JP2013164414A - 抗菌ペプチドを用いた微生物の検出方法及び検出用キット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の微生物の検出方法は、検出対象微生物に対する抗体を固相化した膜担体に対して、抗菌ペプチドに標識物質を結合させた標識化抗菌ペプチドと検出対象微生物を展開させ、前記抗体で微生物を捕捉し、その発色に基づいて微生物を検出することからなる微生物の検出方法である。従来のイムノクロマトグラフィー法による微生物の検出方法では、抗原認識部位の異なる2種類の抗体を必要としていたが、本発明によれば1種類の抗体で行うことができるという特長を有する。
【選択図】 図1
Description
このような問題から、簡便に微生物を検出する方法として、イムノクロマトグラフィー法(以下、イムノクロマト法と称する)が知られており、既に商品化されているものもある。
イムノクロマト法の一例を汎用されているサンドイッチ法で説明すると、まず検出対象微生物を認識し且つ抗原認識部位の異なる2種の抗体を用意する。その内の第一抗体は細長の膜担体の所定の個所に固相化し、微生物捕捉部位(テストライン)を形成する。一方、第二抗体には、金コロイドなどの発色(呈色)標識を施し、標識化第二抗体とする。そして、試料溶液を標識化第二抗体と混合した後に膜担体の一端に滴下し吸収させるか、凍結乾燥した標識化第二抗体を含有するチューブに試料溶液を混合した後に膜担体の一端に適下し吸収させるか、又は標識化第二抗体を含有するコンジュゲートパッドを膜担体の一端に設けてコンジュゲートパッドの近傍に試料溶液を滴下し吸収させる。試料溶液中に検出対象微生物が含まれていると、標識化第二抗体は当該微生物を認識し、標識−第二抗体―検出対象微生物の複合体を形成する。この複合体を含む試料溶液が、毛細管現象により膜担体中を展開し、上記のテストラインを通過すると第一抗体により捕捉され、標識−第二抗体―検出対象微生物−第一抗体の複合体が形成され、標識として金コロイドを用いた場合には赤紫色の発色が観察されて微生物が検出される。
本願発明者らは、上記の問題点を解決するために種々検討したところ、前記第二抗体に代えて、微生物の細胞膜に結合するという特性を有する抗菌ペプチドを使用すると問題が解消し得ることを見出した。
本発明は係る知見に基づくものであり、検出対象微生物に対する抗体が1種類で足り、測定感度の向上を図ることができる、イムノクロマト法による微生物の検出方法及びそれに使用されるキットを提供するものである。
上記の膜担体には、間隔を空けて、2種以上の微生物の抗体を固相化し、2種以上の微生物を同時に検出する方法であってもよい。
また、標識物質としては、金属コロイド粒子又は有色ラテックス粒子が好適に使用される。
検出対象微生物としては有害微生物が挙げられ、例えば、病原性細菌(例えば、病原性大腸菌(O157、O26、O111、O104など)、サルモネラ菌、カンピロバクター菌、リステリア菌、ボツリヌス菌、腸炎ビブリオ、黄色ブドウ球菌、セレウス菌、エルシニア菌、赤痢菌、腸チフス菌、パラチフス菌、コレラ菌、肺炎球菌、淋菌、ジフテリア菌など)、病原性真菌(例えば、カンジダ菌、カビなど)、エンベロープウイルス(例えば、インフルエンザウイルス、ヒト免疫不全ウイルスなど)などが例示される。
抗菌ペプチドとしては、微生物への結合数を増やすことができるのでアミノ酸残基数が100以下、好ましくは50以下の抗菌ペプチドを使用するのが好ましく、特にCecropin P1、Cecropin P2、Cecropin P3、Magainin 1、Magainin 2、Bombinin−like peptide 7又はCeratotoxin Aが好適に使用される。なお、係る抗菌ペプチドは、そのアミノ酸配列を改変したことにより機能が改善したペプチドであってもよい。
また、本発明は、上記検出方法に好適に使用されるイムノクロマト用キットであり、検出対象微生物を認識する抗体を固相化した膜担体と、標識物質と抗菌ペプチドとが結合した標識化抗菌ペプチドを少なくとも有するイムノクロマト用キットである。
必要に応じて、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂などのシート状プラスチック素材の上に膜担体を形成してもよい。
上記の膜担体の所定の位置には、検出対象微生物を捕捉するために、当該微生物を検出する抗体を固相化したテストラインを形成する。
有害微生物としては、病原性細菌(例えば、病原性大腸菌(O157、O26、O111、O104など)、サルモネラ菌、カンピロバクター菌、リステリア菌、ボツリヌス菌、腸炎ビブリオ、黄色ブドウ球菌、セレウス菌、エルシニア菌、赤痢菌、腸チフス菌、パラチフス菌、コレラ菌、肺炎球菌、淋菌、ジフテリア菌など)、病原性真菌(例えば、カンジダ菌、カビなど)、エンベロープウイルス(例えば、インフルエンザウイルス、ヒト免疫不全ウイルスなど)などが例示される。
本発明においては、モノクローナル抗体及びポリクローナル抗体の何れも使用することができる。なお、微生物によっては、その抗体が既に市販されており、そのような市販抗体を使用してもよい。
なお、膜担体のテストラインは1個所に限られず、異なる微生物の抗体のテストラインを複数設けてもよい。複数のテストラインを設けることにより、複数の微生物を同時に検出することができる。
上記の抗菌ペプチドは抗菌性を有するペプチドを意味し、有害微生物の侵入・定着を防止するために、動物や植物が産生するペプチド、即ち生物の自然免疫系を担うペプチドである。極めて多数(1000種以上)の抗菌ペプチドが既に知られており、その作用機構も明らかにされつつある(例えば、Nature, Vol.415, p389, 2002など参照)。
抗菌ペプチドの一般的特徴としては、
・10〜100程度のアミノ酸残基からなり、分子中に多くの塩基性アミノ酸を有し、生理的条件下では正電荷を帯びる;
・疎水性条件下では、αへリックス構造などの二次構造をとる;
・細菌、真菌、ウイルスなどを認識し、その負に帯電している膜に結合し、膜に穴を空けて攻撃する。特に、リポ多糖(LPS)などの細菌表面物質を高い親和性で特異的に認識する;
などが挙げられ、上記のように抗菌ペプチドは微生物を認識し結合するという特性を有する。
本発明において、使用し得る抗菌ペプチドは特に限定されないが、検出対象微生物に対する結合量を増加することができることから、アミノ酸残基数が100以下、好ましくは50以下の抗菌ペプチドが好適に使用される。係る抗菌ペプチドとしては、例えば、Cecropin P1、Cecropin P2、Cecropin P3、Magainin 1、Magainin 2、Bombinin−like peptide 7、Ceratotoxin A、TEWP、PARASIN I、SMAP−29、Tachyplesin I、Dermaseptin−S3、Dermaseptin−B5、Fowlicidin−1、LL−37、CM15などが挙げられ、二種以上を併用してもよい。特にCecropin P1、Cecropin P2、Cecropin P3、Magainin 1、Magainin 2、Bombinin−like peptide 7又はCeratotoxin Aが好適に使用される。
特に、化学的安定性が高いことから金コロイドが好適に使用され、粒径が約1〜500nmが使用され、強い発色が得られることから5〜100nmが好ましい。なお、イムノクロマト用金コロイド液が既に市販されており、そのような市販品を使用することができる。
好ましい方法としては、強い親和性と特異性を有する物質の組合せ(以下、結合性物質体という)を用いた方法が挙げられる。結合性物質体は既に知られており、例えば、ビオチン−アビジン又はストレプトアビジン、コンカナバリンA−糖などの組合せが例示できる。例えば、ビオチンが結合した抗菌ペプチドと、ストレプトアビジンが結合した標識物質を混合すると、ビオチン−ストレプトアビジン結合を介して、抗菌ペプチドと標識物質を結合させることができる。
図1は、本発明のイムノクロマト用キットの一例を模式的に示した図である。図1において、1は膜担体、2はコンジュゲートパッド、3はサンプルパッド、4は吸収パッド、5はテストラインである。この例においては、膜担体1には、抗O157抗体、抗O26抗体及び抗O111抗体の3種の抗体で3つのテストライン5が形成されている。
コンジュゲートパッド2は、前記の標識化抗菌ペプチド溶液を、膜担体1と同様な素材に含浸させた後、乾燥したものである。
サンプルパッド3は、試験液を滴下する部位であり、膜担体1と同様な素材からなる。
吸収パッド4は、展開してきた試験液を吸収する部位であり、水分を吸収し得る素材であれば特に限定はなく、膜担体1と同様な素材、フエルト、不織布などからなる。
コントロールラインの設定方法としては、抗菌ペプチドを認識する抗体を用いることの他に、標識化抗菌ペプチドの標識物質(例えば、ストレプトアビジン金コロイド等)と結合する抗体(例えば抗ストレプトアビジン抗体等)を用いることができる。あるいは末端配列にヒスチジン6残基からなる配列(His-tag配列)を付加した標識抗菌ペプチドであれば、抗His-tag抗体を用いることもできる。なお、抗ストレプトアビジン抗体や抗His-tag抗体は既に市販されており、そのような市販品を使用することができる。
病原性大腸菌O157検出
A.プロトコル
1)メンブレンの作製
(1)抗大腸菌O157抗体をリン酸緩衝液(以下、PBSと記す。pH7.2)で希釈し、イムノクロマト塗布装置を用いてニトロセルロースメンブレンの所定位置に1mg/mLで塗布する。
(2)メンブレンをデシケーターで一晩乾燥させる。
2)検出プローブ(金コロイド標識化Cecropin P1)の作製
(1)ビオチン標識したCecropin P1をPBSで30μg/mLに希釈する。
(2)上記(1)をストレプトアビジン金コロイド溶液と混合する(等量)。
(3)4℃で一晩静置させる。
(4)10%BSA、2mMホウ酸緩衝液を金コロイドと等量加えて、25℃、1時間ブロッキングする。
(5)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(6)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を加え懸濁後、超音波装置で金コロイドを分散させる。
(7)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(8)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を加え懸濁後、超音波装置で金コロイドを分散させる。
(9)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(10)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を金コロイドと等量加えて超音波装置で金コロイドを分散させ、金コロイド溶液とする。
(11)530nmの吸光度から濃度を算出し、1%トレハロース、1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を用いて1abs/μLへ希釈する。
(1)前記1)のメンブレンにサンプルパッド、吸収パッド、ラミネートシールを貼り付ける。
(2)イムノクロマト裁断機を用いて、5mm幅に裁断し、イムノクロマト用ストリップとして使用する。
4)菌液の作製
(1)O157菌体をトリプトソーヤブイヨンで42℃、一晩培養する。
(2)生菌数を測定する。
(3)PBSを用いて10倍希釈系列を作製し、試験用サンプルとする。
5)試験方法
(1)96ウェルプレートに、金コロイド溶液(検出プローブ)30μLと段階希釈した培養液100μLを混合する。
(2)上記(1)にイムノクロマト用ストリップのサンプルパッド部を投下する。
(3)15分後目視でラインの有無を判定する。
(4)判定基準は、+(陽性:ラインあり)、W+(弱陽性:薄いラインあり)、−(陰性:ラインなし)の3段階で判定する。
上記の試験結果を表1に示した。なお、表1中、括弧内は菌数(cfu/ml)である(以下同様)。表1に示されるように、検出プローブとして金コロイド標識化Cecropin P1を使用したイムノクロマト法は、大腸菌O157の検出が可能であった。
サルモネラ菌の検出
A.プロトコル
1)メンブレンの作製
(1)抗サルモネラ菌抗体をPBS(pH7.2)で希釈し、イムノクロマト塗布装置を用いてニトロセルロースメンブレンの所定位置に1mg/mLで塗布する。
(2)メンブレンをデシケーターで一晩乾燥させる。
2)検出プローブ
実施例1で作製した金コロイド標識化Cecropin P1を使用した。
3)イムノクロマト用ストリップの組み立て
(1)前記1)のメンブレンにサンプルパッド、吸収パッド、ラミネートシールを貼り付ける。
(2)イムノクロマト裁断機を用いて、5mm幅に裁断し、イムノクロマト用ストリップとして使用する。
4)菌液の作製
(1)サルモネラ菌(S. Typhimurium、S. Infantis)をトリプトソーヤブイヨンで42℃、一晩培養する。
(2)生菌数を測定する。
(3)PBSを用いて10倍希釈系列を作製し、試験用サンプルとする。
5)試験方法
(1)96ウェルプレートに、金コロイド溶液(検出プローブ)30μLと段階希釈した培養液100μLを混合する。
(2)上記(1)にイムノクロマト用ストリップのサンプルパッド部を投下する。
(3)15分後目視でラインの有無を判定する。
(4)判定基準は、+(陽性:ラインあり)、W+(弱陽性:薄いラインあり)、−(陰性:ラインなし)の3段階で判定する。
上記の試験結果を表2に示した。表2に示されるように、検出プローブとして金コロイド標識化Cecropin P1を使用したイムノクロマト法は、サルモネラ菌の検出が可能であった。
腸炎ビブリオの検出
A.プロトコル
1)メンブレンの作製
(1)抗腸炎ビブリオ抗体(テストライン用抗体)及び抗ストレプトアビジン抗体(コントロールライン用抗体)をPBS(pH7.2)で希釈し、イムノクロマト塗布装置を用いてニトロセルロースメンブレンの所定位置にそれぞれ1mg/mLで塗布する。
(2)メンブレンをデシケーターで一晩乾燥させる。
2)検出プローブ
実施例1で作製した金コロイド標識化Cecropin P1を使用した。
3)イムノクロマト用ストリップの組み立て
(1)前記1)のメンブレンにサンプルパッド、吸収パッド、ラミネートシールを貼り付ける。
(2)イムノクロマト裁断機を用いて、5mm幅に裁断し、イムノクロマト用ストリップとして使用する。
4)菌液の作製
(1)腸炎ビブリオをアルカリ性ペプトン水で37℃、一晩培養する。
(2)生菌数を測定する。
(3)アルカリ性ペプトン水を用いて10倍希釈系列を作製し、試験用サンプルとする。
5)試験方法
(1)96ウェルプレートに、金コロイド溶液(検出プローブ)30μLと段階希釈した培養液100μLを混合する。
(2)上記(1)にイムノクロマト用ストリップのサンプルパッド部を投下する。
(3)15分後目視でラインの有無を判定する。
(4)判定基準は、+(陽性:ラインあり)、W+(弱陽性:薄いラインあり)、−(陰性:ラインなし)の3段階で判定する。
上記の試験結果を表3に示した。表3に示されるように、検出プローブとして金コロイド標識化Cecropin P1を使用したイムノクロマト法は、腸炎ビブリオの検出が可能であった。
複数の血清型の病原性大腸菌(O157、O26、O111)の同時検出
A.プロトコル
1)メンブレンの作製
(1)抗大腸菌O157、O26、O111抗体をそれぞれPBS(pH7.2)で希釈し、それぞれの抗体をイムノクロマト塗布装置を用いてニトロセルロースメンブレンの所定位置に間隔を空けて1mg/mLで塗布する。
(2)メンブレンをデシケーターで一晩乾燥させる。
2)検出プローブ
実施例1で作製した金コロイド標識化Cecropin P1を使用した。
3)イムノクロマト用ストリップの組み立て
(1)上記1)のメンブレンにサンプルパッド、吸収パッド、ラミネートシールを貼り付ける。
(2)イムノクロマト裁断機を用いて、5mm幅に裁断し、イムノクロマト用ストリップとして使用する。
4)菌液の作製
(1)O157菌体、O26菌体、O111菌体をそれぞれトリプトソーヤブイヨンで42℃、一晩培養する。
(2)生菌数を測定する。
(3)PBSを用いて10倍希釈系列を作製し、試験用サンプルとする。
(4)下記表4に示されるように、各種菌液を混合し、試験区1〜4を作製した。
(1)96ウェルプレートに、金コロイド溶液(検出プローブ)30μLと段階希釈した培養液100μLを混合する。
(2)上記(1)にイムノクロマト用ストリップのサンプルパッド部を投下する
(3)15分後目視でラインの有無を判定する。
判定基準は、+(陽性:ラインあり)、W+(弱陽性:薄いラインあり)、−(陰性:ラインなし)の3段階で判定する。
上記の試験結果を表5及び図2に示した。表5及び図2に示されるように、検出プローブとして金コロイド標識化Cecropin P1を使用したイムノクロマト法は、大腸菌O157、O26及びO111の同時検出が可能であった。
抗菌ペプチドMagainin 2を使用した病原性大腸菌O157の検出
A.プロトコル
1)メンブレンの作製
(1)抗大腸菌O157抗体をPBS(pH7.2)で希釈し、イムノクロマト塗布装置を用いてニトロセルロースメンブレンの所定位置に1mg/mLで塗布する。
(2)メンブレンをデシケーターで一晩乾燥させる。
2)検出プローブ(金コロイド標識化Magainin 2)の作製
(1)ビオチン標識したMagainin 2をPBSで30μg/mLに希釈する。
(2)上記(1)をストレプトアビジン金コロイド溶液と混合する(等量)。
(3)4℃で一晩静置させる。
(4)10%BSA、2mMホウ酸緩衝液を金コロイドと等量加えて、25℃、1時間ブロッキングする。
(5)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(6)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を加え懸濁後、超音波装置で金コロイドを分散させる。
(7)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(8)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を加え懸濁後、超音波装置で金コロイドを分散させる。
(9)遠心分離(10000xg、20分間、4℃)し、上清を除去する。
(10)1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を金コロイドと等量加えて超音波装置で金コロイドを分散させ、金コロイド溶液とする。
(11)530nmの吸光度から濃度を算出し、1%トレハロース、1%BSA、2mMホウ酸緩衝液(pH8.0)を用いて1abs/μLへ希釈する。
3)イムノクロマト用ストリップの組み立て
(1)上記1)のメンブレンにサンプルパッド、吸収パッド、ラミネートシールを貼り付ける。
(2)イムノクロマト裁断機を用いて、5mm幅に裁断し、イムノクロマト用ストリップとして使用する。
4)菌液の作製
(1)O157菌体をトリプトソーヤブイヨンで42℃、一晩培養する。
(2)生菌数を測定する。
(3)PBSを用いて10倍希釈系列を作製し、試験用サンプルとする。
5)試験方法
(1)96ウェルプレートに金コロイド溶液(検出プローブ)30μLと段階希釈した培養液100μLを混合する。
(2)上記(1)にイムノクロマト用ストリップのサンプルパッド部を投下する。
(3)15分後目視でラインの有無を判定する。
(4)判定基準は、+(陽性:ラインあり)、W+(弱陽性:薄いラインあり)、−(陰性:ラインなし)の3段階で判定する。
上記の試験結果を表6に示した。表6に示されるように、検出プローブとして金コロイド標識化Magainin 2を使用したイムノクロマト法は、前記金コロイド標識化Cecropin P1を使用した場合と同様に、大腸菌O157を検出することが可能であった。
2 コンジュゲートパッド
3 サンプルパッド
4 吸収パッド
5 テストライン
Claims (7)
- 試料中の検出対象微生物を検出するイムノクロマトグラフィー法であって、検出対象微生物に対する抗体を固相化した膜担体に対して、抗菌ペプチドに標識物質を結合させた標識化抗菌ペプチドと検出対象微生物を展開させ、前記抗体で微生物を捕捉し、その発色に基づいて微生物を検出することを特徴とする微生物の検出方法。
- 膜担体に、間隔を空けて、2種以上の微生物の抗体を固相化する、請求項1記載の微生物の検出方法。
- 標識物質が、金属コロイド粒子又はラテックス粒子である、請求項1又は2記載の微生物の測定方法。
- 検出対象微生物が、病原性細菌、病原性真菌又はエンベロープウイルスである、請求項1〜3のいずれかに記載の微生物の検出方法。
- 抗菌ペプチドとして、アミノ酸残基数が100以下の抗菌ペプチド、又はそのアミノ酸配列を改変したペプチドを使用する、請求項1〜4のいずれかに記載の微生物の検出方法。
- 抗菌ペプチドが、Cecropin P1、Cecropin P2、Cecropin P3、Magainin 1、Magainin 2、Bombinin−like peptide 7若しくはCeratotoxin A又はそれらのアミノ酸配列を改変したペプチドである、請求項5記載の微生物の検出方法。
- 検出対象微生物を認識する抗体を固相化した膜担体と、標識物質と抗菌ペプチドとが結合した標識化抗菌ペプチドを少なくとも有するイムノクロマトグラフィー用キット。
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