KR102334343B1 - Primer set for high sensitive multiplex loop-mediated isothermal amplification reaction for detection and identification of Mycobacterium tuberculosis and Nontuberculous mycobacteria - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis: MTB)과 비결핵항산균(Nontuberculous mycobacteria: NTM)을 동시에 감별하여 검출할 수 있는 다중 등온증폭반응용 프라이머 세트 등에 관한 것으로서, 본 발명의 의해 무겁고 복잡한 PCR 기기 없이도 빠르고 정확하게 MTB와 NTM을 검출할 수 있고 이를 감별하여 진단할 수 있는바 본 발명은 기존의 결핵 검출법을 대체하는 분자진단 검사법으로 이용될 것으로 기대된다.The present invention relates to a primer set for a multiple isothermal amplification reaction capable of simultaneously discriminating and detecting Mycobacterium tuberculosis (MTB) and Nontuberculous mycobacteria (NTM). Since MTB and NTM can be accurately detected and diagnosed by differentiating them, the present invention is expected to be used as a molecular diagnostic test to replace the existing tuberculosis detection method.
Description
본 발명은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis: MTB)과 비결핵항산균(Nontuberculous mycobacteria: NTM)을 동시에 감별하여 검출할 수 있는 다중 등온증폭반응용 프라이머 세트 등에 관한 것이다.The present invention relates to a set of primers for multiple isothermal amplification reactions capable of simultaneously discriminating and detecting Mycobacterium tuberculosis (MTB) and Nontuberculous mycobacteria (NTM).
결핵은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis: MTB)에 의한 비말 감염 질환으로 지난 수세기 동안 수백만 명의 사망자가 발생한 감염성 질환 사망의 주요 원인중 하나이다. 또한 매년 1천만 건의 새로운 사례와 약 2백만 건의 사망 원인으로 추정된다. Tuberculosis is a droplet infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (MTB) and is one of the leading causes of infectious disease deaths that have killed millions of people over the past centuries. It is also estimated to cause 10 million new cases and approximately 2 million deaths each year.
한편, 비결핵항산균(Nontuberculous mycobacteria: NTM)은 자연수와 토양 등 자연환경에 널리 상재하는 균으로 NTM 감염증은 폐질환이 가장 흔하며 대부분의 경우 균이 공기를 통해 호흡기에 감염되어 발생한다. 역학적으로 M, avium complex가 60-80%를 차지하며, 외국의 경우 M. kansasii가 15-20%를, 국내의 경우 M. abscessus가 20-30%를 차지하며 국내에서 임상 검체에서 NTM이 분리되는 빈도와 NTM 폐질환으로 진단, 치료 받는 환자들이 크게 늘고 있다.On the other hand, Nontuberculous mycobacteria (NTM) are bacteria that are widely present in natural environments such as water and soil. Epidemiologically, M, avium complex accounts for 60-80%, in foreign countries M. kansasii accounts for 15-20%, and in Korea, M. abscessus accounts for 20-30%, and NTM is isolated from clinical specimens in Korea. The number of patients diagnosed with and treated for NTM lung disease is increasing significantly.
기존의 결핵 검출법으로는 흉부방사선 검사, 직접도말 표본의 항산성염색 (Acid fast stain), 고체 배지 및 액체 배지 배양법이 있다. 배양에서 양성을 확인하는 것이 확진 방법이나, 배양 기간이 6-8주로 매우 길다는 점에서 그 한계가 있다. 또한 직접도말 표본의 항산성염색의 경우 MTB와 NTM을 구분할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 최근에는 MTB, NTM 구분 및 진단을 위해 결핵균 중합효소연쇄반응 (polymerase chain reaction, PCR)검사가 이러한 도말검사와 배양검사의 단점을 보완하여 민감하고 신속하게 MTB 및 NTM 검출 및 동정을 위하여 사용되고 있으며 결핵진료지침에도 의심되는 환자의 경우 균동정을 위해 PCR을 사용할 것을 권고하고 있다. 하지만, PCR을 이용한 MTB 및 NTM 검출법은 숙련된 검사자 및 고급 실험실 기반을 필요로 한다. 따라서 전문적인 의료 서비스를 이용할 수 없는 지역이나 단기간에 많은 수의 선별 검사를 해야 할 필요가 있는 곳에서는 검사에 한계점이 있다. Existing methods for detecting tuberculosis include chest radiography, acid fast staining of direct smears, and culturing in solid and liquid medium. Confirming positivity in culture is a confirmatory method, but there is a limitation in that the culture period is very long (6-8 weeks). In addition, in the case of acid-resistant staining of direct smear samples, there is a disadvantage that MTB and NTM cannot be distinguished. Therefore, recently, Mycobacterium tuberculosis polymerase chain reaction (PCR) test is used for the sensitive and rapid detection and identification of MTB and NTM by supplementing the shortcomings of these smear and culture tests for the classification and diagnosis of MTB and NTM. The tuberculosis guideline also recommends using PCR for identification of suspected patients. However, MTB and NTM detection using PCR requires skilled inspectors and an advanced laboratory base. Therefore, there are limitations in testing in areas where specialized medical services are not available or where it is necessary to perform a large number of screening tests in a short period of time.
최근, 온도 변화 없이 일정한 온도에서 유전자를 증폭하는 등온 증폭 반응법(loop-mediated isothermal amplification reaction, LAMP)이 개발되었다. LAMP법은 주형에 상보적인 프라이머 6개를 사용하여 각기 다른 8개의 부위를 인식하여 유전자 증폭을 진행한다. 기존의 PCR법과 비교하였을 때, 온도의 변화 없이 증폭할 수 있다는 점에서 검사 시간을 단축할 수 있고, 온도 변화를 위한 값비싼 장비 없이 검사를 진행할 수 있다Recently, a loop-mediated isothermal amplification reaction (LAMP) that amplifies a gene at a constant temperature without temperature change has been developed. The LAMP method uses 6 primers complementary to the template to recognize 8 different sites and proceed with gene amplification. Compared with the existing PCR method, the test time can be shortened in that it can be amplified without temperature change, and the test can be performed without expensive equipment for temperature change.
이에, 본 발명자들은 LAMP법을 이용하여 숙련된 검사자 및 값비싼 장비 없이도 MTB 및 NTM을 동시에 동정하는 방법에 대해 예의 연구하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors completed the present invention by intensively studying a method for simultaneously identifying MTB and NTM using the LAMP method without an experienced inspector and expensive equipment.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 결핵균 검출 프라이머 세트와 결핵균 및 비결핵항산균 검출 프라이머 세트를 제공하고, 상기 각각의 프라이머 세트를 포함하여 결핵균과 비결핵항산균을 감별하여 검출할 수 있는 프라이머 세트 및 키트와 이를 이용하여 결핵균 및 비결핵항상균을 감별하여 검출하는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a Mycobacterium tuberculosis detection primer set and a primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis and non-tuberculous mycobacterium, and a primer set capable of discriminating and detecting Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis, including each of the primer sets, and To provide a kit and a method for differentially detecting Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis using the same.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 내지 6의 프라이머를 포함하는 결핵균(Mycobacterium tuberculosis: MTB) 검출용 LAMP(Loop-mediated isothermal amplification) 프라이머 세트를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a LAMP (Loop-mediated isothermal amplification) primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis (MTB) comprising the primers of SEQ ID NOs: 1 to 6.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 결핵균 검출용 LAMP 프라이머 세트는 MTB 프로브를 포함할 수 있으며, 상기 MTB 프로브는 서열번호 7의 염기서열을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the LAMP primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis may include an MTB probe, and the MTB probe may include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7.
또한, 본 발명은 서열번호 8 내지 13의 프라이머를 포함하는, 결핵균 및 비결핵항산균(Non-tuberculosis bacterium: NTM) 검출용 LAMP 프라이머 세트를 제공한다. In addition, the present invention provides a LAMP primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis and Non-tuberculosis bacterium (NTM), including the primers of SEQ ID NOs: 8 to 13.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 결핵균 및 비결핵항상균 검출용 LAMP 프라이머 세트는 NTM 프로브를 포함할 수 있으며, 상기 NTM 프로브는 서열번호 14의 염기서열을 포함할 수 있다. As an embodiment of the present invention, the LAMP primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis may include an NTM probe, and the NTM probe may include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14.
또한, 본 발명은 서열번호 1 내지 6의 MTB 프라이머 세트 및 서열번호 8 내지 13의 NTM 프라이머 세트를 포함하는 결핵균 및 비결핵항산균 감별 검출용 LAMP 프라이머 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a LAMP primer kit for differential detection of Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis comprising the MTB primer set of SEQ ID NOs: 1 to 6 and the NTM primer set of SEQ ID NOs: 8 to 13.
또한, 본 발명은 서열번호 1 내지 6의 MTB 프라이머 세트 및 서열번호 8 내지 13의 NTM 프라이머 세트를 포함하는 결핵 진단용 LAMP 키트를 제공한다. In addition, the present invention provides a LAMP kit for diagnosing tuberculosis comprising the MTB primer set of SEQ ID NOs: 1 to 6 and the NTM primer set of SEQ ID NOs: 8 to 13.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 키트는 서열번호 15 내지 20의 내부대조군 (internal control: IC) 프라이머 세트를 추가로 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the kit may further include an internal control (IC) primer set of SEQ ID NOs: 15 to 20.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 키트에 포함된 상기 MTB 프라이머 세트는 서열번호 7의 염기서열을 포함하는 MTB 프로브(probe)를 추가로 포함할 수 있고, 상기 NTM 프라이머 세트는 서열번호 14의 염기서열을 포함하는 NTM 프로브를 추가로 포함할 수 있고, 상기 IC 프라이머 세트는 서열번호 21의 염기서열을 포함하는 IC 프로브를 추가로 포함할 수 있다. As another embodiment of the present invention, the MTB primer set included in the kit may further include an MTB probe comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, and the NTM primer set includes the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14 An NTM probe including a nucleotide sequence may be further included, and the IC primer set may further include an IC probe including the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 MTB 프로브, NTM 프로브 및 IC 프로브는각각FAM(6-carboxyfluorescein), 텍사스 레드(texas red), 플루오레신(fluorescein), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸 로다민(tetramethyl rhodamine), FITC(fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(oregon green), 알렉사 플루오로(alexa fluor), JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 형광물질이 부착된 것일 수 있고, 상기 각 프로브는 서로 다른 파장을 발하는 형광물질이 부착된 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the MTB probe, the NTM probe and the IC probe are each FAM (6-carboxyfluorescein), Texas red (texas red), fluorescein, HEX (2',4',5) ',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetramethyl rhodamine ( tetramethyl rhodamine), FITC (fluorescein isothiocyanate), oregon green, alexa fluor, JOE (6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX ( 6-Carboxyl-XRhodamine), TET (Tetrachloro-Fluorescein), TRITC (tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA (6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED (N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), cyanine-based dyes and cyanine One or more fluorescent substances selected from the group consisting of lebocyanine (thiadicarbocyanine) may be attached thereto, and each of the probes may have fluorescent materials emitting different wavelengths attached thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 키트는 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 시약에는 DNA 중합효소, dNTPs 및 버퍼로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이 포함될 수 있다. As another embodiment of the present invention, the kit may further include a reagent for performing an amplification reaction, and the reagent may include one or more selected from the group consisting of DNA polymerase, dNTPs, and a buffer.
또한, 본 발명은 (1) 생물학적 시료의 게놈 DNA(gDNA)를 분리하는 단계; (2) 상기 분리된 gDNA를 주형으로 하고 서열번호 1 내지 6의 MTB primer set; 및 서열번호 8 내지 13의 MTB 및 NTM primer set;를 포함하는 MTB 및 NTM 감별 진단용 조성물을 이용하여 등온증폭반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 (3) 상기 증폭된 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 결핵균 및 비결핵항산균 감별 검출 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of (1) isolating genomic DNA (gDNA) from a biological sample; (2) MTB primer set of SEQ ID NOs: 1 to 6 using the isolated gDNA as a template; and MTB and NTM primer sets of SEQ ID NOs: 8 to 13; performing an isothermal amplification reaction using a composition for differential diagnosis of MTB and NTM comprising amplifying a target sequence; and (3) detecting the amplified product; provides a differential detection method comprising Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis.
또한, 본 발명은 (1) 생물학적 시료의 게놈 DNA(gDNA)를 분리하는 단계; (2) 상기 분리된 gDNA를 주형으로 하고 서열번호 1 내지 6의 MTB primer set; 서열번호 8 내지 13의 NTM primer set; 및 서열번호 15 내지 20의 IC primer set;를 포함하는 키트를 이용하여 등온증폭반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 (3) 상기 증폭된 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 결핵 진단을 위한 정보제공방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) isolating genomic DNA (gDNA) from a biological sample; (2) MTB primer set of SEQ ID NOs: 1 to 6 using the isolated gDNA as a template; NTM primer set of SEQ ID NOs: 8 to 13; and performing an isothermal amplification reaction using a kit comprising the IC primer set of SEQ ID NOs: 15 to 20 to amplify the target sequence; and (3) detecting the amplified product; provides an information providing method for diagnosing tuberculosis, including.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 생물학적 시료는 객담(sputum), 기관지 흡인(bronchial aspiration) 및 기관지세척액(bronchial washing), 및 체액(body fluid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the biological sample may be one or more selected from the group consisting of sputum, bronchial aspiration and bronchial washing, and body fluid.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 (3) 단계는 DNA 칩, 겔 전기영동, 방사성 측정, 형광 측정, 및 인광 측정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 방법으로 수행될 수 있으나, 바람직하게는 형광 측정 방법에 의할 수 있다. As another embodiment of the present invention, step (3) may be performed by one or more methods selected from the group consisting of DNA chip, gel electrophoresis, radiometric measurement, fluorescence measurement, and phosphorescence measurement, but preferably fluorescence measurement can depend on the method.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 방법은 (3) 단계 이후에 MTB primer set; 및 NTM primer set에 의해 증폭된 산물이 모두 검출되는 경우 MTB 양성으로 해석하고, MTB primer set에 의한 증폭 산물은 검출되지 않았으나 NTM primer set에 의해 증폭된 산물은 검출되는 경우 NTM 양성으로 해석하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.As another embodiment of the present invention, the method comprises MTB primer set after step (3); and when all the products amplified by the NTM primer set are detected, it is interpreted as MTB positive, and when the product amplified by the NTM primer set is not detected but the product amplified by the NTM primer set is detected, it is interpreted as NTM positive. may additionally include.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 방법은 (3) 단계 이후에 internal control primer set에 의한 증폭산물이 검출되고 다른 primer set에 의한 증폭 산물은 검출되지 않는 경우 음성으로 해석하는 단계를 포함할 수 있다.As another embodiment of the present invention, the method may include the step of interpreting as negative when the amplification product by the internal control primer set is detected after step (3) and the amplification product by the other primer set is not detected have.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 방법은 (3) 단계 이후에 (3) 단계의 검출 시간을 측정하여 MTB 및/또는 NTM을 정량화 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 “정량화”는 본 발명에 따른 프라이머 세트를 이용한 증폭반응 수행 시의 표준곡선과 비교하여 DNA 농도에 따른 형광물질 검출 시간을 정량화하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 단계 (c)의 증폭 산물을 형광지표를 이용하여 검출함으로써 형광물질 검출 시간을 측정하여 DNA 농도를 정량화하는 것일 수 있다.As another embodiment of the present invention, the method may further include quantifying MTB and/or NTM by measuring the detection time of step (3) after step (3). The "quantification" may be to quantify the fluorescent substance detection time according to the DNA concentration compared to a standard curve when performing an amplification reaction using the primer set according to the present invention, and preferably, the amplification product of step (c) is fluorescence By detecting using an indicator, the detection time of the fluorescent substance may be measured to quantify the DNA concentration.
본 발명의 프라이머 세트는 실시간 다중 등온증폭반응(real-time multiplex LAMP)을 기반으로 하여 종래에 PCR, real time PCR 기반의 검출 보다 폐질환의 원인균 동정 시간을 단축시키고, LAMP을 기반으로 하기 때문에 검사에 온도변화가 필요치 않아 종래 PCR 기기와 비교하여 단순하고 경제적이고 가벼운 기기를 이용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 multiplex로 검사하여 MTB 및 NTM을 모두 검출하고 동시에 이를 감별할 수 있다는 점에서 시간과 비용 측면에 유리하여 기존의 결핵 검출법을 대체하는 분자진단검사방법으로 이용될 것으로 기대된다.The primer set of the present invention is based on real-time multiplex LAMP, and shortens the identification time of the causative agent of lung disease compared to conventional PCR and real-time PCR-based detection, and is based on LAMP. There is no need for temperature change, so it has the advantage of being able to use a simple, economical and light device compared to the conventional PCR device. In addition, the present invention is advantageous in terms of time and cost in that both MTB and NTM can be detected and discriminated at the same time by multiplex testing, so it is expected to be used as a molecular diagnostic test method replacing the existing tuberculosis detection method.
도 1은 MTB의 타겟유전자인 IS6110 gene 서열에서 LAMP 프라이머 세트의 위치를 나타낸 도면이다.
도 2는 NTM의 타겟유전자인 RpoB gene 서열에서 LAMP 프라이머 세트의 위치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 multiplex LAMP 키트(Cy5 (MTB), TexasRED (NTM), HEX (GAPDH))의 검출 테스트 결과 도면이다.1 is a view showing the position of the LAMP primer set in the IS6110 gene sequence, which is a target gene of MTB.
2 is a view showing the position of the LAMP primer set in the RpoB gene sequence, which is a target gene of NTM.
3 is a view showing the detection test results of the multiplex LAMP kit (Cy5 (MTB), TexasRED (NTM), HEX (GAPDH)) of the present invention.
본 발명자들은 현장에서 감염성 폐질환 환자의 병원균을 빠르고 정확하게 동정할 수 있는 방법에 대해 예의 연구하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by intensively researching a method for quickly and accurately identifying pathogens of infectious lung disease patients in the field.
구체적으로, 본 발명자들은 결핵균(Mycobacterium tuberculosis: MTB)의 IS6110 유전자에 특이적인 프라이머와 결핵균과 비결핵항산균(Nontuberculous mycobacteria: NTM)의 RpoB에 특이적인 프라이머 세트를 LAMP 기반으로 제작하였다. 본 발명의 LAMP 기반의 프라이머 세트는 전통적인 PCR과 달리 온도변화를 요구하지 아니하여 단순하고 가벼운 증폭 기기를 이용할 수 있고 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다. Specifically, the present inventors have found that Mycobacterium tuberculosis was prepared primers specific set the RpoB of:: (NTM Nontuberculous mycobacteria) with LAMP-based (Mycobacterium tuberculosis MTB) and Mycobacterium tuberculosis specific primers and non-tuberculosis mycobacteria in IS6110 gene of. Unlike conventional PCR, the LAMP-based primer set of the present invention does not require a temperature change, so a simple and light amplification device can be used and the time required for analysis can be dramatically reduced.
또한, 본 발명은 상기 IS6110에 특이적인 프라이머 세트와 상기 RpoB에 특이적인 프라이머 세트를 포함하여 multiplex LAMP를 수행함으로써 결핵균과 비결핵균을 동시에 감별하여 검출할 수 있도록 함으로써 균체 동정 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the present invention can shorten the cell identification time by enabling the detection and differentiation of mycobacteria and non-mycobacteria at the same time by performing a multiplex LAMP including primers specific set to a specific primer set and the RpoB the IS6110.
또한, 본 발명은 GAPDH 유전자에 특이적인 프라이머 세트를 제작하여 Internal control primer set로 제공함으로써 상기 multiplex LAMP 분석 결과에 신뢰도를 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve the reliability of the multiplex LAMP analysis result by preparing a primer set specific for the GAPDH gene and providing it as an internal control primer set.
구체적으로, 본 발명은 MTB에 특이적으로 작용하는 프라이머 세트 (MTB primer set), 25종의 NTM 및 MTB에 동시에 작용하는 프라이머 세트 (NTM primer set) 및 internal control로 증폭 여부를 확인 할 수 있는 프라이머 세트 (IC primer set)를 제공한다.Specifically, the present invention provides a primer set that specifically acts on MTB (MTB primer set), a primer set that simultaneously acts on 25 types of NTM and MTB (NTM primer set), and a primer capable of confirming whether amplification is performed with an internal control A set (IC primer set) is provided.
또한, 본 발명은 상기 프라이머 세트를 포함하는 MTB 박테리아 검출용 조성물을 제공한다. 하기 표 1의 서열번호 1-6은 MTB를 위한 6개의 프라이머 세트이며 (MTB primer), 서열번호 8-13은 25종의 NTM 및 MTB를 위한 6개의 프라이머 세트 (NTM primer) 이며, 서열번호 15-20은 internal control로 GAPDH 유전자를 증폭할 수 있는 6개의 프라이머 (Internal control primer) 세트이다. 표 1의 프라이머 세트 및 이를 포함하는 조성물은 Multiplex LAMP 법을 이용한 MTB, NTM 박테리아 검출법에 사용될 수 있다. In addition, the present invention provides a composition for detecting MTB bacteria comprising the primer set. SEQ ID NOs: 1-6 of Table 1 below are six primer sets for MTB (MTB primers), SEQ ID NOs: 8-13 are 25 kinds of NTM and six primer sets for MTB (NTM primers), and SEQ ID NO: 15 -20 is a set of 6 primers (Internal control primer) that can amplify the GAPDH gene as an internal control. The primer set of Table 1 and the composition including the same can be used for the detection of MTB and NTM bacteria using the Multiplex LAMP method.
본 발명의 MTB 및 NTM 감별 검출을 위한 multiplex LAMP 프라이머 세트의 구성은 하기 표 3과 같으며, 반응 시간 및 온도는 하기 표 4과 같다. The composition of the multiplex LAMP primer set for differential detection of MTB and NTM of the present invention is shown in Table 3, and the reaction time and temperature are shown in Table 4 below.
본 발명은 상기 3개의 프라이머 세트를 포함하는 결핵 진단용 LAPM 키트를 제공할 수 있으며, 상기 LAMP 키트는 multiplex LAMP 수행에 이용되어 한 번의 검사로 균체 동정 결과를 얻을 수 있다. 구체적으로, MTB primer 및 NTM primer에서 모두 증폭된 경우 MTB로 해석한다. NTM primer는 증폭이 되었으나 MTB primer에서 증폭이 되지 않은 경우 NTM으로 해석한다. 검사결과가 음성으로 나왔을 때 internal control primer에서 증폭이 된 경우 참 음성으로 해석하며, 결과가 음성이나 internal control primer도 음성인 경우 재검할 것을 권고한다.The present invention can provide an LAPM kit for diagnosing tuberculosis including the three primer sets, and the LAMP kit is used to perform multiplex LAMP to obtain a cell identification result in one test. Specifically, when amplified by both the MTB primer and the NTM primer, it is interpreted as MTB. If the NTM primer is amplified but not the MTB primer, it is interpreted as NTM. When the test result is negative, if the internal control primer is amplified, it is interpreted as true negative. If the result is negative or the internal control primer is also negative, it is recommended to retest.
한편, 본 발명의 상기 세개의 프라이머 세트는 각각 독립적으로 프로브를 포함할 수 있으며, 상기 각 프로브는 발하는 파장범위가 상이한 형광물질이 부착된 것일 수 있다. Meanwhile, the three primer sets of the present invention may each independently include a probe, and each probe may have a fluorescent material having a different emission wavelength range attached thereto.
본 발명은 서로 다른 형광을 발하는 각각의 프로브를 포함하는 상기 3개 프라이머 세트를 이용하여 multiplex real-time LAMP를 수행함으로써 한 번의 검사로 빠르게 균체 동정 결과를 얻을 수 있다.In the present invention, by performing multiplex real-time LAMP using the above three primer sets including each probe emitting different fluorescence, a result of cell identification can be quickly obtained in one test.
상기 각 프로브에 부착되는 형광물질은 형광을 발하는 것이라면 제한되지 아니하나, 그 비제한적인 예로서 FAM(6-carboxyfluorescein), 텍사스 레드(texas red), 플루오레신(fluorescein), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸 로다민(tetramethyl rhodamine), FITC(fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(oregon green), 알렉사 플루오로(alexa fluor), JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine) 등이 있다.The fluorescent material attached to each probe is not limited as long as it emits fluorescence, but non-limiting examples thereof include FAM (6-carboxyfluorescein), Texas red (texas red), fluorescein, HEX (2', 4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetra tetramethyl rhodamine, FITC (fluorescein isothiocyanate), oregon green, alexa fluor, JOE (6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein) ), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl)ethylenediamine), cyanine series dyes and thiadicarbocyanine.
또한, 본 발명은 결핵 진단이 필요한 개체의 생물학적 시료에서 게놈 DNA(gDNA)를 분리하고, 상기 gDNA를 주형으로 하여 상기 키트를 이용하여 LAMP를 수행함으로써 표적 서열을 증폭하고, 그 증폭 산물을 검출하는 단계를 포함하는 결핵 진단 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention isolates genomic DNA (gDNA) from a biological sample of an individual in need of tuberculosis diagnosis, amplifies a target sequence by performing LAMP using the kit using the gDNA as a template, and detects the amplification product. It is possible to provide a method for diagnosing tuberculosis comprising the steps of:
본 발명에 있어서 “개체”는 결핵의 진단이 필요한 포유류라면 제한되지 아니하나, 바람직하게는 인간일 수 있다. 또한, 본 발명에서 “생물학적 시료”는 객담(sputum), 기관지 흡인(bronchial aspiration) 및 기관지세척액(bronchial washing), 체액(body fluid) 등을 포함하는 신체의 다양한 부분의 세포 또는 조직을 포함할 수 있다. In the present invention, the "individual" is not limited as long as it is a mammal requiring a diagnosis of tuberculosis, but preferably a human. In addition, the "biological sample" in the present invention may include cells or tissues of various parts of the body, including sputum, bronchial aspiration and bronchial washing, body fluid, etc. have.
본 발명에 있어서 “등온증폭반응(LAMP; Loop-mediated isothermal amplification)”은 기존 PCR법과 달리 PCR 사이클이 필요 없는 Bst, Gsp 등의 중합효소를 이용하여 등온의 조건에서 반응을 수행하는 방법으로, 기본적으로 4개의 프라이머를 이용하여, 양끝을 고리(loop) 구조로 합성하여 유전자의 특정 부위를 무한대로 증폭하고, 증폭된 DNA 산물을 형광 검출용 시약을 이용하거나 침전 반응시켜 증폭 유무를 확인하는 방법으로서, 바람직하게는 형광 검출용 시약을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, “LAMP; Loop-mediated isothermal amplification” is a method of performing a reaction under isothermal conditions using polymerases such as Bst and Gsp that do not require a PCR cycle unlike the existing PCR method. As a method of confirming the presence or absence of amplification by synthesizing both ends into a loop structure using four primers as , Preferably, a reagent for detecting fluorescence may be used, but the present invention is not limited thereto.
또한, 본 발명에 있어서 “다중 등온증폭반응(multiplex LAMP)”은 다양한 유전자를 동시에 검출할 수 있으며, 바람직하게는 시료에서 MTB 및/또는 NTM를 동시에 검출하여 시료에 MTB 및/또는 NTM의 유무를 판별할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the present invention, "multiplex LAMP" can detect various genes at the same time, preferably by simultaneously detecting MTB and/or NTM in the sample to determine the presence or absence of MTB and/or NTM in the sample. It can be determined, but is not limited thereto.
또한, 본 발명에 있어서 “실시간 다중 등온증폭반응(multiplex real-time LAMP)”는 상기 다양한 유전자의 증폭 유무를 실시간으로 확인하는 방법으로서 상기 3종의 프라이머 세트는 각각 형광 표지된 프라이머를 포함하여 시료에서 MTB 및/또는 NTM의 유무를 실시간으로 판별할 수 있다.In addition, in the present invention, "multiplex real-time LAMP" is a method for checking the presence or absence of amplification of the various genes in real time. It is possible to determine the presence or absence of MTB and/or NTM in real time.
본 발명의 상기 프라이머 세트를 포함하는 키트는 결핵의 진단을 위한 등온증폭반응(LAMP; Loop-mediated isothermal amplification)에 사용되는 것이 바람직하며, 등온증폭반응은 표적 DNA를 LAMP에 의하여 증폭하는 단일-단계(one-step) LAMP일 수 있고, 실시간 LAMP (real-time LAMP)일 수 있으며, 또는 이들의 조합일 수 있다. The kit including the primer set of the present invention is preferably used for isothermal amplification (LAMP) for the diagnosis of tuberculosis, and the isothermal amplification reaction is a single-step amplification of target DNA by LAMP (one-step) may be LAMP, may be a real-time LAMP (real-time LAMP), or may be a combination thereof.
본 발명에 있어서, "프라이머 (primer)"란 적절한 완충용액 중의 적절한 조건(예를 들면, 4개의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트 및 DNA, RNA 폴리머라제 또는 역전사 효소와 같은 중합제) 및 적당한 온도 하에서 주형-지시 DNA 합성의 시작점으로서 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 말한다. 상기 프라이머의 적절한 길이는 사용 목적에 따라 달라질 수 있으나, 통상 15 내지 30 뉴클레오티드이다. 짧은 프라이머 분자는 일반적으로 주형과 안정한 혼성체를 형성하기 위해서는 더 낮은 온도를 필요로 한다. 프라이머 서열은 주형과 완전하게 상보적일 필요는 없으나, 주형과 혼성화할 정도로 충분히 상보적이어야 한다. In the present invention, "primer" means a template under suitable conditions (for example, 4 different nucleoside triphosphates and a polymerization agent such as DNA, RNA polymerase or reverse transcriptase) in an appropriate buffer and at an appropriate temperature. - Refers to single-stranded oligonucleotides that can serve as a starting point for directing DNA synthesis. The appropriate length of the primer may vary depending on the intended use, but is usually 15 to 30 nucleotides. Short primer molecules generally require lower temperatures to form stable hybrids with the template. The primer sequence need not be completely complementary to the template, but must be sufficiently complementary to hybridize to the template.
본 발명의 프라이머는 예를 들면, 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법과 같은 당 분야에 공지된 방법을 이용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 또한, 공지된 방법으로 메틸화, 캡화 등으로 변형시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 프라이머는 필요한 경우, 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적 또는 화학적 수단에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 검출 가능한 표지를 포함할 수 있다. 표지의 예로는, 효소(예를 들어, 호스래디쉬 퍼옥시다제, 알칼린 포스파타아제), 방사성 동위원소(예를 들어, 32P), 형광성 분자, 화학그룹(예를 들어, 바이오틴) 등이 있다.The primer of the present invention can be chemically synthesized using methods known in the art, such as, for example, a phosphoramidite solid support method. In addition, it can be modified by methylation, capping, etc. by a known method. In addition, if necessary, the primer of the present invention may include a label detectable directly or indirectly by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical or chemical means. Examples of labels include enzymes (eg, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase), radioactive isotopes (eg, 32P), fluorescent molecules, chemical groups (eg, biotin), and the like. have.
본 발명에 있어서, “내부 프라이머(inner primer)”는 주형 DNA에 결합하여 새로운 DNA 사슬 합성의 시작점으로 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 의미한다.In the present invention, "inner primer" refers to a single-stranded oligonucleotide capable of binding to a template DNA and serving as a starting point for synthesis of a new DNA chain.
본 발명에 있어서, “외부 프라이머(outer primer)”는 내부 프라이머가 주형 DNA에 결합한 위치보다 더 바깥쪽 에서 주형 DNA에 결합하는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 의미하는 것으로, 내부 프라이머가 주형 DNA에 결합 하여 DNA 사슬이 신장된 이후, 외부 프라이머와 주형 DNA의 결합으로 사슬 변위(strand displacement)가 발생하여 먼저 형성된 사슬이 떨어져 나오게 된다.In the present invention, “outer primer” refers to a single-stranded oligonucleotide that binds to the template DNA outside the position where the inner primer binds to the template DNA. After the chain is elongated, a strand displacement occurs due to the binding of the external primer and the template DNA, and the previously formed chain is separated.
본 발명에 있어서, “고리 프라이머(loop primer)”는 상기 내부 프라이머 및 외부 프라이머가 주형 DNA에 결합 하여 형성된 초기 줄기 고리(stem loop) 구조 사슬이 고리(loop) 구조 생성 횟수를 증가시켜 결과적으로 전체 반응을 가속화시킬 수 있도록 하는, 뉴클레오티드 합성의 시작점으로서 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 의미한다.In the present invention, the “loop primer” refers to an initial stem loop structural chain formed by binding the internal primer and the external primer to the template DNA by increasing the number of loop structures as a result. It refers to a single-stranded oligonucleotide that can act as a starting point for nucleotide synthesis, allowing the reaction to be accelerated.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention can apply various transformations and can have various embodiments. Hereinafter, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
[재료 및 방법][Materials and Methods]
1. MTB 박테리아 및 NTM의 DNA1. DNA of MTB Bacteria and NTM
고려대학교 구로병원에서 결핵환자와 비결핵항산균 감염환자의 객담 및 기관지 흡인액에서 추출된 MTB 박테리아와 NTM의 핵산을 (DNA) 확보하였으며, 각 샘플의 감염 여부는 병원에서 real-time PCR로 확인되었다.Nucleic acids (DNA) of MTB bacteria and NTM extracted from the sputum and bronchial aspiration fluids of tuberculosis patients and non-tuberculous mycobacterium-infected patients were obtained at Korea University Guro Hospital, and the infection of each sample was confirmed by real-time PCR at the hospital. became
2. 임상 검체2. Clinical specimens
MTB 30개, NTM 30개, 결핵음성 30개, 총 90개의 검체는 고려대학교 구로병원에서 받아 사용하였다. A total of 90 samples, 30 MTB, 30 NTM, and 30 tuberculosis-negative, were obtained from Korea University Guro Hospital and used.
3. MTB 및 NTM 검출용 프라이머 세트, LAMP 혼합물 조성 및 반응 조건3. Primer set for MTB and NTM detection, LAMP mixture composition and reaction conditions
MTB 박테리아의 IS6110 유전자 서열과 Mycobacterium 박테리아 (MTB, NTM 모두 포함)의 rpoB 유전자 서열을 바탕으로 MTB 박테리아 및 25종의 NTM 검출용 프라이머/프로브 세트를 설계하여 제작하였다(도 1 및 도 2 참조). 내부 대조군으로 GAPDH 유전자 증폭 프라이머/프로브 세트를 제작하였다. 각 프라이머/프로브 세트의 구체적인 정보는 하기 표 1에 정리하였다. real-time LAMP primer mix 조성은 하기 표 2에 나타내었으며, real-time LAMP를 위한 반응 혼합물의 시약(M-monitor LAMP kit 사용) 조성은 하기 표 3에 나타내었고, real-time LAMP는 하기 표 4의 반응 조건하에서 수행되었다.Based on the rpoB gene sequence of IS6110 gene of MTB bacteria sequence and Mycobacterium bacteria (both MTB, NTM) was constructed by designing MTB bacteria, and 25 kinds of primer / probe set for NTM detected (see Figs. 1 and 2). A GAPDH gene amplification primer/probe set was prepared as an internal control. Specific information of each primer/probe set is summarized in Table 1 below. The composition of the real-time LAMP primer mix is shown in Table 2 below, the reagent (using M-monitor LAMP kit) composition of the reaction mixture for real-time LAMP is shown in Table 3 below, and the real-time LAMP is shown in Table 4 below. was carried out under the reaction conditions of
[실험결과][Experiment result]
실시예 1. LAMP 프라이머/프로브 세트의 검출 테스트 Example 1. Detection test of LAMP primer/probe set
실제 MTB 양성 검체, MTB 및 NTM양성 검체, 및 음성 검체, 증류수(DW)를 대상으로 각기 다른 형광(Cy5, Texas Red, Hex)으로 표지한 상기 MTB, NTM, 및 IC primer/probe set를 이용하여 real-time LAMP를 수행하였다. Using the MTB, NTM, and IC primer/probe sets labeled with different fluorescence (Cy5, Texas Red, Hex) for actual MTB-positive samples, MTB and NTM-positive samples, and negative samples, distilled water (DW) Real-time LAMP was performed.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 LAMP용 프라이머/프로브 세트는 MTB, NTM, 및 GAPDH 유전자를 동시에 검출할 수 있음을 확인하였다. As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the primer/probe set for LAMP of the present invention can simultaneously detect MTB, NTM, and GAPDH genes.
실시예 2. LAMP 프라이머/프로브 세트의 NTM에 대한 교차 반응 확인Example 2. Identification of cross-reaction of LAMP primer/probe set to NTM
MTB의 IS6110 유전자를 삽입한 plasmid DNA를 제작하고 상기 plasmid DNA를 3차 증류수로 101까지 희석하여 1X107~101 농도별 MTB primer/probe set의 민감도를 확인하였다. 테스트에 사용된 핵산은 비사용 시 -50℃에 보관하였다. 10분의 1희석배수를 이용하여 농도별 분석능을 검증한 결과 105 copy (대략 5 x 102 cells)에서 증폭이 확인되었다. . 하기 표 4는 희석농도에 따른 Mycobacterium tuberculosis LAMP 프라이머 세트의 Ct 값을 나타낸 것이다. Making the plasmid DNA inserted into the IS6110 gene of MTB, and the plasmid DNA was diluted in deionized water to 10 to 1 was 1X10 determine the sensitivity of 7-10 1 concentrations MTB primer / probe set. Nucleic acids used for testing were stored at -50°C when not in use. As a result of verifying the analytical ability by concentration using a 1/10 dilution , amplification was confirmed in 10 5 copies (approximately 5 x 102 cells). . Table 4 below shows the Ct values of the Mycobacterium tuberculosis LAMP primer set according to the dilution concentration.
실시예 3. LAMP 프라이머/프로브 세트의 MTB, NTM, 및 결핵음성 임상 검체에서의 검출 Ct 값 확인Example 3. Confirmation of detection Ct values in MTB, NTM, and tuberculosis-negative clinical samples of LAMP primer/probe set
고려대학교 구로 병원에서 제공받은 MTB 30개, NTM 30개, 결핵음성 30개, 총 90개의 검체로 임상실험을 실시하였다. 상기 검체에서 추출된 DNA 샘플을 대상으로 real-time LAMP을 수행하고 Mycobacterium tuberculosis 박테리아의 검출 결과를 확인하였다. Clinical trials were conducted with a total of 90 specimens, 30 MTB, 30 NTM, and 30 tuberculosis-negative, provided by Korea University Guro Hospital. Real-time LAMP was performed on the DNA sample extracted from the specimen, and the detection result of Mycobacterium tuberculosis bacteria was confirmed.
MTB 양성 검체 30개에 대한 결핵 Multiplex LAMP kit의 성능평가 결과는 하기 표 6에 나타내었고, NTM 양성 검체 30개에 대한 결핵 Multiplex LAMP kit의 성능평가 결과는 하기 표 7에 나타내었고, Non-infected 임상 검체 30개에 대한 결핵 Multiplex LAMP kit의 성능평가 결과는 하기 표 8에 나타내었다. The performance evaluation results of the tuberculosis Multiplex LAMP kit for 30 MTB-positive samples are shown in Table 6 below, and the performance evaluation results of the tuberculosis Multiplex LAMP kit for 30 NTM-positive samples are shown in Table 7 below, and Non-infected clinical The performance evaluation results of the tuberculosis Multiplex LAMP kit for 30 specimens are shown in Table 8 below.
상기 표 6 내지 8의 결과로부터 알 수 있듯이, 상기 multiplex LAMP용 프라이머/프로브 키트는 모든 테스트 샘플에 대하여 비특이 반응 없이 병원 결과와 100% 동일한 결과를 나타내었다.As can be seen from the results in Tables 6 to 8, the primer/probe kit for multiplex LAMP showed 100% identical results to the hospital results without non-specific reactions for all test samples.
실시예 4. 종래 LAMP 프라이머 세트와 효과 비교 확인Example 4. Confirmation of effect comparison with the conventional LAMP primer set
결핵 진단을 위해 개발된 종래의 LAMP 프라이머 세트로는 MTB의 gyrB 유전자를 증폭 타겟으로 하는 것(KR 10-2017-0038995)과, MTB의 IS6110 유전자를 증폭 타겟으로 하는 것(KR 10-2017-0038995)이 있다. 이에, 본 발명의 프라이머 세트가 종래의 프라이머 세트보다 결핵 진단에 보다 우수한 효과를 갖는지 확인하고자 하였다. 본 발명의 프라이머 세트와 비교실험 대상인 종래 LAMP 프라이머 세트의 구체적인 정보는 하기 표 9에 나타내었다. As a conventional LAMP primer set developed for tuberculosis diagnosis, one targeting the gyrB gene of MTB (KR 10-2017-0038995) and one targeting the IS6110 gene of MTB as an amplification target (KR 10-2017-0038995) ) is there. Accordingly, it was attempted to confirm whether the primer set of the present invention has a better effect on diagnosing tuberculosis than the conventional primer set. Specific information on the primer set of the present invention and the conventional LAMP primer set to be compared is shown in Table 9 below.
4-1. 검출한계 (Limit of detection: LOD) 확인4-1. Check limit of detection (LOD)
본 발명의 LAMP 프라이머 세트와 종래의 LAMP 프라이머 세트의 결핵 검출 민감도를 비교 확인하고자 하였다. 구체적으로, MTB의 genomic DNA 1 ng/μL를 3차 증류수로 10까지 희석하여 각 프라이머 세트의 민감도를 확인하였다. 테스트에 사용된 핵산은 비사용 시 -50℃에 보관하였다. 10분의 1희석배수를 이용하여 농도별 분석능을 확인하였다. 하기 표 10은 그 결과를 비교하여 나타낸 것이다.To compare and confirm the tuberculosis detection sensitivity of the LAMP primer set of the present invention and the conventional LAMP primer set. Specifically, 1 ng/μL of MTB genomic DNA was diluted to 10 with tertiary distilled water to confirm the sensitivity of each primer set. Nucleic acids used for testing were stored at -50°C when not in use. Analytical performance for each concentration was confirmed using a 1/10 dilution factor. Table 10 below compares the results.
그 결과, 본 발명의 프라이머 세트는 종래의 gyrB 프라이머 세트보다 낮은 희석 샘플에서 MTB를 검출할 수 있었으며, 종래의 IS6110 프라이머 세트보다 현저하게 빠른 Ct 값을 나타냄을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the primer set of the present invention was able to detect MTB in a lower dilution sample than the conventional gyrB primer set, and exhibited a significantly faster Ct value than the conventional IS6110 primer set.
4-2. MTB, NTM, 및 결핵음성 임상 검체에서의 Ct 값 확인4-2. Confirmation of Ct values in MTB, NTM, and tuberculosis-negative clinical specimens
고려대학교 구로 병원에서 제공받은 MTB 10개, NTM 10개, 결핵음성 10개, 총 30개의 검체를 대상으로 본 발명의 프라이머 세트와 종래의 프라이머 세트의 성능 테스트를 진행하였다. MTB 양성 검체를 대상으로 한 결과는 하기 표 11에, NTM 양성 검체를 대상으로 한 결과는 하기 표 12에, 결핵 음성 검체를 대상으로 한 결과는 하기 표 13에 정리하였다. The performance tests of the primer set of the present invention and the conventional primer set were performed on a total of 30 samples, including 10 MTB, 10 NTM, and 10 tuberculosis-negative samples, provided by Korea University Guro Hospital. The results for the MTB-positive sample are summarized in Table 11, the results for the NTM-positive sample are shown in Table 12, and the results for the tuberculosis-negative sample are summarized in Table 13 below.
테스트 결과, 본 발명의 프라이머 세트는 모든 검체에 대해 비특이 없이 검출하였으나 종래의 IS6110 프라이머 세트는 2개의 비결핵 항상균 검체에서 비특이적 결과를 나타내었고, 종래의 gyrB 프라이머 세트는 1개의 결핵샘플을 검출하지 못했고 비결핵 항상균 검체에서 4개, 비감염 검체에서 3개의 비특이적 결과를 나타내었다.As a result of the test, the primer set of the present invention detected non-specifically for all samples, but the conventional IS6110 primer set showed non-specific results in two non-tuberculous myobacterium samples, and the conventional gyrB primer set detected one tuberculosis sample. 4, and 3 non-specific results were obtained from the non-tuberculous myobacterium sample and 3 from the non-infected sample.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail a specific part of the content of the present invention, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
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<212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BLP1_PROBE2_Cy5 <400> 7 gtcagtgcag gctcccgtgt taggacgagg gtaggaccgc gcgctgggtc ga 52 <210> 8 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM F3 <400> 8 ccggtcaccg tgctg 15 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM B3 <400> 9 gtarcgcttc tccttgaaga ac 22 <210> 10 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM FIP <400> 10 tgttgtcctt ctccaggtgc tggaccacga gca 33 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM BIP <400> 11 tggacatcta ccgcaagctg cgttytccar cagggtctgc 40 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM FLP-2 <400> 12 cggagaaccg aacgctc 17 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM BLP2 <400> 13 ccgccgacca aagagtcagc 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RPOB NTM-BLP2_TEX <400> 14 ccgccgacca aagagtcagc 20 <210> 15 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_F3 <400> 15 tccgcacatc ccggtatg 18 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_B3 <400> 16 tctgcagata ggaagggctt 20 <210> 17 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_FIP <400> 17 tgggggcatt gaaggggtga tgagggttct ttgtgctgag 40 <210> 18 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_BIP <400> 18 ctgtggcatc cctgggactg gtgaggaact gggagatcca 40 <210> 19 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LF <400> 19 atgggccttt ctcccctgc 19 <210> 20 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LB <400> 20 ggggaaggtt gagcctttac t 21 <210> 21 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LB_Probe4 HEX <400> 21 cgggcccgta caaagggaac acccacactc cgggggaagg ttgagccttt act 53 <210> 22 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> lamp_PROBE2_QUANCHER <400> 22 cctaccctcg tcctaacacg ggagcctgca ctgac 35 <210> 23 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> lamp_PROBE4_QUANCHER <400> 23 gagtgtgggt gttccctttg tacgggcccg 30 <210> 24 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB_F3 <400> 24 gtgaacaagt acgccaag 18 <210> 25 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _B3 <400> 25 cacagccttg ttcacaac 18 <210> 26 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _FIP <400> 26 tgaccttcac cgagatcaca gctactgaag gacaagga 38 <210> 27 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _BIP <400> 27 gccagaccaa gaccaagttg tgttcgttac agaccttct 39 <210> 28 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _FLP <400> 28 ccttcccgga tatcgtca 18 <210> 29 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _BLP1 <400> 29 gcaacaccga ggtcaaat 18 <210> 30 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_F3 <400> 30 ttcgcaattc ggcgttgt 18 <210> 31 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_B3 <400> 31 atgtcaggtg gttcatcg 18 <210> 32 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FIP <400> 32 tctacttggt gttggctgcg gattcttcgg tcgtggtc 38 <210> 33 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BIP <400> 33 gacctcactg atcgctgccg gatggtcgca gagatcc 37 <210> 34 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FLP <400> 34 gagacggtgc gtaagtgg 18 <210> 35 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BLP1 <400> 35 actccgaatc gtgctgac 18 <110> Korea University Research and Business Foundation <120> Primer set for high sensitive multiplex loop-mediated isothermal amplification reaction for detection and identification of Mycobacterium tuberculosis and Nontuberculous mycobacteria <130> DHP20-101 <160> 35 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_F3 <400> 1 ggtcggaagc tcctatgaca 20 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_B3 <400> 2 taggcagcct cgagttcg 18 <210> 3 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FIP <400> 3 agggcttgcc gggtttgatc atgcactagc cgagacga 38 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BIP <400> 4 cggtccatcg aggatgtcga gtcgccgcag tactggtaga 40 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FLP <400> 5 ctcggtcttg tataggccgt 20 <210> 6 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BLP1 <400> 6 accgcgcgct gggtcga 17 <210> 7 <211> 52 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BLP1_PROBE2_Cy5 <400> 7 gtcagtgcag gctcccgtgt taggacgagg gtaggaccgc gcgctgggtc ga 52 <210> 8 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM F3 <400> 8 ccggtcaccg tgctg 15 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM B3 <400> 9 gtarcgcttc tccttgaaga ac 22 <210> 10 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM FIP <400> 10 tgttgtcctt ctccaggtgc tggaccacga gca 33 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM BIP <400> 11 tggacatcta ccgcaagctg cgttytccar cagggtctgc 40 <210> 12 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM FLP-2 <400> 12 cggagaaccg aacgctc 17 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RpoB NTM BLP2 <400> 13 ccgccgacca aagagtcagc 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> RPOB NTM-BLP2_TEX <400> 14 ccgccgacca aagagtcagc 20 <210> 15 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_F3 <400> 15 tccgcacatc ccggtatg 18 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_B3 <400> 16 tctgcagata ggaagggctt 20 <210> 17 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_FIP <400> 17 tggggggcatt gaaggggtga tgagggttct ttgtgctgag 40 <210> 18 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_BIP <400> 18 ctgtggcatc cctgggactg gtgaggaact gggagatcca 40 <210> 19 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LF <400> 19 atgggccttt ctcccctgc 19 <210> 20 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LB <400> 20 ggggaaggtt gagcctttac t 21 <210> 21 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GAPDH_DNA_LAMP_LB_Probe4 HEX <400> 21 cgggcccgta caaagggaac acccacactc cgggggaagg ttgagccttt act 53 <210> 22 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> lamp_PROBE2_QUANCHER <400> 22 cctaccctcg tcctaacacg ggagcctgca ctgac 35 <210> 23 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> lamp_PROBE4_QUANCHER <400> 23 gagtgtgggt gttccctttg tacgggcccg 30 <210> 24 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB_F3 <400> 24 gtgaacaagt acgccaag 18 <210> 25 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _B3 <400> 25 cacagccttg ttcacaac 18 <210> 26 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _FIP <400> 26 tgaccttcac cgagatcaca gctactgaag gacaagga 38 <210> 27 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _BIP <400> 27 gccagaccaa gaccaagttg tgttcgttac agaccttct 39 <210> 28 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _FLP <400> 28 ccttcccgga tattcgtca 18 <210> 29 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> gyrB _BLP1 <400> 29 gcaacaccga ggtcaaat 18 <210> 30 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_F3 <400> 30 ttcgcaattc ggcgttgt 18 <210> 31 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_B3 <400> 31 atgtcaggtg gttcatcg 18 <210> 32 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FIP <400> 32 tctacttggt gttggctgcg gattcttcgg tcgtggtc 38 <210> 33 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BIP <400> 33 gacctcactg atcgctgccg gatggtcgca gagatcc 37 <210> 34 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_FLP <400> 34 gagacggtgc gtaagtgg 18 <210> 35 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> IS6110_BLP1 <400> 35 actccgaatc gtgctgac 18
Claims (14)
LAMP (Loop-mediated isothermal amplification) primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis (MTB), comprising the primers of SEQ ID NOs: 1 to 6.
상기 프라이머 세트는 서열번호 7의 염기서열로 이루어진 프로브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 결핵균 검출용 LAMP 프라이머 세트.
According to claim 1,
The primer set is a LAMP primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis, characterized in that it further comprises a probe consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7.
상기 프로브는 FAM(6-carboxyfluorescein), 텍사스 레드(texas red), 플루오레신(fluorescein), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸 로다민(tetramethyl rhodamine), FITC(fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(oregon green), 알렉사 플루오로(alexa fluor), JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 형광물질이 부착된 것을 특징으로 하는, 결핵균 검출용 LAMP 프라이머 세트.
3. The method of claim 2,
The probe is FAM (6-carboxyfluorescein), Texas red (texas red), fluorescein (fluorescein), HEX (2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein) , fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetramethyl rhodamine, FITC (fluorescein isothiocyanate), oregon green, Alexa fluor, JOE (6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX (6-Carboxyl-XRhodamine), TET (Tetrachloro-Fluorescein), TRITC (tertramethylrodamine) isothiocyanate), TAMRA (6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED (N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), cyanine-based dyes, and any one or more fluorescent substances selected from the group consisting of thiadicarbocyanine LAMP primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis, characterized in that it is attached.
A LAMP primer kit for differential detection of Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium tuberculosis, comprising the primer set of claim 1 and the primer set of SEQ ID NOs: 8 to 13.
A primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis (MTB) of claim 1, a primer set for detecting Mycobacterium tuberculosis (NTM) of SEQ ID NO: 8 to 13, an internal control group (IC) primer set of SEQ ID NO: 15 to 20, MTB probe of SEQ ID NO: 7 , LAMP kit for tuberculosis differentiation comprising the NTM probe of SEQ ID NO: 14, and the IC probe of SEQ ID NO: 21.
상기 MTB 프로브, NTM 프로브, 및 IC 프로브는 각각 독립적으로 FAM(6-carboxyfluorescein), 텍사스 레드(texas red), 플루오레신(fluorescein), HEX(2',4',5',7'-tetrachloro-6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸 로다민(tetramethyl rhodamine), FITC(fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(oregon green), 알렉사 플루오로(alexa fluor), JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine), TET(Tetrachloro-Fluorescein), TRITC(tertramethylrodamine isothiocyanate), TAMRA(6-carboxytetramethyl-rhodamine), NED(N-(1-Naphthyl) ethylenediamine), 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 형광물질이 부착된 것을 특징으로 하는, 결핵 진단용 LAMP 키트.
9. The method of claim 8,
The MTB probe, the NTM probe, and the IC probe are each independently FAM (6-carboxyfluorescein), Texas red (texas red), fluorescein, HEX (2',4',5',7'-tetrachloro -6-carboxy-4,7-dichlorofluorescein), fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetramethyl rhodamine, FITC ( fluorescein isothiocyanate), oregon green, alexa fluor, JOE(6-Carboxy-4',5'-Dichloro-2',7'-Dimethoxyfluorescein), ROX(6-Carboxyl-XRhodamine) , Tetrachloro-Fluorescein (TET), tertramethylrodamine isothiocyanate (TRITC), 6-carboxytetramethyl-rhodamine (TAMRA), N-(1-Naphthyl) ethylenediamine (NED), cyanine-based dyes and thiadicarbocyanine LAMP kit for tuberculosis diagnosis, characterized in that any one or more fluorescent substances selected from the group consisting of
상기 각 프로브는 서로 다른 파장을 발하는 형광물질이 부착된 것을 특징으로 하는, 결핵 진단용 LAMP 키트.
10. The method of claim 9,
LAMP kit for tuberculosis diagnosis, characterized in that each of the probes has a fluorescent material emitting different wavelengths attached thereto.
상기 키트는 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 추가로 포함하는 것을 특징으로하는, 결핵 진단용 LAMP 키트.
9. The method of claim 8,
The kit is characterized in that it further comprises a reagent for performing an amplification reaction, tuberculosis diagnostic LAMP kit.
상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 중합효소, dNTPs 및 버퍼로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 결핵 진단용 LAMP 키트.
The method of claim 11,
The reagent for performing the amplification reaction is a LAMP kit for diagnosing tuberculosis, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of DNA polymerase, dNTPs, and a buffer.
(2) 상기 분리된 gDNA를 주형으로 하고 제8항의 LAMP 키트를 이용하여 등온증폭반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및
(3) 상기 증폭된 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 결핵 진단을 위한 정보제공방법.
(1) isolating the genomic DNA (gDNA) of the biological sample;
(2) amplifying the target sequence by using the isolated gDNA as a template and performing an isothermal amplification reaction using the LAMP kit of claim 8; and
(3) detecting the amplified product; information providing method for tuberculosis diagnosis comprising a.
상기 (1) 단계의 생물학적 시료는 객담(sputum), 기관지 흡인(bronchial aspiration) 및 기관지세척액(bronchial washing), 및 체액(body fluid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 결핵 진단을 위한 정보 제공방법.14. The method of claim 13,
The biological sample of step (1) is at least one selected from the group consisting of sputum, bronchial aspiration and bronchial washing, and body fluid, for tuberculosis diagnosis HOW TO PROVIDE INFORMATION.
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- 2020-01-29 KR KR1020200010187A patent/KR102334343B1/en active IP Right Grant
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2021
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Non-Patent Citations (3)
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GENBANK ACCESSION NO. KY933082 |
T NOTOMI ET AL, NUCLEIC ACIDS RES., 2000;28(12):E63 |
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KR20230165623A (en) | 2022-05-27 | 2023-12-05 | 커넥타젠(주) | Primer set for diagnosing onychomycosis using LAMP, diagnostic method and diagnostic kit using the same |
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