説明

カビ検出用プローブ、カビ検出用DNAチップ、カビの検出方法、カビの生死判別方法及びカビの同定方法

【課題】屋内や食品に存在するカビの生死判別とカビ種の同定とを個別又は同時に行うことができ、しかも簡易な測定手法によって高精度で前記判別・同定を行うことが可能なDNAチップの提供。
【解決手段】特定の塩基配列、又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択される、いずれか1つの塩基配列を有してなるカビ検出用プローブ。このカビ検出用プローブを基板上に固定したカビ検出用DNAチップ。このDNAチップを用い、ハイブリダイゼーションにより試料中のカビを検出する方法、カビの生死を判別する方法、カビ種を同定する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、屋内や食品に存在するカビを検出するためのカビ検出用プローブ、カビ検出用DNAチップ、カビの検出方法、カビの生死判別方法及びカビの同定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
屋内や食品に存在するカビについて(I)生死判定、(II)カビ種の同定、を行うための従来技術としては、下記の方法が知られている。
【0003】
(I)生死判定
(a)培養法
培養により生存率を求めて、生死判別を行う。具体的には、検体から適宜手段で採取した菌類を所定の菌数に調整した後、寒天培地などを用いて数日〜1週間程度培養してコロニーの増殖を目視判定する方法。
または、発色酵素を混合した発色培地に採取した菌類を植菌した後、所定温度に保持されたインキュベータなどの培養器内で数日〜1週間程度培養し、β−ガラクトシダーゼ酵素で発色酵素を分解発色させて判読する方法。
何れの方法も数日〜1週間程度の培養日数を要する。
【0004】
(b)迅速法
1)蛍光染色試薬、例えば、アクリジンオレンジは、検出対象の菌が死んでいれば染色して発光し、生きていれば菌外に排出されるので発光しないということから、菌の生死を判別するために使用できる。試薬によっては、CFDAのように生菌を染色する試薬もある。またフルオレッセインジアセテート(FDA)/エチジウムブロマイド(EB)染色法のように、生菌は、エステラーゼ活性によりFDA が分解され緑色の蛍光を発し、死菌はエステラーゼ活性がないため、FDAによる染色は見られず、EBに染色されオレンジ色の蛍光を発する。その他、フルオレセインまたはその誘導体の蛍光染色試薬、プロピデュームイオダイトからなる蛍光染色試薬を用いる方法が提案されている(特許文献1参照)。さらに蛍光染色試薬の測定にパルス光線を照射して測定する方法(特許文献2参照)も提案されている。
【0005】
2)RNA/DNA比からの判定(特許文献3参照)
この方法は、検体から抽出したRNAの定量逆転写PCR(定量RT−PCR)とDNAの定量PCRとの測定によって求められたRNA/DNAの値の大きさによって細胞の生死を判別する。
【0006】
(II)カビ種の同定
(a)培養法
底部に蒸留水や塩化バリウム(相対湿度90%/25℃)などの塩類飽和溶液を入れた密閉容器(内径20cm以上のデシケーターなど)の中に、食品等の検体を入れ、蓋をして20℃又は25℃の孵卵器内で培養する方法である。毎日観察を行い、生育した真菌の種類、数および生育状態を調べる。
さらに、検体から適宜手段で採取した菌類を所定の菌数に調整した後、寒天培地などを用いて数日〜1週間程度培養してコロニーの増殖を目視判定する。
【0007】
(b)迅速検査法
培養によるカビ検査には、数日〜1週間程度の培養日数を要し、迅速性が要求される品質管理になじまないことが指摘されている。また、カビ汚染食品からの直接検鏡法は、応用可能な食品が限定され、かつ汚染菌量が少ない試料には適さないため、カビの固有成分、代謝活性、免疫学的特異性、電気的な特性、遺伝子検出により、短時間にカビの存在を定量または定性的に解析する試みが行われ、以下に例示するような迅速試験法が開発されている。その一部は検査キットとして市販されているが、使用条件が限定されるため、その特性を考慮して用いる必要がある。
【0008】
1)β−グルカンの測定法
カビ試料中の(1,3)−β−D−グルカン量を比色法または比濁法で測定することにより、真菌(カビ、酵母)量を推定する方法である。検出キット及び分析装置が市販されている(例えば、和光純薬社製の「β−グルカンテストワコー」、同じく「トキシノメーター MT−5500」)。
【0009】
2)キチン(chitin)分析法
カビ細胞膜中のグルコサミンまたはキトサンを加水分解した後、高速液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーで測定し、その値からカビ汚染レベルを推定する方法である。
【0010】
3)ATP測定法
食品中に存在する微生物由来ATPを測定することで、微生物の存在を検知する方法である。蛍光物質ルシフェリンなどを指標としたキットなどが、細菌およびカビの測定に応用されている。生体成分や細菌類由来のATPとの識別が困難なことに留意して使用する必要がある。検出キット及び分析装置が市販されている(例えば、英国バイオトレイス社製の「ユニライト」、同じく「クリーントレース」、キッコーマン社製の「ルミテスター C−110」、「ルシフェールシリーズ」)。
【0011】
4)免疫学的手法
蛍光抗体法や酵素抗体法による分析が試みられている。日本においてこれらの物質の標準化が検討された当時は、抗原抗体反応を用いた測定法の信頼性が低く、機器分析の値が絶対であったが、現在分子構造からより親和性の高い抗体を純度良く大量に生産することが可能になった。しかし、標準化の検討がなされていないことから、標準法として設定することは難しい。
カビ毒については免疫学的手法(ELISA法迅速定量キット)が市販されている。
【0012】
5)真菌検出用DNAチップ
DNAチップ(DNAマイクロアレイなどとも称される)は、細胞内の遺伝子発現量を測定するために、多数のDNA断片をプラスチックやガラス等の基板上に高密度に配置した分析機器である。このDNAチップを用いれば、数十から数万の遺伝子発現を一度に調べることが可能である。例えば、ヒトの遺伝子数は3万〜4万と言われているが、これらの全ての遺伝子断片を一枚の基板上に固定することができ、このプローブと呼ばれる遺伝子断片と、ターゲットと呼ばれる細胞から抽出し、かつ標識化合物により標識化したメッセンジャーRNA(mRNA)とを接触させてハイブリダイズすることによって、細胞内の遺伝子発現量を測定することができる。
カビ検出に用いるDNAチップのプローブ設計の従来法は、カビのリボソームのスペーサー領域(ITS)に由来する、またはそれを含む領域に由来する塩基配列の情報を用いてプローブ設計し、さらにそのプローブを用いてカビの種類を同定する方法が提案されている。例えば、特許文献4には、ハウスダストアレルギーの原因となるダニ・カビ類の検出・識別用マイクロアレイに用いられる核酸プローブとして、ITS領域の塩基配列を用いることが記載され、また特許文献5には、カビの検出方法に用いるマイクロアレイの検出用プローブとして、ITS領域の塩基配列を用いることが記載されている。さらに、日本薬局方でもITSの塩基配列の検査が推奨されている。
【特許文献1】特開平9−275998号公報
【特許文献2】特開平11-178568号公報
【特許文献3】特開2001−299399号公報
【特許文献4】特開2008−35773号公報
【特許文献5】特開2008−5760号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、前述した従来技術には、それぞれ以下のような問題があった。
(I)生死判定の従来技術である(a)培養法については、培養に1週間程度と時間を要するため、迅速な判定ができない。人が生活する屋内や、人が食する食物などの迅速性が要求される検査には不適である。
【0014】
(I)生死判定の従来技術である(b)迅速法の1)蛍光染色試薬を用いる方法は、各試薬を使った生死判別の測定は迅速であるが、真菌の場合は特に、専門知識と高い技術を必要とするため、手軽な検査方法とは言えない。この方法は、非熟練者が実施するのは難しく、定量性・再現性が得られにくい。例えば、極端な場合、アクリジンオレンジでは蛍光を発しないはずの生菌が、蛍光を発する場合もある。
【0015】
(I)生死判定の従来技術である(b)迅速法の2)RNA/DNA比による方法は、検体からRNAとDNAのそれぞれをPCR法で増幅させるには、2日間程度の時間と特殊な装置、高い専門技術を要する。少なくともRNAとDNAの両方の定量が必要となり、簡便な検査法とは言い難い。
【0016】
(II)カビ種の同定の(a)培養法は、迅速性に欠けるという問題がある。培養によるカビ検査には数日〜1週間程度を要し、迅速性が要求される品質管理になじまないことが指摘されている。
また、カビ汚染食品からの直接検鏡法は、応用可能な食品が限定され、かつ汚染菌量が少ない試料では難しく、高い専門技術を要する。さらにカビの同定には、経験と専門性が必要である。
【0017】
(II)カビ種の同定の(b)迅速検査法のうち、1)β−グルカンの測定法は、市販キットがあり、測定は容易である。しかし、この方法ではカビの総量を推測することが可能であるが、カビ種の同定はできない。
また、(b)迅速検査法のうち、2)キチン分析法は、高速液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィーを用いるため、専門性が必要であり、前処理も必要であるため、簡便な手法とは言えない。またこの方法ではカビの総量を推測することが可能であるが、カビ種の同定はできない。
また、(b)迅速検査法のうち、3)ATP測定法は、市販キットがあり、簡便であるが、カビと他の微生物とを区別することが難しく、微生物の総量を推定することが可能であるが、カビ種の同定はできない。
また、(b)迅速検査法のうち、4)免疫学的手法は、カビ毒の検出用には市販のキットが提供されているが、カビの検出やカビ種の同定用については商品化されていない。
【0018】
(b)迅速検査法のうち、5)真菌検出用DNAチップは、検体中のカビの有無やそのカビ種の同定を、迅速かつ簡便に実行でき、また高度な専門知識・技術がなくても正確な判別が可能である。
しかしながら、特許文献4、5に開示されたような従来技術にあっては、DNAチップのプローブを設計する際に、カビのリボソームのスペーサー領域(ITS)に由来する、またはそれを含む領域に由来する塩基配列の情報を用いてプローブ設計しており、現状ではITS領域の塩基配列のデータ量が少ないために、カビ検出用プローブの設計・作製が難しいという問題がある。
また、特許文献4、5に開示されたような従来技術にあっては、使用するプローブの塩基配列が塩基数40〜50個程度必要あるため、プローブの作製やDNAチップの作製が難しくなるという問題がある。
さらに、特許文献4、5に開示されたITSに由来する塩基配列を有するプローブを用いたハイブリダイゼーションでは、クロスハイブリッドが起きることがあり、同一種に対し何個かのプローブが必要な場合が多く、DNAチップを用いたカビ種同定の測定精度が十分に得られない問題がある。
また、特許文献4、5に開示されたプローブの塩基配列は、カビのリボソームのITSに由来するものである。このITSは、生菌に特異的なmRNAを介した蛋白質合成に関与しないため、検体のRNA量を基準とした検体中のカビの生死判別を実行するには不向きである。
【0019】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、屋内や食品に存在するカビの生死判別とカビ種の同定とを個別又は同時に行うことができ、しかも簡易な測定手法によって高精度で前記判別・同定を行うことが可能なDNAチップの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0020】
前記目的を達成するため、本発明は、配列番号1〜34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択されるいずれか1つの塩基配列を有してなるカビ検出用プローブを提供する。
【0021】
また本発明は、
(1)アブシディア コエルレア(Absidia coerulea)を検出対象とする配列番号1の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ア)、
(2)アブシディア コリンビフェラ(Absidia corymbifera)を検出対象とする配列番号2の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(イ)、
(3)アブシディア グラウカ(Absidia glauca)を検出対象とする配列番号3の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ウ)、及び配列番号4の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(エ)、
(4)アブシディア レペンス(Absidia repens)を検出対象とする配列番号5の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(オ)、及び配列番号6の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(カ)、
(5)アルタナリア アルタナータ(Alternaria alternata)を検出対象とする配列番号7の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(キ)、
(6)アスペルギルス ニドランス(Aspergillus nidulans)を検出対象とする配列番号8の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ク)、
(7)アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)を検出対象とする配列番号9の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ケ)、配列番号10の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(コ)、配列番号11の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(サ)、配列番号12の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(シ)、及び配列番号13の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ス)、
(8)アスペルギルス ヴァーシカラー(Aspergillus versicolor)を検出対象とする配列番号14の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(セ)、
(9)カンジダ アルビカンス(Candida albicans)を検出対象とする配列番号15の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ソ)、
(10)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)を検出対象とする配列番号16の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(タ)、配列番号17の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(チ)、及び配列番号18の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ツ)、
(11)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)及びクラドスポリウム スフェロスペルマム(Cladosporium sphaerospermum)を検出対象とする配列番号19の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(テ)、及び配列番号20の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ト)、
(12)クラドスポリウム ランゲロニー(Cladosporium langeronii)を検出対象とする配列番号21の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ナ)、及び配列番号22の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ニ)、
(13)ユーロチウム レペンス(Eurotium repens)を検出対象とする配列番号23の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヌ)、
(14)フザリウム カルモラム(Fusarium culmorum)を検出対象とする配列番号24の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ネ)、
(15)フザリウム オキシスポラム(Fusarium oxysporum)を検出対象とする配列番号25の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ノ)、
(16)ムコール ラセモサス(Mucor racemosus)を検出対象とする配列番号26の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ハ)、
(17)ペシロミセス テヌイペス(Paecilomyces tenuipes)を検出対象とする配列番号27の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヒ)、
(18)フォーマ(Phoma)属を検出対象とする配列番号28の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(フ)、
(19)リゾプス(Rhizopus)属を検出対象とする配列番号29の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヘ)、
(20)スタキボトリス チャルトラム(Stachybotrys chartarum)を検出対象とする配列番号30の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ホ)、及び配列番号31の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(マ)、
(21)トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)を検出対象とする配列番号32の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ミ)、
(22)ワレミア(Wallemia)属を検出対象とする配列番号33の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ム)、及び配列番号34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(メ)、
からなる群から選択されるカビ検出用プローブを提供する。
【0022】
また本発明は、前述した本発明に係るカビ検出用プローブの1種又は2種以上を、基板に固定してなるカビ検出用DNAチップを提供する。
【0023】
また本発明は、前述したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、基板に混合した状態で固定してなるカビ検出用DNAチップを提供する。
【0024】
また本発明は、前述したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるカビ検出用DNAチップを提供する。
【0025】
本発明のカビ検出用DNAチップにおいて、基板に一端を固定した前記カビ検出用プローブの先端に、同じかまたは異なるカビ検出用プローブが連結されたカスケード構造を有する構成としてもよい。
【0026】
また本発明は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中に前記カビ検出用プローブの検出対象であるカビが存在するか否かを調べる工程を有するカビの検出方法を提供する。
【0027】
また本発明は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出し、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を有するカビの生死判別方法を提供する。
【0028】
また本発明は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定する工程を有するカビの同定方法を提供する。
【0029】
また本発明は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブが検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定するとともに、
該標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、該標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を有するカビの検出方法を提供する。
【発明の効果】
【0030】
本発明に係るカビ検出用プローブは、塩基配列等のデータが比較的豊富に存在するカビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する配列番号1〜34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択されるいずれか1つの塩基配列を有してなるものなので、各種のカビ種に対応した適切なカビ検出用プローブの設計・作製を容易に行うことができる。
また、本発明に係るカビ検出用プローブは、塩基数30以下の比較的短い塩基配列でありながら、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするものなので、プローブの設計・作製を容易に行うことができるとともに、これを基板に固定したDNAチップの製造も容易となる。さらに、比較的短い塩基配列であることから、種々の変更、例えば、一段目のカビ検出用プローブの先端側に同種の又は異種のカビ検出用プローブの一端を連結した多段のカスケード構造とすることなども比較的容易に行うことができる。
また、本発明に係るカビ検出用プローブは、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするものなので、検出用ターゲットとハイブリダイズする際に、クロスハイブリッドが起こる確率が低く、高精度でカビの検出を行うことができる。
【0031】
本発明に係るカビ検出用DNAチップは、前述した本発明に係るカビ検出用プローブを基板に固定したものなので、塩基数30以下の比較的短い塩基配列でありながら、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズすることが可能であり、プローブの設計・作製を含めたDNAチップの製造が容易になる。
また、本発明に係るカビ検出用DNAチップは、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするカビ検出用プローブを有するものなので、検出用ターゲットとハイブリダイズする際に、クロスハイブリッドが起こる確率が低く、高精度でカビの検出を行うことができる。
また、本発明に係るカビ検出用DNAチップは、カビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する塩基配列を有するプローブを基板に固定してなるものなので、ITS由来の塩基配列のプローブを有する従来のDNAチップと比べ、検出対象のカビの生存/死滅の差によりプローブにハイブリダイスする核酸量の変動が大きくなるので、その核酸量を調べることで、検出対象のカビの生死を判別することができる。
また、本発明に係るカビ検出用DNAチップにおいて、本発明に係るカビ検出用プローブのうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなる構成とすれば、被検試料中に存在するカビ由来の核酸が、何れの固定領域のプローブとハイブリダイズするかを調べることで、該カビの種を同定でき、前述したようにクロスハイブリッドが起こる確率が低いことから、高精度でカビ種の同定を行うことができる。
また、本発明に係るカビ検出用DNAチップにおいて、基板に一端を固定したカビ検出用プローブの先端に、同じかまたは異なるカビ検出用プローブが連結されたカスケード構造を有する構成とすれば、特定のカビをより高精度で検出することができるし、1つのプローブでは検出不可能な変異種や類似の種の検出も可能となる。
【0032】
本発明に係るカビの検出方法は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後に該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出することによって、従来のITS由来のプローブを有するDNAチップを用いた場合と比べて特定のカビをより高精度で検出することができる。
また、本発明に係るカビの生死判別方法は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後に該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出し、カビ菌体量に対する検出量の高低によって被検試料中のカビの生死を判別できるので、従来法に比べてカビの生死判別を迅速に、高精度で簡便に行うことができる。
また、本発明に係るカビの同定方法は、本発明に係るカビ検出用プローブのうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるDNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後に該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出し、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定できるので、カビの種の同定を迅速に、高精度で簡便に行うことができる。
また、前記カビの同定方法は、カビ種の同定と共に、カビの生死判別を行うこともできるため、1個のDNAチップによってカビの生死判別とカビ種の同定とを同時に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
(カビ検出用プローブ)
本発明に係るカビ検出用プローブは、検出対象のカビのゲノム領域に特異的にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドを含むプローブである。このカビ検出用プローブの長さは、特に制限されないが、例えば、10〜200ヌクレオチドであって、20〜100ヌクレオチドが好ましく、20〜50ヌクレオチドがさらに好ましい。複数のプローブ間で、プローブの長さは、同じでもよいし、異なっていてもよい。
【0034】
プローブのポリヌクレオチドとしては、特に限定されず、DNA、RNA、又は、従来公知のこれらの誘導体や類縁体等を使用できる。カビ検出用プローブの製造方法としては、特に制限されず、例えば、従来公知の方法により化学合成により製造してもよく、酵素的にインビボ又はインビトロで製造してもよい。
【0035】
本発明では、カビ検出用プローブをDNAチップ(マイクロアレイ)として利用することから、前記カビ検出用プローブには、DNAチップの基板に固定するための修飾がされていてもよい。前記修飾は、使用するDNAチップ基板の種類に応じて従来公知のものを選択できるが、例えばプローブのポリヌクレオチドの5’末端又は3’末端のC(3〜7)アミノ化等が挙げられる。
【0036】
前記カビ検出用プローブの配列としては、検出対象のカビに特異的である従来公知の配列であってもよく、また、前記カビのゲノム配列に基づき設計しても良い。プローブ配列の設計方法は、特に制限されないが、例えば、従来公知のアルゴリズムやソフトウェアを利用することができる。
例えば公知の配列として、次の論文などに記述されている。
(1)Zhihong Wu,Yoshihiko Tsumura et al,18S rRNA Gene Variation among Common Airborne Fungi, and Development of Specific Oligonucleotide Probes for the Detection of Fungal Isolates,APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Vol. 69, No. 9, p. 5389−5397(2003)
(2)WILLEM J. G. MELCHERS, PAUL E VERWEIJ ,General Primer-Mediated PCR for Detection of Aspergillus Species,JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY, Vol. 32, No. 7, p. 1710-1717(1994)
【0037】
前記ソフトウェアとしては、例えば、ARB(The ARB project at Technical University of Munich - the official ARB homepage, http://www.arb-home.de)が挙げられる。
なお、ソフトウェアARBについては、次の参考文献にも記述されている。
(1)Michael Mayl, BjoE rn Nonhoffl et al., ARB: a software environment for sequence data, Nucleic Acids Research, Vol.32, No.4, pp.1363-1371(2004)
(2)朴相熙、伊藤喜久治、ARB;rRNAデータベースの処理とプローブのデザイン、腸内細菌学雑誌、Vol.19 pp.53-60(2005)
【0038】
本発明の好ましい実施形態において、カビ検出用プローブは、検出対象とするカビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する、配列番号1〜34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択されるいずれか1つの塩基配列を有する。
【0039】
なお、本発明において、「それと実質的に同一の塩基配列」とは、配列番号1〜34の塩基配列において1又は数個の核酸が欠失、置換、挿入又は付加された塩基配列からなり、対応する配列番号1〜34の塩基配列からなるカビ検出用プローブがハイブリダイズするDNAとハイブリダイズできる塩基配列のことを指す。
【0040】
本発明に係るカビ検出用プローブの好適な実施形態を以下に例示する。
(1)アブシディア コエルレア(Absidia coerulea)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号1の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ア)が挙げられる。
【0041】
(2)アブシディア コリンビフェラ(Absidia corymbifera)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号2の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(イ)が挙げられる。
【0042】
(3)アブシディア グラウカ(Absidia glauca)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号3の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ウ)、及び配列番号4の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(エ)が挙げられる。
【0043】
(4)アブシディア レペンス(Absidia repens)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号5の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(オ)、及び配列番号6の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(カ)が挙げられる。
【0044】
(5)アルタナリア アルタナータ(Alternaria alternata)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号7の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(キ)が挙げられる。
【0045】
(6)アスペルギルス ニドランス(Aspergillus nidulans)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号8の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ク)が挙げられる。
【0046】
(7)アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号9の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ケ)、配列番号10の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(コ)、配列番号11の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(サ)、配列番号12の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(シ)、及び配列番号13の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ス)が挙げられる。
【0047】
(8)アスペルギルス ヴァーシカラー(Aspergillus versicolor)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号14の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(セ)が挙げられる。
【0048】
(9)カンジダ アルビカンス(Candida albicans)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号15の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ソ)が挙げられる。
【0049】
(10)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号16の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(タ)、配列番号17の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(チ)、及び配列番号18の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ツ)が挙げられる。
【0050】
(11)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)及びクラドスポリウム スフェロスペルマム(Cladosporium sphaerospermum)の両方を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号19の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(テ)、及び配列番号20の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ト)が挙げられる。
【0051】
(12)クラドスポリウム ランゲロニー(Cladosporium langeronii)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号21の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ナ)、及び配列番号22の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ニ)が挙げられる。
【0052】
(13)ユーロチウム レペンス(Eurotium repens)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号23の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヌ)が挙げられる。
【0053】
(14)フザリウム カルモラム(Fusarium culmorum)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号24の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ネ)が挙げられる。
【0054】
(15)フザリウム オキシスポラム(Fusarium oxysporum)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号25の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ノ)が挙げられる。
【0055】
(16)ムコール ラセモサス(Mucor racemosus)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号26の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ハ)が挙げられる。
【0056】
(17)ペシロミセス テヌイペス(Paecilomyces tenuipes)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号27の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヒ)が挙げられる。
【0057】
(18)フォーマ(Phoma)属を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号28の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(フ)が挙げられる。
【0058】
(19)リゾプス(Rhizopus)属を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号29の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヘ)が挙げられる。
【0059】
(20)スタキボトリス チャルトラム(Stachybotrys chartarum)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号30の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ホ)、及び配列番号31の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(マ)が挙げられる。
【0060】
(21)トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号32の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ミ)が挙げられる。
【0061】
(22)ワレミア(Wallemia)属を検出対象とするカビ検出用プローブとしては、配列番号33の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ム)、及び配列番号34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(メ)が挙げられる。
【0062】
前述した(ア)〜(メ)のカビ検出用プローブは、塩基配列等のデータが比較的豊富に存在するカビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する配列番号1〜34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択されるいずれか1つの塩基配列を有してなるものなので、各種のカビ種に対応した適切なカビ検出用プローブの設計・作製を容易に行うことができる。
また、前記カビ検出用プローブは、塩基数30以下の比較的短い塩基配列でありながら、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするものなので、プローブの設計・作製を容易に行うことができるとともに、これを基板に固定したDNAチップの製造も容易となる。さらに、比較的短い塩基配列であることから、種々の変更、例えば、一段目のカビ検出用プローブの先端側に同種の又は異種のカビ検出用プローブの一端を連結した多段のカスケード構造とすることなども比較的容易に行うことができる。
また、前記カビ検出用プローブは、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするものなので、検出用ターゲットとハイブリダイズする際に、クロスハイブリッドが起こる確率が低く、高精度でカビの検出を行うことができる。
【0063】
(カビ検出用DNAチップ)
本発明に係るカビ検出用DNAチップは、前述した本発明に係るカビ検出用プローブの1種又は2種以上を基板に固定してなるDNAチップである。
本発明に係るカビ検出用DNAチップの好ましい実施形態としては、前述したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上、好ましくは全種を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるカビ検出用DNAチップが挙げられる。
【0064】
この基板上の固定領域の配置方法については、カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)がそれぞれどの位置に固定されているのかが明確に認識できればよく、特に限定されない。例えば、カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)の固定スポットを直線状とし、それぞれ間隔を置いて平行に並べたり、円形の固定スポットを縦横に規則的に並べたりすることができる。
【0065】
本発明に係るカビ検出用DNAチップに使用する基板は、当該技術分野で公知の各種の基板を使用でき、特に限定されない。基板の材質としては、例えば、ガラス、セラミックスなどの無機材料;ポリエチレン、ポリプロビレン、環状ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホンなどの有機材料等が挙げられる。基板の形状も長方形、正方形、丸形、楕円形など限定されない。
【0066】
基板に前記カビ検出用プローブを固定して本発明に係るカビ検出用DNAチップを製造する方法は、DNAチップの製造において公知の方法を用いて行うことができ、特に限定されない。例えば、予め調製したカビ検出用プローブを、基板上にスポッターを用いてスポットする方法を用いることができる。また、この場合のスポット方法としては、ピン先端の基板上への機械的な接触によるピン方式、インクジェットプリンタを用いるインクジェット方式、毛細管を用いるキャピラリー方式などが挙げられるが、特にこれらに限定されない。また、他の好ましい製造方法として、フォトリソグラフィ技術と固相反応化学技術を使用し、基板上に前記カビ検出用プローブを人工的に合成する方式を採用することもできる。
【0067】
このカビ検出用DNAチップは、前述したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)を基板に固定したものなので、塩基数30以下の比較的短い塩基配列でありながら、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズすることが可能であり、プローブの設計・作製を含めたDNAチップの製造が容易になる。
また、このDNAチップは、検出対象となるカビの核酸を含む被検試料中の検出用ターゲットと高い確率でハイブリダイズするカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)を有するものなので、検出用ターゲットとハイブリダイズする際に、クロスハイブリッドが起こる確率が低く、高精度でカビの検出を行うことができる。
また、このカビ検出用DNAチップは、カビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する塩基配列を有するプローブ(ア)〜(メ)を基板に固定してなるものなので、ITS由来の塩基配列のプローブを有する従来のDNAチップと比べ、検出対象のカビの生存/死滅の差によりプローブにハイブリダイスする核酸量の変動が大きくなるので、その核酸量を調べることで、検出対象のカビの生死を判別することができる。
また、このカビ検出用DNAチップにおいて、前記カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなる構成とすれば、被検試料中に存在するカビ由来の核酸が、何れの固定領域のプローブとハイブリダイズするかを調べることで、該カビの種を同定でき、前述したようにクロスハイブリッドが起こる確率が低いことから、高精度でカビ種の同定を行うことができる。
また、このカビ検出用DNAチップにおいて、基板に一端を固定したカビ検出用プローブの先端に、同じかまたは異なるカビ検出用プローブが連結されたカスケード構造を有する構成とすれば、特定のカビをより高精度で検出することができるし、1つのプローブでは検出不可能な変異種や類似の種の検出も可能となる。
【0068】
(カビの検出方法)
本発明のカビの検出方法は、前述したカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中に前記カビ検出用プローブの検出対象であるカビが存在するか否かを調べることを特徴としている。
【0069】
本発明において、「標識化合物」とは、特に制限されず、例えば、発光標識や放射性標識の化合物が挙げられる。前記発光標識としては、例えば、蛍光標識、生体発光標識、化学発光標識及び比色定量標識等が挙げられ、フルオレセイン、リン光体、ローダミン、ポリメチン色素誘導体等の蛍光標識化合物が好ましい。
【0070】
市販の蛍光標識化合物としては、例えば、フルオレプライム(FluorePrime、アマシャムファルマシア社製)、フルオレダイト(Fluoredite、ミリポア社製)、FAM(ABI社製)、Cy3及びCy5(アマシャムファルマシア社製)等の蛍光ホスホルアミダイト類が挙げられる。
【0071】
標識化合物として前記蛍光標識化合物を用いる場合、蛍光標識化合物で標識された検出用ターゲットをカビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブにハイブリダイズし、洗浄後、そのカビ検出用DNAチップをスキャナーにセットし、蛍光強度を読み取る。使用した蛍光標識化合物に所定波長の励起光を照射し、蛍光標識化合物から発する特定波長の蛍光強度を測定することで、被検試料中のカビの有無を判別することができる。
本発明のカビの検出方法は、従来のITS由来のプローブを有するDNAチップを用いた場合と比べて特定のカビをより高精度で検出することができる。
【0072】
(カビの生死判別方法)
本発明に係るカビ検出用DNAチップは、カビのリボソームの18S rDNAの塩基配列に由来する塩基配列を有する前記カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)を基板に固定してなるものなので、ITS由来の塩基配列のプローブを有する従来のDNAチップと比べ、検出対象のカビの生存/死滅の差によりプローブにハイブリダイスする核酸量の変動が大きくなるので、その核酸量を調べることで、検出対象のカビの生死を判別することができる。同一菌量の生存しているカビと死滅したカビとからそれぞれRNAを抽出し、それぞれのRNA量を比較すると、生存しているカビのRNA量が死滅の場合と比べて格段に多いことが分かる。このため、RNA量又はカビ検出用DNAチップのハイブリダイゼーション後の標識化合物の検出量から容易に検出対象のカビの生死判別が可能となる。
【0073】
すなわち、本発明に係るカビの生死判別方法は、前述した本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出し、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を有することを特徴とする。
【0074】
本発明のカビの生死判別方法は、本発明に係るカビ検出用DNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後に該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出し、カビ菌体量に対する検出量の高低によって被検試料中のカビの生死を判別できるので、従来法に比べてカビの生死判別を迅速に、高精度で簡便に行うことができる。
【0075】
(カビの同定方法)
本発明に係るカビの同定方法は、前記カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるDNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定する工程を有することを特徴とする。
【0076】
このカビの同定方法に用いるカビ検出用DNAチップは、本発明に係るカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)の内の2種類以上、好ましくは全種を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してあり、特定の固定領域に、どのカビ検出用プローブが固定されているかが分かるようになっている。このDNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後、該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出することによって、何番目のカビ検出用プローブに検出用ターゲットがハイブリダイズしたかを調べることで、被検査試料中のカビが、カビ検出用プローブ(ア)〜(メ)の検出対象とするいずれかのカビである、と同定することができる。
【0077】
本発明に係るカビの同定方法は、カビ検出用プローブのうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるDNAチップを用い、標識した被検試料中の検出用ターゲットとプローブとをハイブリダイズし、洗浄後に該プローブにハイブリダイズした検出用ターゲットを標識をもとに検出し、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定できるので、カビの種の同定を迅速に、高精度で簡便に行うことができる。
【0078】
(カビの生死判別・カビ種の同定の同時測定)
前述したカビの同定方法において、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定する工程を行うと同時に、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出し、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を行うことで、カビの生死判別・カビ種の同定の同時測定が可能となる。
このように、前記カビの同定方法は、カビ種の同定と共に、カビの生死判別を行うこともできるため、1個のDNAチップによってカビの生死判別とカビ種の同定とを同時に実行することができる。
【0079】
なお、上述した実施の形態において記載した内容は単なる一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【実施例】
【0080】
(カビ検出用プローブの設計)
表1中のNo.1〜22のカビを検出対象としたカビ検出用プローブとして、配列番号1〜34に示す塩基配列を有する34個のカビ検出用プローブを設計した。
【0081】
【表1】

【0082】
[実施例1]
<DNAチップを用いたハイブリダイゼーションによるカビ生死判断>
以下にRNA抽出、RNA量の定量、DNAチップ(マイクロアレイ)による測定について記すが、本発明は特にここで用いるキット、DNAチップ、およびプロトコールに限定するものではなく、一般的に用いられるRNA抽出、RNA量の定量、DNAチップ(マイクロアレイ)による測定を目的とするキット、DNAチップおよびそれらに付属するプロトコールを含めるものである。
【0083】
(a)RNAの抽出操作
表1のNo.7のアスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、No.10のクラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)について、生菌・死菌50mgの同一菌量を採取し、それぞれ液体窒素で凍結・粉砕し、Fungal RNA Isolation kit V−Spin Column E.Z.N.A抽出キット(Omega Bio−tek社製)を用いて、該キットに付属のプロトコールに従い、RNAを抽出・精製した。
【0084】
具体的には、まず、凍結し、すりつぶしたカビ菌体を1.5mLのマイクロチューブに回収し、前述した抽出キットのBuffer RB 500μLを加え、勢いよく懸濁する。その懸濁液をキット付属のカラム(Homogenizer Colomn、緑色)をセットした2mLコレクションチューブに注ぐ。そのコレクションチューブを室温、13000×gにて5分間遠心分離を行う。コレクションチューブに溜まった液を、新しい1.5mLのチューブに移し、0.5等量の無水エタノールを加え撹拌する。
【0085】
次に、キット付属のカラム(HiBind RNA Colomn、赤色)をセットした2mLコレクションチューブに、先ほどの撹拌した液を全量加える。室温、10000×gにて30秒間遠心分離を行い、コレクションチューブの底に溜まった液を捨て、キット付属のRNA Wash Buffer I 500mLをカラムに加え、再度室温、10000×gにて30秒間遠心分離を行い、カラムを洗浄する。
【0086】
さらに、カラムにRNA Wash Buffer II (diluted with ethanol)700μLを加え、室温、10000×gにて30秒間遠心分離、RNA Wash Buffer II 500μLを加えての再度の遠心分離で、カラムの洗浄を行う。そして室温、full speedで1分間遠心分離し、完全にカラムから液を除去する。
【0087】
最後に、1.5mLチューブに、前述したカラムを再セットして、キット付属のDEPC(Diethyl Pyrocarbonate)水を50μL加える。室温、full speedで1分間遠心分離し、RNAをカラムからDEPC水と共にチューブ底に溶出させる。
【0088】
(b)RNA量の測定
RNAの定量には、分光光度計(ナノドロップ;商品名 NanoDrop ND−1000、Thermo Science社製)を使用した。RNAを溶出させた液を1μL用いて、表2に記した条件下で測定した。測定結果を表3に示す。
【0089】
【表2】

【0090】
【表3】

【0091】
表3に示した通り、生菌のRNA濃度は、両方の菌(No.7,No.10)とも死菌のRNA濃度と比べて10倍以上高かった。
【0092】
(c)DNAチップによる測定
(c−1)rRNAの標識処理
rRNAの標識処理とその後のハイブリダイゼーションを蛍光標識試薬キット(商品名;LabelIT miRNA Labeling Kit、Mirus社製)を用いて行った。具体的には、まず、表4に示すように、RNA試料(生菌、死菌は等量)、Nuclease free water、さらにキット付属の10×Labeling Buffer M、LabelIT CyDyeを加えて100μLにし、標識反応液とした。それらの反応液をチューブに入れ、37℃に設定したアルミブロック恒温槽にセットし、1時間標識反応を行った。
その後、各チューブの液に、10×STOP Reagentを10μL加えてよく混ぜ、標識反応を停止させた。
【0093】
【表4】

【0094】
次に、標識反応液の精製を行った。マイクロコン(カラムのメンブランフィルターにより、目の粗さに応じて、一定分子量の大きさ以上のrRNAを捕捉する機能を持つ)のカラムに標識反応液を注入して、室温、14000×gで20分間遠心分離、さらにカラムにNuclease free water 100μLを加えて室温、14000×gで25分間遠心分離、再度カラムにNuclease free water 100μLを加えて室温、14000×gで30分間の遠心分離で精製を行った。
その後、カラムにある精製された標識反応液を、カラムを15mLチューブに逆にセットして、室温、1000×gで1分間遠心分離して取り出した。
さらに、標識反応液量を一定にするため、真空濃縮器を用い、ここでは9.3μLになるように濃縮調整した。
【0095】
(c−2)ハイブリダイゼーションおよび蛍光測定
まず、前述のキット(商品名;LabelIT miRNA Labeling Kit、Mirus社製)に付属のHybriBuffer A 0.3μLを標識反応液に加え、65℃で3分間保持した。さらにHybriBuffer Bを30.3μL加えて撹拌し、32℃で5分間保持し、ハイブリダイゼーション用反応液とした。
【0096】
DNAチップは、東レ社製のDNAチップ基板に、配列番号9,11,12,13,16,18及び20の塩基配列を、フォトリソグラフィ技術と固相反応化学技術を使用して合成することによって作製した。
【0097】
次に、前記DNAチップに各カビの生菌・死菌の反応液を注入した。次に、そのDNAチップを専用のチャンバーにセットし、32℃、250rpmで回転させながら16時間の間ハイブリダイゼーションを行った。
【0098】
さらに、ハイブリダイゼーション反応後に、余分な反応液を除去し、チップ上のプローブの洗浄を行い、スキャナーによりプローブ蛍光検出(蛍光強度測定)を行った。
具体的には、表5に示す30℃の1次洗浄液中でチップをセットしたラックを振り、5分間洗浄し、同様に30℃の2次洗浄液に浸し10分間洗浄、30℃の3次洗浄液に浸し5分間の洗浄を行う。オゾンフリーのブース内で、3次洗浄終了後、ラック内の洗浄液を拭き取り、チップが乾燥しないうちにスピンドライヤーにて一気に水分を飛ばした。
【0099】
【表5】

【0100】
ハイブリダイゼーション後のDNAチップの測定には、スキャナー(商品名;ProScanArray HT、Perkin Elmer社製)を用いた。DNAチップをまずスキャナーにセットし、各プローブとカビのrRNAハイブリダイゼーションの結果を示す蛍光強度を測定した。
【0101】
(c−3)測定結果
図1に、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)の生菌と死菌の測定強度比を示す。
また図2に、クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)の生菌と死菌の測定強度比を示す。
図1及び図2の結果より、本発明に係る配列番号9,11,12,13,16,18及び20の塩基配列からなるカビ検出用プローブを固定したDNAチップによって、配列番号9,11,12,13の塩基配列からなるカビ検出用プローブの検出対象であるアスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、及びクラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)のRNAを検出することができた。
また、配列番号9,11,12,13,16,18及び20の塩基配列からなるカビ検出用プローブの全てにおいて、生菌と死菌が同一菌量である場合に、死菌の測定強度に対して生菌の測定強度が10倍近く高くなった。この強度差であれば、生菌、死菌の区別が十分可能であり、したがって、このDNAチップを用いることによって、カビの生死判断が可能であることが実証された。
【0102】
[実施例2]
<DNAチップを用いたカビ種の特定(1)>
アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)2株(A,Bと記す)を用いて、アスペルギルス ニガー検出用の配列番号9,11,12,13からなるプローブと、他のカビ用の配列番号16,18,20からなるプローブとを基板に固着したDNAチップでハイブリダイゼーションを行った。操作手順は、前述した実施例1の場合と同じである。
【0103】
その結果を図3に示す。図3の結果より、アスペルギルス ニガー検出用の配列番号9,11,12,13からなるプローブは蛍光強度が検出されたが、他のカビ用のプローブでは蛍光強度が検出されなかった。このことから、アスペルギルス ニガーと他のカビ種との選択的な区別が、本発明に係るカビ検出用プローブで可能なことが実証された。
【0104】
[実施例3]
<DNAチップを用いたカビ種の特定(2)>
クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)2株(A,Bと記す)を用いて、クラドスポリウム クラドスポイロイド検出用の配列番号16,18,20からなるプローブと、他のカビ用の配列番号9,11,12,13からなるプローブとを基板に固着したDNAチップでハイブリダイゼーションを行った。操作手順は、前述した実施例1の場合と同じである。
【0105】
その結果を図4に示す。図4の結果より、クラドスポリウム クラドスポイロイド検出用の配列番号16,18,20からなるプローブは蛍光強度が検出されたが、他のカビ用のプローブでは蛍光強度が検出されなかった。このことから、クラドスポリウム クラドスポイロイドと他のカビ種との選択的な区別が、本発明に係るカビ検出用プローブで可能なことが実証された。
【図面の簡単な説明】
【0106】
【図1】実施例1において測定したアスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)の生菌と死菌の測定強度比を示すグラフである。
【図2】実施例1において測定したクラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)の生菌と死菌の測定強度比を示すグラフである。
【図3】実施例2において測定したアスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)のハイブリダイゼーション結果を示すグラフである。
【図4】実施例3において測定したクラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)のハイブリダイゼーション結果を示すグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配列番号1〜34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなる群から選択されるいずれか1つの塩基配列を有してなるカビ検出用プローブ。
【請求項2】
(1)アブシディア コエルレア(Absidia coerulea)を検出対象とする配列番号1の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ア)、
(2)アブシディア コリンビフェラ(Absidia corymbifera)を検出対象とする配列番号2の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(イ)、
(3)アブシディア グラウカ(Absidia glauca)を検出対象とする配列番号3の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ウ)、及び配列番号4の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(エ)、
(4)アブシディア レペンス(Absidia repens)を検出対象とする配列番号5の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(オ)、及び配列番号6の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(カ)、
(5)アルタナリア アルタナータ(Alternaria alternata)を検出対象とする配列番号7の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(キ)、
(6)アスペルギルス ニドランス(Aspergillus nidulans)を検出対象とする配列番号8の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ク)、
(7)アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)を検出対象とする配列番号9の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ケ)、配列番号10の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(コ)、配列番号11の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(サ)、配列番号12の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(シ)、及び配列番号13の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ス)、
(8)アスペルギルス ヴァーシカラー(Aspergillus versicolor)を検出対象とする配列番号14の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(セ)、
(9)カンジダ アルビカンス(Candida albicans)を検出対象とする配列番号15の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ソ)、
(10)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)を検出対象とする配列番号16の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(タ)、配列番号17の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(チ)、及び配列番号18の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ツ)、
(11)クラドスポリウム クラドスポイロイド(Cladosporium cladosporioides)及びクラドスポリウム スフェロスペルマム(Cladosporium sphaerospermum)を検出対象とする配列番号19の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(テ)、及び配列番号20の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ト)、
(12)クラドスポリウム ランゲロニー(Cladosporium langeronii)を検出対象とする配列番号21の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ナ)、及び配列番号22の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ニ)、
(13)ユーロチウム レペンス(Eurotium repens)を検出対象とする配列番号23の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヌ)、
(14)フザリウム カルモラム(Fusarium culmorum)を検出対象とする配列番号24の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ネ)、
(15)フザリウム オキシスポラム(Fusarium oxysporum)を検出対象とする配列番号25の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ノ)、
(16)ムコール ラセモサス(Mucor racemosus)を検出対象とする配列番号26の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ハ)、
(17)ペシロミセス テヌイペス(Paecilomyces tenuipes)を検出対象とする配列番号27の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヒ)、
(18)フォーマ(Phoma)属を検出対象とする配列番号28の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(フ)、
(19)リゾプス(Rhizopus)属を検出対象とする配列番号29の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ヘ)、
(20)スタキボトリス チャルトラム(Stachybotrys chartarum)を検出対象とする配列番号30の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ホ)、及び配列番号31の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(マ)、
(21)トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)を検出対象とする配列番号32の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ミ)、
(22)ワレミア(Wallemia)属を検出対象とする配列番号33の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(ム)、及び配列番号34の塩基配列又はそれと実質的に同一の塩基配列からなるカビ検出用プローブ(メ)、
からなる群から選択されるカビ検出用プローブ。
【請求項3】
請求項1又は2に記載したカビ検出用プローブの1種又は2種以上を、基板に固定してなるカビ検出用DNAチップ。
【請求項4】
請求項2に記載したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、基板に混合した状態で固定してなるカビ検出用DNAチップ。
【請求項5】
請求項2に記載したカビ検出用プローブ(ア)〜(メ)のうちの2種以上を、それぞれのカビ検出用プローブの固定領域を区切って並べた状態で基板に固定してなるカビ検出用DNAチップ。
【請求項6】
基板に一端を固定した前記カビ検出用プローブの先端に、同じかまたは異なるカビ検出用プローブが連結されたカスケード構造を有する請求項3〜5のいずれか1項に記載のカビ検出用DNAチップ。
【請求項7】
請求項3〜6のいずれか1項に記載のカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中に前記カビ検出用プローブの検出対象であるカビが存在するか否かを調べる工程を有するカビの検出方法。
【請求項8】
請求項3〜6のいずれか1項に記載のカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出し、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、カビ菌体量に対する標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を有するカビの生死判別方法。
【請求項9】
請求項5に記載のカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブの検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定する工程を有するカビの同定方法。
【請求項10】
請求項5に記載のカビ検出用DNAチップを用い、
被検試料中の核酸から、標識化合物で標識された検出用ターゲットを作製する工程と、
前記カビ検出用DNAチップのカビ検出用プローブに前記検出用ターゲットをハイブリダイズする工程と、
次いで、前記カビ検出用DNAチップを洗浄し、洗浄後の該DNAチップについて前記標識化合物を検出することで、被検査試料中のカビが、DNAチップの標識化合物が検出された領域に固定しておいたカビ検出用プローブが検出対象とするカビであるとして該カビの種を同定するとともに、
該標識化合物の検出量が基準値よりも多い場合には、被検査試料中に存在するカビが生きており、該標識化合物の検出量が基準値よりも少ない場合には、被検査試料中に存在するカビが死んでいると判別する工程を有するカビの検出方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−130915(P2010−130915A)
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−307599(P2008−307599)
【出願日】平成20年12月2日(2008.12.2)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【出願人】(000198318)株式会社IHI検査計測 (132)
【Fターム(参考)】