのサブタイプに対応する、それぞれのハイブリダイゼーションプローブを異なる蛍光色素で標識することによって、ウイルスのサブタイプを識別することも可能である。
Another aspect of the present invention is a detection method further comprising at least one labeled hybridization probe or double-stranded DNA-binding fluorescent compound. This allows the analysis of amplification products to be monitored by monitoring fluorescent signals rather than by conventional electrophoresis, reducing analytical labor. Furthermore, there is no need to open the reaction vessel, reducing the risk of contamination. It is also possible to identify virus subtypes by labeling each hybridization probe corresponding to a virus subtype with a different fluorescent dye.
2本鎖DNA結合蛍光化合物としては、例えば、SYBR(登録商標) Green I,SYBR(登録商標) Gold、SYTO-9、SYTP-13、SYTO-82(Life Technologies),EvaGreen(登録商標;Biotium)、LCGreen(Idaho),LightCycler(登録商標) 480 ResoLight(Roche Applied Science)などが挙げられる。
Examples of double-stranded DNA-binding fluorescent compounds include SYBR (registered trademark) Green I, SYBR (registered trademark) Gold, SYTO-9, SYTP-13, SYTO-82 (Life Technologies), EvaGreen (registered trademark; Biotium), LCGreen (Idaho), and LightCycler (registered trademark) 480 ResoLight (Roche Applied Science).
本発明において用いられるハイブリダイゼーションプローブとしては、例えば、TaqMan加水分解プローブ(米国特許第5,210,015号公報、米国特許第5,538,848号公報、米国特許第5,487,972号公報、米国特許第5,804,375号公報)、モレキュラービーコン(米国特許第5,118,801号公報)、FRETハイブリダイゼーションプローブ(国際公開第97/46707号パンフレット,国際公開第97/46712号パンフレット,国際公開第97/46714号パンフレット)などが挙げられる。コロナウイルス検出用のプローブの塩基配列としては、国立感染症研究所が発表している「病原体検出マニュアル2019-nCoV 」に記載の配列(配列番号3および6)が挙げられ、本発明においても好適に使用することができるが、これに限るものではない。前記記載のプローブ配列ではSARS-nCOV-2のN領域を検出する。さらに、ターゲットとする核酸が亜型からなる場合、縮重配列を含んでもよい。SARS-nCOV-2をはじめとするコロナウイルスの検出においては、N領域、E領域、S領域、RdRp領域、ORF領域等の遺伝子を検出の対象とすることができるが、特にこれに限るものではない。蛍光標識プローブの濃度としては、0.01μM以上1.0μM以下であることが好ましい。より好ましくは、0.013μM以上0.75μM以下であり、更に好ましくは、0.02μM以上0.5μM以下である。
Examples of hybridization probes used in the present invention include TaqMan hydrolysis probes (U.S. Pat. Nos. 5,210,015, 5,538,848, 5,487,972, and 5,804,375), molecular beacons (U.S. Pat. No. 5,118,801), and FRET hybridization probes (WO 97/46707, WO 97/46712, and WO 97/46714). Examples of the base sequence of a coronavirus detection probe include the sequences (SEQ ID NOS: 3 and 6) described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV" published by the National Institute of Infectious Diseases, and these sequences are suitable for use in the present invention, but are not limited thereto. The probe sequences described above detect the N region of SARS-nCOV-2. Furthermore, when the target nucleic acid is a subtype, it may contain a degenerate sequence. In detecting coronaviruses such as SARS-nCOV-2, genes in the N region, E region, S region, RdRp region, and ORF region can be detected, but are not limited to these. The concentration of the fluorescently labeled probe is preferably 0.01 μM or more and 1.0 μM or less, more preferably 0.013 μM or more and 0.75 μM or less, and even more preferably 0.02 μM or more and 0.5 μM or less.
本発明の別の一態様は、試料中のウイルスRNAの検査用キットであって、極性溶媒を含む前処理液(好ましくは極性有機溶媒を含む前処理液)、並びに逆転写酵素およびDNAポリメラーゼ(あるいは逆転写活性を有するDNAポリメラーゼ)、1ステップRT-PCR反応液を含むことを特徴とするエンベロープRNAウイルスの検査用キットである。本発明のウイルスの検査用キットは、少なくとも極性溶媒を含む試薬、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、および1ステップRT-PCR反応液を含む。ここで、極性溶媒は、使用時に試料と極性溶媒を含む試薬とを混合したとき、その混合液中における極性溶媒の終濃度が20%以上となるように調整して配合されていることが好ましい。また、極性溶媒を含む試薬は、界面活性剤を含まない試薬であってもよい。1ステップRT-PCR反応液には、ベタイン様4級アンモニウム塩、ウシ血清アルブミン、グリセロール、グリコールおよびゼラチンのうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。検出対象のRNAウイルスの検出領域に対応するプライマー対、さらには検出対象のRNAウイルスの検出領域に対応するハイブリダイゼーションプローブを含むことが好ましい。
Another aspect of the present invention is a kit for testing for viral RNA in a sample, specifically for enveloped RNA viruses, comprising a pretreatment solution containing a polar solvent (preferably a pretreatment solution containing a polar organic solvent), a reverse transcriptase and a DNA polymerase (or a DNA polymerase with reverse transcription activity), and a one-step RT-PCR reaction solution. The virus testing kit of the present invention comprises at least a reagent containing a polar solvent, a reverse transcriptase, a DNA polymerase, and a one-step RT-PCR reaction solution. The polar solvent is preferably formulated so that when the sample and the reagent containing the polar solvent are mixed during use, the final concentration of the polar solvent in the resulting mixture is 20% or higher. The reagent containing the polar solvent may also be a surfactant-free reagent. The one-step RT-PCR reaction solution preferably contains at least one of a betaine-like quaternary ammonium salt, bovine serum albumin, glycerol, glycol, and gelatin. It is preferable that the one-step RT-PCR reaction solution contains a primer pair corresponding to the detection region of the target RNA virus, and a hybridization probe corresponding to the detection region of the target RNA virus.
本発明の前記ウイルス検査用キットは、核酸の分離精製処理を行っていない試料からエンベロープを持つウイルスの有無を検査するために用いることができる。このような本発明のウイルス検査用キットは、任意のエンベローブを持つウイルスの検査に使用できるが、好ましくは、コロナウイルスの検査用キットとして用いられ、より好ましくはSARS(重症急性呼吸器症候群)コロナウイルス、MERS(中東呼吸器症候群)コロナウイルス、SARS-nCOV-2の検査用キットとして用いられ得る。
The virus test kit of the present invention can be used to test for the presence or absence of an enveloped virus in a sample that has not been subjected to nucleic acid isolation and purification treatment. Such a virus test kit of the present invention can be used to test for any enveloped virus, but is preferably used as a test kit for coronaviruses, and more preferably used as a test kit for SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) coronavirus, MERS (Middle East Respiratory Syndrome) coronavirus, and SARS-nCOV-2.
以下、実施例をもって、本発明を具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
The present invention will be specifically described below with reference to examples, although the present invention is not limited to the following examples.
試験例1.有機溶媒の持ち込み量の検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、反応液中のコロナウイルスRNAを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(45μL)
条件1.N領域1
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM N_Sarbeco_F1(プライマー、配列番号1):3μL
10μM N_Sarbeco_R1(プライマー、配列番号2):4μL
10μM N_Sarbeco_P1(プローブ、配列番号3):1μL
RNAse freewater:2μL
条件2.N領域2
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):2.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):3.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse freewater:3μL
(2)鋳型RNAの添加
100% ジメチルスルホキシド1~4μLに、コロナウイルスN1 RNAまたはN2 RNA(日本遺伝子研究所)を最終濃度5000コピー/反応~50コピー/反応となるように1μLを混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液45μLを添加して、50μL反応系となるようにRNAse free waterを添加し、RT-PCRを実施した。
(3)RT-PCR反応条件
これをRoche製Light Cycler 96を使用して、以下の温度サイクルでリアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(4)結果
測定結果は、Roche製Light Cycler 96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、全ての条件において、N領域1およびN領域2の50コピー/反応までの検出を確認した。ジメチルスルホキシドの持ち込みは、終濃度8%までは許容されることを確認した。
Test Example 1: Examination of the amount of organic solvent brought in
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the basic composition shown below, coronavirus RNA in the reaction solution was detected by one-step RT-PCR. All components other than the primers and probe were included in the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (45 μL)
Condition 1. N area 1
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM N_Sarbeco_F1 (primer, SEQ ID NO: 1): 3 μL
10 μM N_Sarbeco_R1 (primer, SEQ ID NO: 2): 4 μL
10 μM N_Sarbeco_P1 (probe, SEQ ID NO: 3): 1 μL
RNAse free water: 2μL
Condition 2. N area 2
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 2.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 3.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 3μL
(2) Addition of template RNA
1 μL of coronavirus N1 RNA or N2 RNA (Nihon Gene Research Institute) was mixed with 1 to 4 μL of 100% dimethyl sulfoxide to give a final concentration of 5,000 to 50 copies/reaction, and 45 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added. RNAse-free water was added to make the reaction system 50 μL, and RT-PCR was performed.
(3) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to real-time PCR reaction using a Roche Light Cycler 96 under the following temperature cycles.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(4) Results
The measurement results were calculated using Roche Light Cycler 96 analysis software to calculate Ct values. As a result, detection of up to 50 copies/reaction of N region 1 and N region 2 was confirmed under all conditions. It was confirmed that dimethyl sulfoxide can be introduced up to a final concentration of 8%.
試験例2.陰性糞便懸濁液存在下での検出検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、反応液中のコロナウイルスRNAを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(45μL)
条件1.N領域1
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM N_Sarbeco_F1(プライマー、配列番号1):3μL
10μM N_Sarbeco_R1(プライマー、配列番号2):4μL
10μM N_Sarbeco_P1(プローブ、配列番号3):1μL
RNAse freewater:2μL
条件2.N領域2
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):2.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):3.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse freewater:3μL
(2)陰性糞便懸濁液の前処理
100% ジメチルスルホキシド3μLに、陰性糞便懸濁液N=24種類1μLを添加して混合した。
(3)前処理済陰性便懸濁液と鋳型RNAの添加
前処理済陰性糞便懸濁液4μLに、コロナウイルスN1 RNAまたはN2 RNA(日本遺伝子研究所)を最終濃度50コピー/反応となるように1μLを混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液45μLを添加して、50μL反応系としてRT-PCRを実施した。なお、ここまでの作業はすべて同一容器内において実施し、RT-PCR反応液を添加後に容器を密閉してから一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を行った。
(4)RT-PCR反応条件
これをRoche製Light Cycler 96を使用して、以下の温度サイクルで
リアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(5)結果
測定結果は、Roche製Light Cycler 96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、全ての条件において、N領域1およびN領域2の50コピー/反応の検出を確認した。本試験結果から、事前に核酸の分離精製処理を行わずRT-PCR反応を阻害する夾雑物を含む試料をそのまま用いても、1ステップRT-PCR反応によって十分な感度でSARS-nCOV-2を検出できることが示された。
Test Example 2. Detection study in the presence of negative fecal suspension
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the basic composition shown below, coronavirus RNA in the reaction solution was detected by one-step RT-PCR. All components other than the primers and probe were included in the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (45 μL)
Condition 1. N area 1
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM N_Sarbeco_F1 (primer, SEQ ID NO: 1): 3 μL
10 μM N_Sarbeco_R1 (primer, SEQ ID NO: 2): 4 μL
10 μM N_Sarbeco_P1 (probe, SEQ ID NO: 3): 1 μL
RNAse free water: 2μL
Condition 2. N area 2
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 2.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 3.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 3μL
(2) Pretreatment of negative fecal suspension
1 μL of each of the 24 types of negative fecal suspensions was added to 3 μL of 100% dimethyl sulfoxide and mixed.
(3) Addition of pretreated negative stool suspension and template RNA
4 μL of the pretreated negative fecal suspension was mixed with 1 μL of coronavirus N1 RNA or N2 RNA (Nihon Gene Research Institute) to give a final concentration of 50 copies/reaction, and 45 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added to perform RT-PCR in a 50 μL reaction system. Note that all of the steps up to this point were carried out in the same container, and after adding the RT-PCR reaction solution, the container was sealed and the one-step RT-PCR reaction was carried out without opening or closing the lid.
(4) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to the following temperature cycles using a Roche Light Cycler 96:
Real-time PCR reactions were performed.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(5) Results
The Ct values of the measurement results were calculated using Roche's Light Cycler 96 analysis software. As a result, detection of 50 copies/reaction of N region 1 and N region 2 was confirmed under all conditions. The test results demonstrated that SARS-nCOV-2 can be detected with sufficient sensitivity by a one-step RT-PCR reaction, even when samples containing impurities that inhibit the RT-PCR reaction are used as is without prior nucleic acid separation and purification treatment.
試験例3.陰性糞便懸濁液量の検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、反応液中のコロナウイルスRNAを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(42μL)
条件1.N領域1
反応液:30μL
酵素液:5μL
20μM N_Sarbeco_F1(プライマー、配列番号1):1.5μL
20μM N_Sarbeco_R1(プライマー、配列番号2):2μL
10μM N_Sarbeco_P1(プローブ、配列番号3):1μL
RNAse freewater:2.5μL
条件2.N領域2
反応液:30μL
酵素液:5μL
20μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):1.25μL
20μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):1.75μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse freewater:3μL
(2)陰性糞便懸濁液の前処理
100% ジメチルスルホキシド3μLに、陰性糞便懸濁液1μL~5μLを添加して混合した。
(3)前処理済陰性便懸濁液と鋳型RNAの添加
前処理済陰性糞便懸濁液に、コロナウイルスN1 RNAまたはN2 RNA(日本遺伝子研究所)を最終濃度5000~50コピー/反応となるように1μLを混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液42μLを添加後、50μL反応系となるようにRNAse free waterを添加してRT-PCRを実施した。そして、ここまでの作業はすべて同一容器内において実施し、RT-PCR反応液を添加後に容器を密閉してから一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を行った。
(4)RT-PCR反応条件
これをRoche製Light Cycler 96を使用して、以下の温度サイクルでリアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(5)結果
測定結果は、Roche製Light Cycler 96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、全ての条件において、N領域1およびN領域2の50コピー/反応までの検出を確認した。本試験結果から、事前に核酸の分離精製処理を行わずRT-PCR反応を阻害する夾雑物を多量に含む試料をそのまま用いても、1ステップRT-PCR反応によって十分な感度でSARS-nCOV-2を検出できることが示された。
Test Example 3. Examination of the amount of negative fecal suspension
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the basic composition shown below, coronavirus RNA in the reaction solution was detected by one-step RT-PCR. All components other than the primers and probe were included in the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (42 μL)
Condition 1. N area 1
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
20 μM N_Sarbeco_F1 (primer, SEQ ID NO: 1): 1.5 μL
20 μM N_Sarbeco_R1 (primer, SEQ ID NO: 2): 2 μL
10 μM N_Sarbeco_P1 (probe, SEQ ID NO: 3): 1 μL
RNAse free water: 2.5μL
Condition 2. N area 2
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
20 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 1.25 μL
20 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 1.75 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 3μL
(2) Pretreatment of negative fecal suspension
1 μL to 5 μL of the negative fecal suspension was added to 3 μL of 100% dimethyl sulfoxide and mixed.
(3) Addition of pretreated negative stool suspension and template RNA
1 μL of coronavirus N1 RNA or N2 RNA (Nihon Gene Research Institute) was mixed with the pretreated negative fecal suspension to a final concentration of 5,000 to 50 copies/reaction, and 42 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added. Then, RNAse-free water was added to make the reaction system 50 μL, and RT-PCR was performed. All of the above steps were carried out in the same container, and after adding the RT-PCR reaction solution, the container was sealed and the one-step RT-PCR reaction was carried out without opening or closing the lid.
(4) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to real-time PCR reaction using a Roche Light Cycler 96 under the following temperature cycles.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(5) Results
The measurement results were calculated using Roche Light Cycler 96 analysis software to calculate Ct values. As a result, detection of up to 50 copies/reaction of N region 1 and N region 2 was confirmed under all conditions. The test results demonstrated that SARS-nCOV-2 can be detected with sufficient sensitivity by a one-step RT-PCR reaction, even when samples containing large amounts of impurities that inhibit RT-PCR reactions are used as is, without prior nucleic acid separation and purification.
試験例4.その他の生体由来検体存在下での検出検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、反応液中のコロナウイルスRNAを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(45μL)
条件1.N領域1
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM N_Sarbeco_F1(プライマー、配列番号1):3μL
10μM N_Sarbeco_R1(プライマー、配列番号2):4μL
10μM N_Sarbeco_P1(プローブ、配列番号3):1μL
RNAse freewater:2μL
条件2.N領域2
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):2.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):3.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse freewater:3μL
(2)各検体の前処理
100% ジメチルスルホキシド3μLに、咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、喀痰処理液、細胞培養用培地をそれぞれ1μLを添加して混合した。各検体は以下の方法で調製した。細胞培養培地はD-MEM(サーモフィッシャーサイエンティフィック)+5%ウシ胎児血清(FBS)(サーモフィッシャーサイエンティフィック)を使用した。咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液は、該当箇所をスワブに採取後UTMウイルス輸送用培地(コパン)に懸濁したものを利用した。喀痰処理液に関しては、10%ジチオスレイトールと等量混合し室温で15分間静置したものを利用した。
(3)前処理済各検体と鋳型RNAの添加
前処理済の各検体4μLに、コロナウイルスN1 RNAまたはN2 RNA(日本遺伝子研究所)を最終濃度50コピー/反応となるように1μLを混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液45μLを添加して、50μL反応系としてRT-PCRを実施した。なお、ここまでの作業はすべて同一容器内において実施し、RT-PCR反応液を添加後に容器を密閉してから一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を行った。
(4)RT-PCR反応条件
これをRoche製Light Cycler 96を使用して、以下の温度サイクルでリアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(5)結果
測定結果は、Roche製Light Cycler 96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、全ての条件において、N領域1およびN領域2の50コピー/反応の検出を確認した。本試験結果から、様々な生体由来の試料を用いる場合でも、事前に核酸の分離精製処理を行わずRT-PCR反応を阻害する夾雑物を多量に含む試料をそのまま用いて、1ステップRT-PCR反応によって十分な感度でSARS-nCOV-2を検出できることが示された。
Test Example 4. Detection in the presence of other biological samples
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the basic composition shown below, coronavirus RNA in the reaction solution was detected by one-step RT-PCR. All components other than the primers and probe were included in the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (45 μL)
Condition 1. N area 1
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM N_Sarbeco_F1 (primer, SEQ ID NO: 1): 3 μL
10 μM N_Sarbeco_R1 (primer, SEQ ID NO: 2): 4 μL
10 μM N_Sarbeco_P1 (probe, SEQ ID NO: 3): 1 μL
RNAse free water: 2μL
Condition 2. N area 2
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 2.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 3.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 3μL
(2) Pretreatment of each specimen
1 μL each of throat swab, nasal swab, sputum treatment, and cell culture medium was added to 3 μL of 100% dimethyl sulfoxide and mixed. Each sample was prepared as follows. Cell culture medium was D-MEM (Thermo Fisher Scientific) + 5% fetal bovine serum (FBS) (Thermo Fisher Scientific). For throat swab and nasal swab, the relevant areas were swabbed and suspended in UTM virus transport medium (Copan). For sputum treatment, an equal volume of 10% dithiothreitol was mixed and left to stand at room temperature for 15 minutes.
(3) Addition of pretreated samples and template RNA
4 μL of each pretreated sample was mixed with 1 μL of coronavirus N1 RNA or N2 RNA (Nihon Gene Research Institute) to a final concentration of 50 copies/reaction, and 45 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added to perform RT-PCR in a 50 μL reaction system. Note that all of the steps up to this point were performed in the same container, and after adding the RT-PCR reaction solution, the container was sealed and the one-step RT-PCR reaction was performed without opening or closing the lid.
(4) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to real-time PCR reaction using a Roche Light Cycler 96 under the following temperature cycles.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(5) Results
The measurement results were calculated using Roche Light Cycler 96 analysis software to calculate Ct values. As a result, detection of 50 copies/reaction of N region 1 and N region 2 was confirmed under all conditions. The results of this test demonstrated that even when using samples derived from various living organisms, SARS-nCOV-2 can be detected with sufficient sensitivity by a one-step RT-PCR reaction without prior nucleic acid separation and purification treatment, even when samples containing large amounts of impurities that inhibit RT-PCR are used as is.
試験例5.不活性化ウイルスの検出検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、反応液中の不活化されたSARS-CoV-2ウイルスを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出 Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV 」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(48μL)
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):2.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):3.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse free water:6μL
(2)不活化ウイルスの前処理
100% ジメチルスルホキシド 1μLに、10コピー/μLとなるように調製した不活化SARS-nCOV-2ウイルス(Inactivated SARS-CoV-2(2019-nCoV/USA-WA1/2020)(ATCC))を1μL混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液48μLを添加して、50μL反応系としてRT-PCRを実施した。なお、ここまでの作業はすべて同一容器内において実施し、RT-PCR反応液を添加後に容器を密閉してから一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を行った。
(3)RT-PCR反応条件
これをBio-Rad製CFX96 DEEP WELLを使用して、以下の温度サイクルでリアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(4)結果
測定結果は、Bio-Rad製CFX96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、ジメチルスルホキシドにて前処理を行った条件において、SARS-nCOV-2ウイルスの検出が可能となることを確認した。
Test Example 5. Detection of inactivated viruses
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the composition shown below as the basic composition, inactivated SARS-CoV-2 virus in the reaction solution was detected in one-step RT-PCR. All materials used, except for the primers and probe, were included with the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (48 μL)
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 2.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 3.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 6μL
(2) Pretreatment of inactivated viruses
1 μL of inactivated SARS-nCoV-2 virus (Inactivated SARS-CoV-2 (2019-nCoV/USA-WA1/2020) (ATCC)) prepared to a concentration of 10 copies/μL was mixed with 1 μL of 100% dimethyl sulfoxide, and 48 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added to perform RT-PCR in a 50 μL reaction system. Note that all of the operations up to this point were carried out in the same container, and after adding the RT-PCR reaction solution, the container was sealed and the one-step RT-PCR reaction was carried out without opening or closing the lid even once.
(3) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to real-time PCR reaction using Bio-Rad CFX96 DEEP WELL under the following temperature cycle.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(4) Results
The Ct values of the measurement results were calculated using Bio-Rad's CFX96 analysis software. As a result, it was confirmed that SARS-nCOV-2 virus could be detected under conditions where pretreatment with dimethyl sulfoxide was performed.
試験例6.検体存在下における不活性化ウイルスの検出検討
(1)反応液の調製
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、1ステップRT-PCRにおいて、各種検体存在下での反応液中の不活化されたSARS-CoV-2ウイルスを検出した。プライマーおよびプローブ以外に関しては、(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出 Quick Step-(東洋紡)添付品)を用いた。また、プライマーおよびプローブは「病原体検出マニュアル2019-nCoV 」に記載の配列を使用し、プローブは蛍光標識としてFAM、消光基としてBHQ1(Black hole quencher)を修飾したものを使用した。
RT-PCR反応液(46μL)
反応液:30μL
酵素液:5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_F2(プライマー、配列番号4):2.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_R2(プライマー、配列番号5):3.5μL
10μM NIID_2019-nCOV_N_P2(プローブ、配列番号6):1μL
RNAse free water:4μL
(2)検体存在下における不活化ウイルスの前処理
100% ジメチルスルホキシド 2μLに、25コピー/μLとなるように調製した不活化SARS-nCOV-2ウイルス(Inactivated SARS-CoV-2(2019-nCoV/USA-WA1/2020)(ATCC))を1μLと、唾液、咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液、糞便懸濁液上清、細胞培養用培地をそれぞれ1μL添加して混合し、ただちに(1)にて調製したRT-PCR反応液46μLを添加して、50μL反応系としてRT-PCRを実施した。なお、ここまでの作業はすべて同一容器内において実施し、RT-PCR反応液を添加後に容器を密閉してから一度もフタを開閉することなく1ステップRT-PCR反応を行った。なお、各検体は以下のようにして調製した。唾液はプラスチック容器に直接採取後、唾液100μLとPBS100μLを等量混合し、その後、遠心分離(15000rpm、5分間)して上清を回収し、検体とした。咽頭ぬぐい液、鼻腔ぬぐい液は、該当箇所からスワブを用いて採取し、UTMウイルス輸送用培地(コパン)に懸濁したものを利用した。糞便懸濁液上清は、糞便を滅菌水にて懸濁して10%糞便懸濁液を調製し、遠心分離(15000rpm、5分間)後の上清回収したものを利用した。細胞培養用培地は、D-MEM培地に10%非働化済FBSを添加したものを利用した。前処理液の陰性対照は2μLのRNAse free waterとした。
(3)RT-PCR反応条件
これをBio-Rad製CFX96 DEEP WELLを使用して、以下の温度サイクルでリアルタイムPCR反応を実施した。
42℃ 10分(逆転写条件)
95℃ 1分 (熱変性)
98℃ 15秒-55℃ 15秒-60℃ 45秒 50サイクル(PCR-蛍光読み取り)
(4)結果
測定結果は、Bio-Rad製CFX96解析ソフトウェアにてCt値を算出した。結果、各種検体の存在下においてもジメチルスルホキシドにて前処理を行うことで、SARS-nCOV-2ウイルスの検出が可能となることを確認した。
Test Example 6. Detection of inactivated viruses in the presence of a sample
(1) Preparation of reaction solution
Using the reaction solution with the composition shown below as the basic composition, inactivated SARS-CoV-2 virus was detected in the reaction solution in the presence of various specimens in one-step RT-PCR. All materials used, except for the primers and probe, were included with the Norovirus Detection Kit G1/G2 - High-Speed Probe Detection Quick Step (Toyobo). The primers and probe sequences used were those described in the "Pathogen Detection Manual 2019-nCoV," and the probe was modified with FAM as the fluorescent label and BHQ1 (black hole quencher) as the quencher.
RT-PCR reaction solution (46 μL)
Reaction solution: 30 μL
Enzyme solution: 5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_F2 (primer, SEQ ID NO: 4): 2.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_R2 (primer, SEQ ID NO: 5): 3.5 μL
10 μM NIID_2019-nCOV_N_P2 (probe, SEQ ID NO: 6): 1 μL
RNAse free water: 4μL
(2) Pretreatment of inactivated virus in the presence of a sample
1 μL of inactivated SARS-nCoV-2 virus (Inactivated SARS-CoV-2 (2019-nCoV/USA-WA1/2020) (ATCC)) prepared to 25 copies/μL, 1 μL each of saliva, throat swab, nasal swab, fecal suspension supernatant, and cell culture medium were added to 2 μL of 100% dimethyl sulfoxide and mixed. 46 μL of the RT-PCR reaction solution prepared in (1) was immediately added, and RT-PCR was performed in a 50 μL reaction system. Note that all operations up to this point were performed in the same container, and after adding the RT-PCR reaction solution, the container was sealed and the one-step RT-PCR reaction was performed without opening or closing the lid even once. Note that each sample was prepared as follows. Saliva was collected directly into a plastic container, and 100 μL of saliva was mixed with 100 μL of PBS in equal volumes. The mixture was then centrifuged (15,000 rpm, 5 minutes) to recover the supernatant, which served as the specimen. Throat and nasal swabs were collected from the appropriate sites using swabs and suspended in UTM virus transport medium (Copan). Fecal suspension supernatant was prepared by suspending feces in sterile water to prepare a 10% fecal suspension, followed by centrifugation (15,000 rpm, 5 minutes), and the supernatant was recovered. D-MEM medium supplemented with 10% heat-inactivated FBS was used as the cell culture medium. The negative control for the pretreatment solution was 2 μL of RNAse-free water.
(3) RT-PCR reaction conditions
This was subjected to real-time PCR reaction using Bio-Rad CFX96 DEEP WELL under the following temperature cycle.
42°C 10 minutes (reverse transcription conditions)
95℃ 1 minute (thermal denaturation)
98°C 15 seconds - 55°C 15 seconds - 60°C 45 seconds 50 cycles (PCR - fluorescence reading)
(4) Results
The Ct values of the measurement results were calculated using Bio-Rad's CFX96 analysis software. As a result, it was confirmed that SARS-nCOV-2 virus can be detected by pretreatment with dimethyl sulfoxide even in the presence of various specimens.
本発明は、分子生物学研究、さらに臨床検査や食品衛生管理などを目的とした検査において、好適に用いられる。
The present invention is suitable for use in molecular biology research, as well as in tests for the purposes of clinical testing and food hygiene control.
Claims (24)
(1)核酸の分離精製処理を行っていない試料とジメチルスルホキシドを含む試薬とを混合する工程、
(2)前記混合液に、(i)逆転写酵素およびDNAポリメラーゼまたは(ii)逆転写活性を有するDNAポリメラーゼを含む1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、
(3)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応を実施する工程を含み、
前記工程(1)~(3)が同一容器で行われることを特徴とする検査方法。 A method for detecting an enveloped RNA virus in a sample, comprising the steps of:
(1) mixing a sample that has not been subjected to nucleic acid separation and purification treatment with a reagent containing dimethyl sulfoxide ;
(2) adding to the mixture a one-step RT-PCR reaction solution containing (i) a reverse transcriptase and a DNA polymerase or (ii) a DNA polymerase having reverse transcription activity;
(3) sealing the reaction vessel and then carrying out a one-step RT-PCR reaction ;
An inspection method characterized in that the steps (1) to (3) are performed in the same container.
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| BRUCE E. A. et al.,RT-qPCR detection of SARS-CoV-2 RNA from patient nasopharyngeal swab using Qiagen RNeasy kits or dir,bioRxiv,2020年03月21日,doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.20.001008 |
| CHOMCZYNSKI P. et al.,Alkaline polyethylene glycol-based method for direc PCR from bacteria, eukaryotic tissue samples, an,BioTechniques,2006年,40,p.454-458 |
| HILLER T. et al.,Dimethyl sulfoxide improves RNA amplification.,BioTechniques,1996年,21,p.44-47 |
| Luna(Registered Trademark) Universal Probe One-Step RT-qPCR Kit NEB #E3006S/L/X/E, Instrucition Manu,NEW ENGLAND BioLabs(Registered Trademark) Inc.,p.1-8,Retrieved on [2021.04.14], Retrieved from the Internet: URL:<https://international.neb.com/-/media/nebus/files/manuals/manuale3006.pdf?rev=c76af62ad46a4f2f807d309a03afe922> |
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| JPWO2021193862A1 (en) | 2021-09-30 |
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