(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024026545
(43)【公開日】2024-02-28
(54)【発明の名称】改良された核酸検出方法
(51)【国際特許分類】
C12Q 1/686 20180101AFI20240220BHJP
C12Q 1/6806 20180101ALI20240220BHJP
C12Q 1/48 20060101ALI20240220BHJP
C12N 9/10 20060101ALN20240220BHJP
C12Q 1/6876 20180101ALN20240220BHJP
C12N 15/09 20060101ALN20240220BHJP
【FI】
C12Q1/686 Z
C12Q1/6806 Z ZNA
C12Q1/48 Z
C12N9/10
C12Q1/6876 Z
C12N15/09 Z
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023220131
(22)【出願日】2023-12-26
(62)【分割の表示】P 2019009346の分割
【原出願日】2019-01-23
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.TWEEN
2.BRIJ
(71)【出願人】
【識別番号】000003160
【氏名又は名称】東洋紡株式会社
(72)【発明者】
【氏名】吉兼 峻史
(57)【要約】
【課題】 生体試料に含まれる核酸増幅反応を経時的に阻害する物質による影響を低減し、特に糞便を試料した場合に、核酸の単離精製処理等を行っていない試料であってもRT-PCR効率低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】 以下の工程を含むことを特徴とする、試料中の標的RNAの有無を検査する方法:
(1)核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料に対して、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを含む一酵素系1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、及び、
(2)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応によって試料中の標的RNAの有無を検査する工程。
【選択図】 なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の工程を含むことを特徴とする、試料中の標的RNAの有無を検査する方法:
(1)核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料に対して、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを含む一酵素系1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、及び、
(2)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応によって試料中の標的RNAの有無を検査する工程。
【請求項2】
前記2価の陽イオンがマンガンイオンであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記2価の陽イオンの反応液中終濃度が3mM以上となるように調整されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記耐熱性DNAポリメラーゼの反応液中終濃度が4.2ng/μL以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記工程(1)及び(2)が同一容器で行われることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
工程(2)において反応容器を密閉後、一度も蓋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請求項1から5のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
工程(2)において、PCRサイクル反応の前及び/又はPCRサイクル反応中に、試料中で核酸を露出させるため及び/又はPCR反応においてホットスタートPCRを行うために熱処理を実施することを含む請求項1から6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
前記熱処理が、60℃以上であり、かつ1秒以上の加熱を行うことを特徴とする請求項7に記載の方法。
【請求項9】
試料が糞便試料である請求項1から8のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
試料が水、生理食塩水または緩衝液に懸濁された試料懸濁液である請求項1から9のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
試料が試料懸濁液の遠心上清である請求項1から10のいずれかに記載の方法。
【請求項12】
前記標的RNAがエンベロープをもたないRNAウイルス由来の核酸であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
RNAウイルスがノロウイルスである請求項12に記載の方法。
【請求項14】
ノロウイルスがGI型かGII型であるかの判別が可能であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記耐熱性DNAポリメラーゼがFamily Aに属するDNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の方法。
【請求項16】
前記耐熱性DNAポリメラーゼが、Taq、Tth、Z05およびそれらの変異体からなる群から選択される少なくとも一種の逆転写活性を有する耐熱性DNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の方法。
【請求項17】
RT-PCR反応液が、検出対象の標的RNAの検出領域に対応するプライマー対をさらに含む請求項1から16のいずれかに記載の方法。
【請求項18】
RT-PCR反応液が、検出対象の標的RNA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請求項1から17のいずれかに記載の方法。
【請求項19】
核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料を供して行う一酵素系1ステップRT-PCR反応において、試料中の夾雑物質の影響を緩和することにより経時的なRT-PCR反応安定性を高める方法であって、RT-PCR反応液において終濃度が2.5mM以上の2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを共存させることを特徴とする、方法。
【請求項20】
請求項1~19のいずれかに記載の方法に用いるための一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物であって、RT-PCR反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオン、及び耐熱性DNAポリメラーゼ、を含むことを特徴とする、一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物。
【請求項21】
請求項20に記載の一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物を含むことを特徴とする、試料中の標的RNAの有無を検査するためのキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、核酸増幅によるRNAの検出法に関する。より具体的には、試料からの核酸の単離(分離精製)や試料の加熱を含む前処理をすることなく、試料に一酵素系の逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)の反応液を加えることによるRNAの検出に関する。本発明の方法は、例えば、糞便試料、血液試料、環境拭き取り試料等におけるRNAを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、環境検査等にも利用できる。
【背景技術】
【0002】
核酸増幅法は、数コピーの標的核酸を可視化可能なレベル、すなわち数億コピー以上に増幅する技術であり、生命科学研究分野のみならず、遺伝子診断、臨床検査といった医療分野、あるいは、食品や環境中の微生物検査等においても、広く用いられている。
代表的な核酸増幅法は、PCR(Polymerase Chain Reaction)である。PCRは、(1)熱処理によるDNA変性(2本鎖DNAから1本鎖DNAへの解離)、(2)鋳型1本鎖DNAへのプライマーのアニーリング、(3)DNAポリメラーゼを用いた前記プライマーの伸長、という3ステップを1サイクルとし、このサイクルを繰り返すことによって、試料中の標的核酸を増幅する方法である。アニーリングと伸長を同温度で、2ステップで行う場合もある。
【0003】
核酸増幅法を利用した検査の対象となる試料は、目的に応じて様々である。ゲノムDNAを対象とした遺伝子診断であれば、侵襲性が低く採取が容易な試料、例えば、口腔内粘膜細胞や血液である。感染症の原因菌やウイルス等のDNA又はRNAの検出であれば、原因微生物が存在しうる試料、すなわち尿、喀痰、糞便、血液、鼻腔液、膣分泌液などである。食品衛生検査であれば、食品、あるいは食品取扱者から採取された糞便や尿、環境衛生検査であれば土壌や河川水、雨水、海水などの環境水、製造設備等の拭き取り物などである。
【0004】
このような試料は多くの核酸以外の物質も多量に含んでおり、PCRを効率的に行うには通常は試料中の核酸の分離精製が必要とされている。核酸の分離精製には様々な手法があるが、基本的には核酸と他の物質を固体相と液体相に分けて固液分離する工程から構成される。例えば、エタノール沈殿で核酸を固体相とし遠心分離で分離する方法、固相ビーズに核酸をハイブリダイズし、遠心分離や磁性化体で分離する方法がある。しかし、試料の分離をともなうこれらの精製法は、操作が煩雑で、かつ時間を要し、操作中に分解やコンタミネーションを生じる危険性がある。また、試料中の核酸含量が少ない場合には、増幅反応に必要な量を回収することができない場合もある。これらの理由から、試料の分離をともなう精製工程を経ることなく反応液へ試料を持込み、標的核酸を増幅する方法が求められていた。
【0005】
そこで、近年、糞便を始めとする生体試料から前処理によって標的核酸を抽出しただけで、その後に試料を分離精製せず、PCR法によって検出する手法が検討されている(非特許文献1)。しかしながら、この際、試料の分離を伴う核酸の精製を省略するために、糞便試料中に含まれる多糖類などのPCR反応阻害物質が持ち込まれ、PCR反応が少なからず影響を受けることとなる。
【0006】
これらの影響を低減するような工夫が、これまでに前処理剤やPCR反応液の組成等に対して検討されている(特許文献1)。例えば、糞便試料にスパイクされたDNAを検出する際のPCR阻害は、ベタイン、BSA、T4遺伝子32タンパク質、タンパク質分解酵素阻害剤の添加により改善されることが報告されている(非特許文献2)。さらに、RT-PCRによるRNA検出の際には、アミノ酸に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(ベタイン、L-カルニチン、など)、ウシ血清アルブミン、グリセロール、グリコール、及びゼラチンの全部または一部を組み合わせることによって、糞便によるPCR阻害を解消できることが見出されている(特許文献2)。
【0007】
しかしながら、試料にこのような処理を施しても、なお、PCRが効率よく進まないケースが散見され、さらなる改良が要望されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2015―119656号公報
【特許文献2】特開2017-131164号公報
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】J.Virol.Methods,第163巻,2010年、第282-286頁
【非特許文献2】J.Clin.Microbiol.,第38巻、2000年、第4463-4470頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明者は種々検討を行った結果、核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない未処理の試料にRT-PCR反応液を添加した後、一定時間経過後にRT-PCR反応を開始するとPCR効率が著しく低下するという、これまでに知られていない新たな知見を得た。そして、本発明者はこのPCR効率の低下について更に検討を重ね、生体試料の一例として糞便を用いた場合に、経時的に糞便が反応液中の2価陽イオン(特に、マンガンイオン)に影響することにより核酸増幅反応が効率よく進まない可能性があることを初めて見出した。本発明は、かかる課題を解決するものであり、一定時間経過後(例えば、核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない未処理の試料にRT-PCR反応液を添加してから約15分程度経過後)であっても、未処理の試料を供して行うRT-PCR反応で効率よく核酸検出を行うことができる方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、上記課題を解決する方法を検討した結果、未処理の試料に添加するRT-PCR反応液中の2価陽イオン濃度を所定濃度以上にすることで、試料に対して分離をともなう核酸精製や事前の加熱処理を行わずに増幅反応に供することができることを見出し、本発明を完成した。
【0012】
代表的な本願発明は、以下の通りである。
[項1] 以下の工程を含むことを特徴とする、試料中の標的RNAの有無を検査する方法:
(1)核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料に対して、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを含む一酵素系1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、及び、
(2)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応によって試料中の標的RNAの有無を検査する工程。
[項2] 前記2価の陽イオンがマンガンイオンであることを特徴とする項1に記載の方法。
[項3] 前記2価の陽イオンの反応液中終濃度が3mM以上となるように調整されていることを特徴とする項1または項2に記載の方法。
[項4] 前記耐熱性DNAポリメラーゼの反応液中終濃度が4.2ng/μL以下であることを特徴とする項1から3のいずれかに記載の方法。
[項5] 前記工程(1)及び(2)が同一容器で行われることを特徴とする項1から4のいずれかに記載の方法。
[項6] 工程(2)において反応容器を密閉後、一度も蓋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から5のいずれかに記載の方法。
[項7] 工程(2)において、PCRサイクル反応の前及び/又はPCRサイクル反応中に、試料中で核酸を露出させるため及び/又はPCR反応においてホットスタートPCRを行うために熱処理を実施することを含む項1から6のいずれかに記載の方法。
[項8] 前記熱処理が、60℃以上であり、かつ1秒以上の加熱を行うことを特徴とする項7に記載の方法。
[項9] 試料が糞便試料である項1から8のいずれかに記載の方法。
[項10] 試料が水、生理食塩水または緩衝液に懸濁された試料懸濁液である項1から9のいずれかに記載の方法。
[項11] 試料が試料懸濁液の遠心上清である項1から10のいずれかに記載の方法。
[項12] 前記標的RNAがエンベロープをもたないRNAウイルス由来の核酸であることを特徴とする項1から11のいずれかに記載の方法。
[項13] RNAウイルスがノロウイルスである項12に記載の方法。
[項14] ノロウイルスがGI型かGII型であるかの判別が可能であることを特徴とする項13に記載の方法。
[項15] 前記耐熱性DNAポリメラーゼがFamily Aに属するDNAポリメラーゼであることを特徴とする項1から14のいずれかに記載の方法。
[項16] 前記耐熱性DNAポリメラーゼが、Taq、Tth、Z05およびそれらの変異体からなる群から選択される少なくとも一種の逆転写活性を有する耐熱性DNAポリメラーゼであることを特徴とする項1から15のいずれかに記載の方法。
[項17] RT-PCR反応液が、検出対象の標的RNAの検出領域に対応するプライマー対をさらに含む項1から16のいずれかに記載の方法。
[項18] RT-PCR反応液が、検出対象の標的RNA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項1から17のいずれかに記載の方法。
[項19] 核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料を供して行う一酵素系1ステップRT-PCR反応において、試料中の夾雑物質の影響を緩和することにより経時的なRT-PCR反応安定性を高める方法であって、RT-PCR反応液において終濃度が2.5mM以上の2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを共存させることを特徴とする、方法。
[項20] 項1~19のいずれかに記載の方法に用いるための一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物であって、RT-PCR反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオン、及び耐熱性DNAポリメラーゼ、を含むことを特徴とする、一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物。
[項21] 項20に記載の一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物を含むことを特徴とする、試料中の標的RNAの有無を検査するためのキット
【発明の効果】
【0013】
本発明によって、核酸増幅反応に先立って核酸を分離精製したり、試料を加熱処理したりするための時間・コストを削減することができる。さらに、核酸を分離精製や試料の加熱処理を事前に実施する際に生じる可能性のあるリスク、すなわち試料のロスやキャリーオーバーによる他のサンプルへの汚染の危険性を低減することができる。特に糞便を試料とする多数の検体を処理するような検査において、その効果は顕著となる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
本発明の試料中の標的RNAの有無を検査するための方法は、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする:
(1)核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料に対して、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを含む一酵素系1ステップRT-PCR反応液を添加する工程、及び、
(2)反応容器を密閉後、1ステップRT-PCR反応によって試料中の標的RNAの有無を検査する工程。
本発明の上記検査方法によれば、前処理として核酸の分離精製処理及び/又は加熱処理を行っていない試料(本明細書では、特に他を意味することが明らかである場合を除き、これを「未処理試料」又は「前処理を行っていない試料」等ということがある)を供して行うRT-PCR反応を実施する際に、当該試料とRT-PCR反応液を混合後に一定時間経過した後であってもPCR効率の低下が抑えられ、安定した検査結果を得ることが可能となる。これにより、例えば、多量の試料を一気に纏めて処理することが望まれるような検査(例えば、ノロウイルス等の食品衛生管理検査等)で、各被験者由来の試料とRT-PCR反応液の混合処理を行った後に、各混合液のRT-PCR反応までに多少時間が経過したとしても安定して検査結果を得ることができるという利点がある。
【0016】
本発明の上記検査方法では、RT-PCR反応を、逆転写反応とPCR反応とを別々の工程で行う2ステップ法ではなく、逆転写反応とPCR反応とを連続又は並行して一工程で行う1ステップ法で行うことを特徴とする。本発明の検査方法において、前記工程(1)および(2)は、同一容器で行うこともできるし、前記工程(1)と(2)とを別々の容器において行うこともできる。容器の移し替えに伴う反応混合液のロスやコンタミネーションのリスクを低減でき、更にはより簡便に実施することが可能になるという観点から、前記工程(1)および(2)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。更には、工程(2)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。このように密閉後に蓋の開閉を行わないようにすることで、コンタミネーションのリスクを更に効果的に低減でき、より正確な検査結果を得ることが可能となる。
【0017】
本発明の検査方法は、前記工程(1)において使用する一酵素系1ステップRT-PCR反応液が2.5mM以上の2価陽イオンを含むことを大きな特徴とする。2価陽イオンとしては、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、代表的なイオンとして、例えばマグネシウムイオン、マンガンイオンが挙げられ、マンガンイオンが特に好ましい。マグネシウム塩を用いる場合は、例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸マグネシウムなどのマグネシウム塩をRT-PCR反応液に添加すればよい。マンガン塩を用いる場合は、例えば、塩化マンガン、硫酸マンガン、酢酸マンガンなどのマンガン塩をRT-PCR反応液に添加すればよい。マグネシウム塩やマンガン塩等の塩の形態でマグネシウムイオン、マンガンイオンを添加する場合、RT-PCR反応液中終濃度が2.5mM以上のイオン濃度となるようにRT-PCR反応液に添加される。好ましくは、反応液中終濃度が3mM以上となるように、より好ましくは反応液中終濃度が3~10mMとなるように、更に好ましくは反応液中終濃度が3~5mMとなるように、なかでも好ましくは反応液中終濃度が3~3.5mMとなるように調整された濃度で加えられることが好ましい。このような終濃度となるように一酵素系1ステップRT-PCR反応液が2価陽イオンを含有することで、未処理試料を一定時間共存させた場合であっても、安定して高いPCR効率で検査を行うことが可能となる。
【0018】
本発明において用いられる生体試料として、例えば糞便(排泄便、直腸便)、嘔吐物、唾液、血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を用いることが可能である。なかでも、夾雑物質を非常に多く含むためにRT-PCR反応液と混合後に経時的にPCR反応性の低下を招きやすい傾向が高いことから、本発明は特に、糞便(排泄便、直腸便)からのRNAの検出に有用である。
【0019】
本発明においては、生体試料をそのまま、又は生体試料から核酸を抽出後に試料の分離を伴う精製を行うことなく、RNAを検出することを特徴とするものである。即ち、本発明は、これら生体試料から市販のRNA精製キットでRNAを単離したり、あるいはRNAをウイルス構造から露出させるための事前の熱処理をしたりする必要がないことを特徴とするものである。言い換えれば、本発明に用いられる未処理試料は、加熱処理を行っていない限り、分離精製を伴わない核酸抽出を行った試料であってもよい。ここで、分離精製を伴わない核酸抽出を行った試料とは、試料中で核酸を露出させた状態にすることを意味し、例えば、試料中でカプシドやエンベロープ等を破壊し、これらに内包されていた核酸を抽出して露出させること(但し、破壊後に残存するカプシドやエンベロープの断片等は除去しないこと)をいう。本発明では、このような単離精製の手間を省いて用意した試料であっても良好なPCR効率を維持し、安定して検査結果を得ることが可能となる。このような分離精製を伴わない核酸抽出処理は、前記工程(1)に先立って行うことができる。
【0020】
特定の実施態様では、前記工程(2)において、PCRサイクル反応の前及び/又はPCRサイクル反応中に熱処理を実施することにより、試料中で核酸を露出させたり、及び/又はPCR反応においてホットスタートPCRを行ったりすることができる。工程(2)において熱処理を行うことにより、具体的には、検出を意図する病原性微生物(例えばウイルス)を破砕し、その病原性微生物(例えば、ウイルス)の核酸を試料中に露出させることができる。また、このように工程(2)で熱処理を行うことにより、RT-PCR反応液がホットスタートPCR法で機能し得る酵素等を含む場合には、そのようなホットスタート酵素を活性化させることが可能となる。このような熱処理は、所期の目的を達成できるような熱処理である限り、加熱温度も加熱時間も特に限定されないが、60℃以上であり、かつ1秒以上であればよく、好ましくは70℃、30秒以上、より好ましくは80℃、30秒以上、特に好ましくは85℃、30秒以上である。
【0021】
本発明の検査方法では、前記生体試料は直接検出に供してもよいが、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やすいという観点から、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ることが好ましい。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。上記懸濁に際して用いられる緩衝液としては、特に限定されるものではないが、好ましくは、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。緩衝液のpHもまた、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、より一層確実に本発明の効果が得られ易いという観点から、好ましくは中性からアルカリ性であり、より好ましくはpH=7~11、さらに好ましくはpH=9~11である。
【0022】
本発明における別の態様の試料としては、拭き取り検査試料が挙げられる。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。
【0023】
生体試料は、RT-PCR反応液に添加される前に核酸増幅反応を阻害しうる物質、例えばタンパク質を不活化する工程を含んでもよい。このようにタンパク質を不活化する場合、本発明では、不活化後のタンパク質を試料から分離精製せずにRT-PCR反応に供する。不活化する工程としては、例えばアルカリ処理、有機溶媒による処理または、これらの処理を複数組み合わせた処理などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。一方、これらの処理は、核酸が増幅の鋳型としての機能を保持されるような条件において行われなければならない。具体的には、アルカリ処理に際したpHは9~11、より好ましくは10~11の範囲が好ましい。
【0024】
上記の処理を終えた試料は、試料の分離を伴うような精製を経ることなくRT-PCR反応液に添加される。前記処理により沈殿物などが生じた場合は遠心分離を行ってもよい。この場合、遠心分離に適用できる容器を用いて前記処理を行えば、試料の分離をともなう必要がないというメリットがある。
【0025】
本発明の検査方法で検出対象とする標的RNA(これを、ターゲットRNA等ということがある)は特に限定されない。一般に、感染性微生物(感染症の原因となる菌又はウイルス等)に由来するRNA等を糞便等の生体試料から検出する検査は、食中毒の原因の特定、感染経路の特定、またその予防のために幅広く行われている。例えば、ノロウイルスの検査は糞便を試料とし、RT-PCR法により遺伝子を検出する方法で行われることが多い。糞便は腸内細菌、腸管上皮細胞、食物由来物質などから構成されており、多糖類をはじめとする夾雑物質が多量に含まれることが知られている。本発明はこのような夾雑物質を多量に含み、RT-PCR反応の阻害が懸念される試料であっても、PCR効率の低下が抑制され、良好な検査結果を得ることが可能となる。
【0026】
より具体的に、糞便中のRNAを検査する検査対象例として、病原性ウイルス由来のRNAが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらのウイルスの例として、脂質二重膜に由来するエンベロープを持たない、非エンベロープ性のRNAウイルスが挙げられる。このような非エンベロープRNAウイルスとしては、アストロウイルス科ウイルス(例えば、アストロウイルス);カリシウイルス科ウイルス(例えば、サポウイルス、ノロウイルス);ピコルナウイルス科ウイルス(例えば、A型肝炎ウイルス、エコーウイルス、エンテロウイルス、コクサッキーウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス);へぺウイルス科ウイルス(例えば、E型肝炎ウイルス);レオウイルス科ウイルス(例えば、ロタウイルス)などが挙げられる。限定されるものではないが、本発明の検出方法は、好ましくはカリシウイルス科ウイルス及びレオウイルス科ウイルスの検出に有用であり、より好ましくはノロウイルス、サポウイルス、ロタウイルスの検出に有用であり、特にノロウイルスの検出に有用である。なかでも、本発明の検査方法は、GII型ノロウイルスの検査において高い効果を発揮し得るので好ましい。また、ノロウイルスである場合においては、GI型かGII型かを判別するための手段としても適用することができる。
【0027】
本発明に用いられ得るRT-PCRの反応液の組成の一例としては、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、dNTP、耐熱性DNAポリメラーゼ、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオン、1価イオン、及び緩衝液等を含み得る。さらに具体的には、本発明に用いられ得るRT-PCR反応液の組成の例としては、一方のプライマーが他方のプライマーDNA伸長生成物に相補的である2種一対のプライマー、dNTP、耐熱性DNAポリメラーゼ、反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整されたマグネシウムイオン、BSA、非イオン界面活性剤及び緩衝液等を含み得る。
【0028】
本発明の検査方法において、2種一対のプライマーは、標的RNAに応じて適宜選択・設計して用いることができ、特に限定されない。さらに、ターゲットとする標的RNAが亜型であることが想定される場合、縮重プライマーであってもよい。本発明に用いられ得る2種一対のプライマーとしては、例えば、エンベロープを持たないRNAウイルスの1種であるノロウイルスRNAを検出できるように設計された2種一対のプライマー、サポウイルスRNAを検出できるように設計された2種一対のプライマー、ロタウイルスRNAを検出できるように設計された2種一対のプライマー等であり得る。ノロウイルスRNA検出用のプライマーとしては、例えば、厚生労働省医薬食品局安全部監視安全課の通知(食安監1105001号)に記載のプライマー(配列番号1~5;配列番号1、2がノロウイルスG1型、配列番号3~5がノロウイルスG2型を検出するプライマー)が挙げられるが、これに限るものではない。
【0029】
また、別の態様として、本発明は、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RT-PCR反応液を用いてもよい。マルチプレックスRT-PCR反応液である場合に含まれ得る2対以上のプライマーは、任意のプライマー対のセットであり得るが、例えば、ノロウイルスRNAを検出するためのプライマー対とロタウイルスRNAを検出するためのプライマー対のセット、ノロウイルスRNAを検出するためのプライマー対とサポウイルスRNAを検出するためのプライマー対のセット、また、GI型ノロウイルスRNAを検出するためのプライマー対とGII型ノロウイルスRNAを検出するためのプライマー対のセット等を好ましい例として挙げることができる。更に、マルチプレックスRT-PCR反応を行う場合には、必ずしも全ての検出対象がRNAである必要はなく、例えば、ターゲットとして標的RNA及び標的DNAを検出することを目的とするマルチプレックスRT-PCR反応であってもよい。この場合、マルチプレックスRT-PCR反応液は、標的RNAを検出するためのプライマー対(例えば、ノロウイルスRNAを検出するためのプライマー対)と標的DNAを検出するためのプライマー対(例えば、DNAウイルスや腸内細菌由来のDNAを検出するためのプライマー対)のセットを目的に応じて含有すればよい。
【0030】
増幅反応の一例としては、上記のような反応組成に、生体試料を試料の分離をともなう精製を行うことなく添加し、PCRサイクル反応として、(1)DNA変性、(2)プライマーのアニーリング、(3)プライマーの伸長の熱サイクルを行う方法、あるいは(1)DNA変性、(2)プライマーのアニーリングおよびプライマーの伸長を同時に行う熱サイクル(シャトルPCR)を行う方法が挙げられるが、これに限定されない。
【0031】
前記混合液に添加される1ステップRT-PCR反応液は、耐熱性DNAポリメラーゼを含むことを特徴とする。DNAポリメラーゼとしては、Family AのDNAポリメラーゼに属する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。本発明では、一酵素系1ステップRT-PCR反応を行うために、逆転写酵素活性を併せ持つ耐熱性DNAポリメラーゼを用いることを特徴とする。ここで逆転写酵素活性を併せ持つDNAポリメラーゼとは、RNAをcDNAに変換する能力とDNAを増幅する能力を兼ね備えたDNAポリメラーゼをいう。これまでに逆転写酵素活性を併せ持つDNAポリメラーゼとして、Thermus aquaticus由来のDNAポリメラーゼ(Taq)、Thermus thermophilus HB8由来のDNAポリメラーゼ(Tth)やThermus sp Z05由来のDNAポリメラーゼ(Z05)、Thermotoga maritima由来のDNAポリメラーゼ(Tma)、Bacillus caldotenax由来のDNAポリメラーゼ(Bca)、Bacillusstearothermophilus由来のDNAポリメラーゼ(Bst)などが挙げられ、これらの逆転写活性と耐熱性DNAポリメラーゼ活性が失われていない変異体であってもよい。また、Thermococcus kodakaraensis由来のDNAポリメラーゼ(KOD)の変異体であって、逆転写活性を有するものが知られており(例えば、RTX:reverse transcription xenopolymerase)、本発明にはこのような逆転写酵素活性を併せ持つ耐熱性DNAポリメラーゼであれば、限定されるものではない。特に好ましくは、Taq、Tth、Z05及びこれらの変異体からなる群より選択される逆転写活性を有するDNAポリメラーゼが挙げられ、なかでも高い逆転写酵素活性を併せ持つDNAポリメラーゼであるTth DNAポリメラーゼが好ましい。
【0032】
本発明に用いる耐熱性DNAポリメラーゼは、PCR反応サイクルの高温下でも十分に機能し得る程度の耐熱性を備えている限り特に限定されないが、例えば85℃で1分以上の熱処理を実施しても、酵素活性が半分以上低下しないレベルの耐熱性を有するものが好ましい。特定の実施態様では、本発明に用いる1ステップRT-PCR反応液は、非特異的反応抑制の効果を高めるため、抗DNAポリメラーゼ抗体を更に含むことが好ましい。更なる特定の実施態様では、酵素の活性部位に対し、熱感受性化学修飾を施した耐熱性DNAポリメラーゼを用いることもできる。このように抗DNAポリメラーゼ抗体を更に含ませたり、熱感受性の化学修飾を施した耐熱性DNAポリメラーゼを用いたりすることで、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への適用ができるので、より特異性の高い検出が可能となり好ましい。
【0033】
本発明に用いる一酵素系1ステップRT-PCR反応液中の耐熱性DNAポリメラーゼの総量は、本発明の効果を奏する限り、特に限定されない。本発明では高いPCR効率を発揮することができることから、耐熱性DNAポリメラーゼの総量は少なくてもよく、一例として、反応液中終濃度で10ng/μL以下、好ましくは5ng/μL以下、より好ましくは4.2ng/μL以下とすることができ、例えば4.2ng/μL未満であっても良好な検査結果を得ることが可能であり得る。反応液中終濃度の下限値は特に限定されないが、一例として0.01ng/μL以上とすることができる。このような濃度で耐熱性DNAポリメラーゼを用いることで非特異的な核酸増幅も抑制することが可能である。なお、DNAポリメラーゼの量は、Bradford法もしくはNanodrop(サーモフィッシャー社)により定量した値であり、安全データシート(SDS)から概算してもよい。BSAなどのタンパク質を含む場合は、後者の方法で算出することが望ましい。
【0034】
特定の実施態様では、本発明に用いられる1ステップRT-PCR反応液は、上記のような耐熱性DNAポリメラーゼの他、緩衝剤、適当な塩、反応液中終濃度が2.5mM以上となるように調整された2価の陽イオンを発生させる成分(例えば、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(dNTP)、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、逆転写反応中の反応阻害を抑える等の目的でRNA分解酵素阻害剤、さらに必要に応じて添加剤等を含んでいてもよい。
【0035】
本発明で使用され得る緩衝剤としては、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、例えば、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に調整された緩衝液であり得る。また、添加する緩衝剤の濃度としては、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、例えば10~200mM程度、より好ましくは20~150mM程度で使用され得る。
【0036】
本発明に用いられる1ステップRT-PCR反応液は、RT-PCR反応に適当なイオン条件とするために、塩(例えば、塩溶液)が加えられることが好ましい。適当な塩としては、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が、これらに限定されない。これらの適当な塩は、水等の溶媒に溶かした塩溶液の形態で、本発明に用いる1ステップRT-PCR反応液に添加されていてもよい。
【0037】
本発明で使用され得るdNTPとしては、特に限定されないが、dATP,dCTP,dGTP,dTTPをそれぞれ等量含むdNTP等であり得、例えば、dATP,dCTP,dGTP,dTTPを0.1~0.5mMの範囲内でそれぞれ等量含むdNTP、好ましくはdATP,dCTP,dGTP,dTTPをそれぞれ0.2mM程度含むdNTPであり得る。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ることも可能である。
【0038】
さらに本発明に用いられる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)、0.5mg/ml以上の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。
【0039】
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可能となり得る。好ましい前記ベタイン様4級アンモニウム塩濃度は、RT-PCR反応液中終濃度が好ましくは0.1M~2M、より好ましくは0.2M~1.2Mとなるような濃度である。
【0040】
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれ得るウシ血清アルブミンは、反応液中終濃度が0.5mg/ml以上となるように調整され得る。糞便等の夾雑物の多い試料では、ウシ血清アルブミンの反応液中終濃度が好ましくは1mg/ml以上となるように調整して用いることで、より良好な検出が可能となる。
【0041】
前記1ステップRT-PCR反応液に含まれ得るゼラチンは、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。好ましくは反応液中終濃度が0.1~5%となるように、さらに好ましくは反応液中終濃度が0.5~2%となるように調整されて用いることができる。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。
【0042】
さらには、本発明に用いる1ステップRT-PCR反応液は、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RT-PCR促進物質としては、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、ジメチルスルホキシド(DMSO)、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(登録商標)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。
【0043】
特定の実施形態において、本発明の検出方法は、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結合蛍光化合物を用いてもよい。このようなプローブを用いることによって、核酸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、より一層のコンタミネーションのリスク低減が可能である。例えば、検出対象とする標的ウイルスRNA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。
【0044】
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)などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0045】
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。ノロウイルス検出用のプローブの塩基配列としては、厚生労働省医薬食品局安全部監視安全課の通知(食安監1105001号)に記載の配列(配列番号6~9;配列番号6、7がノロウイルスG1型、配列番号8、9がノロウイルスG2型を検出するプローブ)が挙げられるが、これに限るものではない。さらに、ターゲットとする標的RNAが亜型であることが予想される場合、縮重配列を含んでもよい。
【0046】
上述のように本発明者は、核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料を供して行う一酵素系1ステップRT-PCR反応において、反応液中終濃度が2.5mM以上となるように2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを共存させることで、未処理試料とRT-PCR反応液を共存させて一定時間経過させた後でもPCR効率が低下せず、安定した検査結果が得られることを見出している。
【0047】
従って、本発明は更に別の観点から、核酸の分離精製処理も加熱処理も行っていない試料を供して行う一酵素系1ステップRT-PCR反応において、試料中の夾雑物質の影響を緩和することにより経時的なRT-PCR反応安定性を高める方法であって、RT-PCR反応液において終濃度が2.5mM以上の2価の陽イオンと耐熱性DNAポリメラーゼとを共存させることを特徴とする方法をも提供する。
上記の安定性を高める方法において用いられる、2価の陽イオン及び耐熱性DNAポリメラーゼ、試料等の種類や濃度等は、上述した試料中の標的RNAの有無を検査する方法と同様である。
【0048】
更に本発明は別の観点から、上記のような試料中の標的RNAの有無を検査する方法に用いるための一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物であって、RT-PCR反応液中終濃度が2.5mM以上になるように調整された2価の陽イオン、及び耐熱性DNAポリメラーゼ、を含むことを特徴とする一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物をも提供する。
上記の組成物において用いられる、2価の陽イオン及び耐熱性DNAポリメラーゼ、試料等の種類や濃度等もまた、上述した試料中の標的RNAの有無を検査する方法と同様である。
【0049】
本発明の更なる別の一態様は、上記のような試料中の標的RNAの有無を検査する方法に用いるためのキットであり得る。具体的には、本キットは、上記のような一酵素系1ステップRT-PCR反応用組成物を含むことを特徴とする。当該キットには、本発明の検査方法の手順を記載した添付文書等が含まれていてもよい。
上記の試料中の標的RNAの有無を検査するためのキットにおいて用いられる、2価の陽イオン及び耐熱性DNAポリメラーゼ、試料等の種類や濃度等もまた、上述した試料中の標的RNAの有無を検査する方法と同様である。
【実施例0050】
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。
【0051】
試験例1.糞便と反応液の混合後、時間が経過した場合の影響
(1)試料
ノロウイルスG1、G2ともに陰性のヒト糞便1検体を10%(重量%)となるように懸濁した。この懸濁液を12,000rpmで5分間遠心し、未処理の便懸濁液として使用した。また、前記未処理の便懸濁液を一部取り、98℃、5分間加熱して、熱処理を加えた便懸濁液として使用した。
(2)反応液
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、核酸増幅反応に対する糞便の影響を評価した。
反応液 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
50mM Mn(OAc)2 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
10x プライマー液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
10x プローブ液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
4.2ng/μl rTth DNA polymerase(東洋紡)
0.01μg/μl 抗Tth抗体
(3)反応
Mn(マンガンイオン)の終濃度が2.63mMとなるように上記反応液を混合して、19μlずつに分注した。これらの反応液に対し、(a)純水、(b)未処理の便懸濁液、(c)熱処理を加えた便懸濁液をそれぞれ1μl加えた。その後、室温で15分放置した後、ノロウイルスG1、G2の合成RNA 1250コピー(各N=4)を添加した。これをRoche製LightCycler(登録商標) 96 Systemを使用して、RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)に記載の温度サイクルで、リアルタイムPCR反応を実施した。
(4)結果
プローブ液(ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)ではFAMチャネルで内部コントロール遺伝子、Cy5チャネルでノロウイルスG1、ROXチャネルでノロウイルスG2を検出する。ここでは、G1、G2 RNAのCq値を表1に示す。また、n.d.は核酸を検出できなかったことを示す。糞便の存在下では、糞便の非存在下に比べて、ノロウイルスG1では4程度、ノロウイルスG2では8程度のCq値の遅れが確認された。従って、糞便が存在する場合では、同じ量の核酸を検出する場合、それぞれ24=16、28=256倍検出が難しくなることになる。また、未処理の便懸濁液に対して、熱処理を加えた便懸濁液では、ノロウイルスG2のCq値が2程度、すなわち22=4倍程度検出が容易になることが確認された。この結果を踏まえると、室温で15分放置後の便懸濁液はRT-PCR反応を阻害することは明らかであり、熱処理を加えた便懸濁液に比べて、未処理の便懸濁液の方がその阻害の影響は大きいことが判明した。
【0052】
【0053】
試験例2.糞便と反応液の混合後、即座に反応を開始した場合の影響
(1)試料
ノロウイルスG1、G2ともに陰性のヒト糞便1検体を10%(重量%)となるように懸濁した。この懸濁液を12,000rpmで5分間遠心し、上清を使用した。この上清を純水にて1、2.5、5、10倍となるように希釈した。
(2)反応液
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、核酸増幅反応に対する糞便の影響を評価した。
反応液 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
50mM Mn(OAc)2 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
10x プライマー液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
10x プローブ液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
4.2ng/μl rTth DNA polymerase(東洋紡)
0.01μg/μl 抗Tth抗体
(3)反応
Mnの終濃度が2.63mMとなるように上記反応液を混合して、19μlずつに分注した。これらの反応液に対し、ノロウイルスG1、G2の合成RNA 1250コピー(N=4)又は純水1μlを添加した。この反応液を8連チューブに移した後、未処理の便懸濁液の希釈系列(1、2.5、5、10倍)をそれぞれ1μlを8連チューブの壁面につけ(各N=2)、RT-PCRの直前に遠心によって混合した。また、これをRoche製LightCycler(登録商標) 96 Systemを使用して、RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)に記載の温度サイクルで、リアルタイムPCR反応を実施した。
(4)結果
G1、G2 RNAのCq値を表2に示す。この結果、便懸濁液の原液を添加後に15分放置した試験例1と比べて、反応の直前に便懸濁液の原液を混合した反応液では、ノロウイルスG1では2程度、ノロウイルスG2では6程度小さくなった。従って、同じ量の核酸を検出する場合、便懸濁液を反応液に添加後の時間経過によって、それぞれ22=4、26=64倍検出が難しくなることになる。また、便懸濁液の希釈倍率を大きくするとCq値の遅れが減少したことから、糞便には反応を阻害する成分が含まれることは明らかである。この結果から、便懸濁液と反応液を混合後、時間が経過すると阻害が大きくなる糞便が存在することが判明した。
【0054】
【0055】
試験例3.糞便による影響を受ける反応液の成分の特定
(1)試料
以下の試料を調製した。
(糞便の試料懸濁液)
ノロウイルスG1、G2ともに陰性のヒト糞便1検体を10%(重量%)となるように懸濁した。この懸濁液を12,000rpmで5分間遠心し、上清を使用した。
(2)反応液
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、核酸増幅反応に対する糞便の影響を評価した。
反応液 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
50mM Mn(OAc)2 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
10x プライマー液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
10x プローブ液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
4.2ng/μl rTth DNA polymerase(東洋紡)
0.01μg/μl 抗Tth抗体
(3)反応
終濃度2.63mMのMnを含む反応液19μL(反応液A)と、Mnを含まない反応液18μL(反応液B)を調製し、便懸濁液1μlを加え、室温で15分放置した。その後、反応液Bに対して、Mnの終濃度が2.63mMとなるように、50mM Mn(OAc)21μLを添加した。さらに、計20μLとなった反応液に対し、ノロウイルスG1、G2の合成RNA 1250コピー(各N=2)を添加した。Mn及びRNAの添加後、直ちにRoche製LightCycler(登録商標) 96 Systemを使用して、RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)に記載の温度サイクルで、リアルタイムPCR反応を実施した。
(4)結果
G1、G2 RNAのCq値を表3に示す。また、n.d.は核酸を検出できなかったことを示す。反応液Aと反応液Bを比較すると、ノロウイルスG1とG2共に反応液Bの方がCq値が1~2程度小さくなった。従って、同じ量の核酸を検出する場合、反応液Bの方が21~22=2~4倍程度検出が容易になっていると考えられる。反応液AではMnと糞便を共存させた状態で15分放置し、反応液BではMn添加後にただちにリアルタイムPCR反応を実施している。従って、反応液中のMnと糞便を一定時間共存させた場合に核酸の検出が難しくなっていることから、糞便によって影響を受ける反応液の成分がMnであることが判明した。
【0056】
【0057】
試験例4.糞便を含む系でのMn濃度の最適化
(1)試料
以下の試料を調製した。
(糞便の試料懸濁液)
ノロウイルスG1、G2ともに陰性のヒト糞便1検体を10%(重量%)となるように懸濁した。この懸濁液を12,000rpmで5分間遠心し、上清を使用した。
(2)反応液
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、核酸増幅反応に対する糞便の影響を評価した。
反応液 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
50mM Mn(OAc)2 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
10x プライマー液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
10x プローブ液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
4.2ng/μl rTth DNA polymerase(東洋紡)
0.01μg/μl 抗Tth抗体
(3)反応
Mnの終濃度が1.58、2.63、3.16、3.68、4.74mMとなるように上記反応液を混合して、19μlずつに分注した。これらの反応液に対し、便懸濁液1μlを加え、室温で15分放置した。計20μLとなった反応液に対し、ノロウイルスG1、G2の合成RNA 1250コピー(各N=4)を添加した。ノロウイルスG1、G2の合成RNA 6250(N=1)、1250(N=1)、250(N=1)、50(N=2)、25(N=2)、0(N=1)コピーを添加した。これをRoche製LightCycler(登録商標) 96 Systemを使用して、RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)に記載の温度サイクルで、リアルタイムPCR反応を実施した。
(4)結果
G1、G2 RNAのCq値を表3に示す。また、n.d.は核酸を検出できなかったことを示す。ノロウイルスG1においては、Mn濃度の上昇に伴って糞便存在下のCq値が1~2程度小さくなった。従って、同じ量の核酸を検出する場合、21~22=2~4倍程度検出が容易になっていると考えられる。一方、ノロウイルスG2においては、Mn濃度2.5mMに比べて、3mMではCq値が1~2程度、すなわち21~22=2~4倍程度検出が容易になっているといえる。また、検出感度の向上は、2.5mMでは250コピー、3mMでは50コピーと5倍程度向上していることから、Mn濃度の上昇によって糞便存在下での検出が容易になっていると結論付けられる。本試験例では、便懸濁液を反応液に添加後、15分が経過しているにもかかわらず、Mn濃度を上昇させることでCq値の遅れは確認されなかった。これらの結果を踏まえると、Mn濃度を上昇させることによって、糞便の阻害を顕著に緩和することができ、糞便と反応液を混合後の時間経過による影響を十分に抑制できることが判明した。
以上の結果から、糞便を含む系では、RT-PCR反応液中のMn終濃度は2.5mM以上、好ましくは3mM以上で、糞便を含まない系と同等のCq値の改善が認められた。
【0058】
【0059】
試験例5.一酵素系1ステップRT-PCRによる検体の検出
(1)試料の調製
ヒト糞便3検体を10%(重量%)となるように懸濁した。この懸濁液を12,000rpmで5分間遠心し、上清を使用した。
(2)反応液
以下に示される組成の反応液を基本組成とし、核酸増幅反応に対する糞便の影響を評価した。
反応液 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
50mM Mn(OAc)2 (RNA-directTM Realtime PCR Master Mix(東洋紡)添付品)
10x プライマー液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
10x プローブ液 (ノロウイルス検出キットG1/G2-高速プローブ検出―(東洋紡)添付品)
4.2ng/μl rTth DNA polymerase(東洋紡)
0.01μg/μl 抗Tth抗体
(3)反応
Mnの終濃度が2.63、3.16、3.68mMとなるように上記反応液を混合して、19μlずつに分注し、便懸濁液1μlを添加した。これを以下の温度サイクルで、Roche製LightCycler(登録商標) 96 Systemを用いてリアルタイムPCR反応を実施した。
90℃ 1分
60℃ 5分(逆転写反応)
95℃ 1秒-54℃ 10秒 50サイクル(PCR)
(4)結果
G1、G2 糞便中のノロウイルスのCq値を表5に示す。また、n.d.は核酸を検出できなかったことを示す。今回使用した検体1~3は、全てノロウイルスG2が陽性となった。Mn濃度を増加させるとCq値が小さくなっていることから、検体の検出が容易になっていると判断できる。これらの結果から、一酵素系1ステップRT-PCR反応液中のMn濃度を増加させることによって、糞便中のノロウイルスの検出が容易になることが確認された。
【0060】
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の分野において、好適に用いられる。とりわけ本発明は、例えば、多量の試料を一気に纏めて処理することが望まれるような検査(例えば、ノロウイルス等の食品衛生管理検査等)において、核酸の単離精製処理等の手間を省くことができるだけでなく、そのような未処理試料とRT-PCR反応液混合後に多少時間が経過しても安定して検査結果を得ることができるので非常に有益である。