[go: up one dir, main page]

RU2832754C1 - Polymerase chain reaction primers and probes for detecting mycobacterium tuberculosis - Google Patents

Polymerase chain reaction primers and probes for detecting mycobacterium tuberculosis Download PDF

Info

Publication number
RU2832754C1
RU2832754C1 RU2020111068A RU2020111068A RU2832754C1 RU 2832754 C1 RU2832754 C1 RU 2832754C1 RU 2020111068 A RU2020111068 A RU 2020111068A RU 2020111068 A RU2020111068 A RU 2020111068A RU 2832754 C1 RU2832754 C1 RU 2832754C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
resistance
primers
mutation
eis
Prior art date
Application number
RU2020111068A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дэвид АЛЛАНД
Сумитеш ЧАКРАВОРТИ
Original Assignee
Рутгерс, Зе Стейт Юниверсити Оф Нью-Джерси
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рутгерс, Зе Стейт Юниверсити Оф Нью-Джерси filed Critical Рутгерс, Зе Стейт Юниверсити Оф Нью-Джерси
Application granted granted Critical
Publication of RU2832754C1 publication Critical patent/RU2832754C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to molecular biology. Described is a set of oligonucleotides for amplifying a fragment of the M. tuberculosis region. Also described is a kit for detecting drug resistance in M. tuberculosis, containing said kit. Also described is a method for detecting drug resistance in M. tuberculosis using a set of oligonucleotides for amplifying a fragment of the M. tuberculosis region.
EFFECT: reliable and effective detection of drug resistance of Mycobacterium tuberculosis to the most common first- and second-line drugs.
11 cl, 3 dwg, 6 tbl, 7 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке на патент США №62/062,351, поданной 10 октября 2014 г., описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/062,351, filed October 10, 2014, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОДДЕРЖКАSTATE SUPPORT

Изобретение, описанное в настоящем документе, выполнено, по меньшей мере частично, при государственной поддержке в рамках грантов Национального института здравоохранения США №U01AI082174 и R01AI080653. Соответственно, правительство США обладает определенными правами на данное изобретение.The invention described herein was made, at least in part, with government support under National Institutes of Health Grants Nos. U01AI082174 and R01AI080653. Accordingly, the United States Government has certain rights in this invention.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY

В настоящем изобретении предложены новые праймеры и зонды на основе низкоселективных молекулярных маяков (sloppy molecular beacons, SMB) и молекулярных маяков (molecular beacons, MB) для амплификации и обнаружения сегментов различных генов Mycobacterium tuberculosis (М. tb) с целью выявления наличия ДНК М. tb и выявления устойчивости к лекарственным средствам против туберкулеза.The present invention provides novel primers and probes based on sloppy molecular beacons (SMB) and molecular beacons (MB) for amplification and detection of segments of various genes of Mycobacterium tuberculosis ( M. tb ) for the purpose of detecting the presence of M. tb DNA and detecting resistance to anti-tuberculosis drugs.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Туберкулез (ТВ) был объявлен глобальной угрозой приблизительно двадцать лет назад (Глобальный отчет ВОЗ по туберкулезу-2013). Хотя частота новых случаев ТВ снижается во всем мире, достижение цели развития, сформулированной в "Декларации тысячелетия" - снижения заболеваемости на 50% к 2015 г. является маловероятным (Глобальный отчет ВОЗ по туберкулезу-2013). Увеличение частоты множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) и широкой лекарственной устойчивости (ШЛУ) ТВ представляет собой серьезную проблему с точки зрения достижения указанных целей снижения заболеваемости (Глобальный отчет ВОЗ по туберкулезу-2013). МЛУ ТВ определяют как ТВ, устойчивый к лечению с применением по меньшей мере рифампицина и изониазида, а ШЛУ ТВ определяют как МЛУ ТВ, дополнительно устойчивый к лечению с применением фторхинолоновых антибиотиков и лекарственных средств амикацин, канамицин и капреомицин, вводимых посредством инъекций. Пациентов с туберкулезом, устойчивым к лекарственным средствам, лучше всего выявлять как можно быстрее, чтобы можно было быстро инициировать надлежащий контроль и лечение инфекции. Boehme, СС, et. al, 2011, Lancet 377: 1495-1505.Tuberculosis (TB) was declared a global threat approximately two decades ago (WHO Global TB Report 2013). Although the incidence of new TB cases is declining worldwide, the Millennium Development Goal of a 50% incidence reduction by 2015 is unlikely to be achieved (WHO Global TB Report 2013). The increasing incidence of multidrug-resistant (MDR) and extensively drug-resistant (XDR) TB poses a major challenge to achieving these incidence reduction targets (WHO Global TB Report 2013). MDR TB is defined as TB that is resistant to treatment with at least rifampicin and isoniazid, and XDR TB is defined as MDR TB that is additionally resistant to treatment with fluoroquinolone antibiotics and the injectable drugs amikacin, kanamycin and capreomycin. Patients with drug-resistant tuberculosis are best identified as early as possible so that appropriate infection control and treatment can be initiated quickly. Boehme, CC, et. al, 2011, Lancet 377: 1495-1505.

Полное определение картины лекарственной устойчивости Mycobacterium tuberculosis (М. tb) обычными фенотипическими способами может занять от нескольких недель до нескольких месяцев из-за очень медленного роста этой бактерии (Heifets, L., et al., J Clin Microbiol 38:1227-1230; Kim, S.J., 2005, Eur Respir J 25:564-569; и PT, K., and K. GP., 1985, Public health Mycobacteriology: A guide for level III laboratory. Center for Disease Control, U.S Department of Health and Human Services, Atltanta, Georgia.). Молекулярный анализ создает перспективы более быстрого обнаружения лекарственной устойчивости. М. tb в естественном состоянии не содержит плазмид лекарственной устойчивости; таким образом, молекулярный анализ направлен по отношению к хромосомной ДНК. Генотипические анализы относительно просты в разработке, поскольку геном М. tb характеризуется очень высокой степенью консервативности последовательности. Практически все клинические изоляты М. tb, чувствительные к лекарственным средствам, содержат идентичные последовательности ДНК мишеней лекарственной устойчивости, за исключением нескольких легко идентифицируемых «естественных полиморфизмов». Из этого следует, что любое отклонение от последовательности дикого типа гена-мишени лекарственной устойчивости указывает на наличие лекарственной устойчивости к соответствующему лекарственному средству. Генотипические анализы более быстры и чувствительны, чем фенотипические анализы, поскольку ДНК-мишени можно амплифицировать с помощью ПЦР. Биологические угрозы можно минимизировать путем уничтожения инфекционных организмов на ранних стадиях.Complete determination of the drug resistance pattern of Mycobacterium tuberculosis ( M. tb ) by conventional phenotypic methods can take weeks to months because of the very slow growth of this bacterium (Heifets, L., et al., J Clin Microbiol 38:1227–1230; Kim, S. J., 2005, Eur Respir J 25:564–569; and PT, K., and K. GP., 1985, Public health Mycobacteriology: A guide for level III laboratory. Center for Disease Control, US Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia.). Molecular analysis offers the prospect of more rapid detection of drug resistance. M. tb does not naturally harbor drug resistance plasmids; thus, molecular analysis is directed toward chromosomal DNA. Genotypic assays are relatively simple to develop because the M. tb genome is highly sequence conserved. Virtually all drug-susceptible clinical isolates of M. tb contain identical drug resistance target DNA sequences, with the exception of a few easily identifiable "natural polymorphisms". It follows that any deviation from the wild-type sequence of a drug resistance target gene indicates the presence of drug resistance to the corresponding drug. Genotypic assays are more rapid and sensitive than phenotypic assays because target DNA can be amplified by PCR. Biological threats can be minimized by killing infectious organisms at early stages.

Генетические мишени, обуславливающие большинство случаев устойчивости к лекарственным средствам при ТВ, хорошо известны в настоящее время. ПЦР в реальном времени остается самым чувствительным, быстрым и надежным способом обнаружения мутаций в бактериях. Практически все другие способы обнаружения мутаций, включая ПЦР-МС, микрочипы, миничипы и секвенирование нового поколения, требуют амплификации нуклеиновых кислот в качестве первого этапа процесса обнаружения. В отличие от них, ПЦР в реальном времени позволяет выполнять амплификацию, обнаружение и анализ образца в одной лунке. Не требуется открывать пробирки, не нужны сложные жидкостные системы. Тем не менее, до сих пор не разработана широкая методология анализа лекарственной устойчивости, достаточно простая и надежная для выполнения вне референтных лабораторий. Таким образом, существует потребность в новых праймерах и зондах для обнаружения М. tb и для обнаружения лекарственной устойчивости М. tb к наиболее распространенным лекарственным средствам первой и второй линии.The genetic targets responsible for most cases of drug resistance in TB are now well known. Real-time PCR remains the most sensitive, rapid and reliable method for detecting mutations in bacteria. Almost all other mutation detection methods, including PCR-MS, microarrays, miniarrays and next-generation sequencing, require nucleic acid amplification as the first step in the detection process. In contrast, real-time PCR allows for amplification, detection and analysis of a sample in a single well. No tube opening or complex fluidic systems are required. However, a broad methodology for drug resistance analysis that is simple and reliable enough to be performed outside reference laboratories has not yet been developed. Thus, there is a need for new primers and probes for the detection of M.tb and for the detection of drug resistance in M.tb to the most commonly used first- and second-line drugs.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к праймерам, зондам и связанным с ними вариантам применения для обнаружения М. tb, а также устойчивости М. tb к лекарственным средствам (лекарственной устойчивости).The present invention relates to primers, probes and related applications for detecting M.tb and M.tb resistance to drugs (drug resistance).

В одном аспекте настоящее изобретение относится к выделенному набору олигонуклеотидов или набору праймеров для амплификации части области М tuberculosis, выбранной из группы, состоящей из гена rpoB, гена gyrA, гена gyrB, промотора inhA, гена rrs, промотора eis, гена embB, гена katG, гена dosR, гена IS6110, гена IS1081. Набор включает пару из прямого и обратного праймеров, специфичных по отношению к указанному фрагменту, где каждый праймер обладает последовательностью, по существу идентичной последовательности олигонуклеотида, выбранного из олигонуклеотидов, перечисленных ниже в Табл. 1А и 1В. Соответственно, каждый праймер обладает последовательностью, по существу комплементарной комплементарной цепи последовательности олигонуклеотида, выбранного из олигонуклеотидов, перечисленных в указанных Табл. В некоторых вариантах реализации последовательность праймера идентична последовательности олигонуклеотида, выбранного из олигонуклеотидов, перечисленных в Табл. 1А и 1В.In one aspect, the present invention relates to an isolated set of oligonucleotides or a set of primers for amplifying a portion of a region of M tuberculosis selected from the group consisting of the rpoB gene, the gyrA gene, the gyrB gene, the inhA promoter, the rrs gene, the eis promoter, the embB gene, the katG gene, the dosR gene, the IS6110 gene, the IS1081 gene. The set comprises a pair of forward and reverse primers specific for said fragment, wherein each primer has a sequence substantially identical to the sequence of an oligonucleotide selected from the oligonucleotides listed below in Tables 1A and 1B. Accordingly, each primer has a sequence substantially complementary to the complementary strand of the sequence of an oligonucleotide selected from the oligonucleotides listed in said Tables. In some embodiments, the primer sequence is identical to the sequence of an oligonucleotide selected from the oligonucleotides listed in Tables 1A and 1B.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к выделенной нуклеиновой кислоте, обладающей последовательностью, по существу идентичной последовательности, выбранной из последовательностей, перечисленных в Табл. 2. В некоторых вариантах реализации нуклеиновая кислота содержит последовательность, выбранную из последовательностей, перечисленных в Табл. 2. Нуклеиновую кислоту можно метить, например, флуорофором и гасителем, присоединенными к ее двум концам, соответственно, или флуорофором, связанным с внутренним нуклеотидом в составе зонда. Примеры флуорофоров включают флуоресцеин, цианин 5 или TexasRed и TAMRA. Примеры гасителей включают BHQ1, BHQ2 и DABCYL.In a second aspect, the present invention relates to an isolated nucleic acid having a sequence substantially identical to a sequence selected from the sequences listed in Table 2. In some embodiments, the nucleic acid comprises a sequence selected from the sequences listed in Table 2. The nucleic acid can be labeled, for example, with a fluorophore and a quencher attached to its two ends, respectively, or a fluorophore linked to an internal nucleotide in the probe. Examples of fluorophores include fluorescein, cyanine 5 or TexasRed, and TAMRA. Examples of quenchers include BHQ1, BHQ2, and DABCYL.

В настоящем изобретении предложен набор, содержащий один или более из описанных выше наборов олигонуклеотидов и нуклеиновую кислоту. Указанный набор может дополнительно содержать ДНК-полимеразу, нуклеотиды для удлинения последовательности и буфер.The present invention provides a kit comprising one or more of the above-described sets of oligonucleotides and a nucleic acid. Said kit may further comprise a DNA polymerase, nucleotides for extending the sequence, and a buffer.

В третьем аспекте настоящего изобретения предложен способ обнаружения лекарственной устойчивости у М. tuberculosis. Указанный способ включает этапы амплификации первой нуклеотидной последовательности-мишени с использованием первой пары праймеров и получением первого ампликона, где (i) первая пара праймеров специфична по отношению к фрагменту области, выбранной из группы, состоящей из гена rpoB, гена gyrA, гена gyrB, промотора inhA, гена rrs, промотора eis, гена embB и гена katG, и (ii) каждый праймер обладает последовательностью, по существу идентичной последовательности олигонуклеотида, выбранного из олигонуклеотидов, перечисленных в Табл. 1А и 1В, и обнаружения мутации в первом ампликоне. Наличие мутации свидетельствует о лекарственной устойчивости. В указанном способе этап обнаружения можно выполнять с использованием различных способов обнаружения нуклеиновых кислот, известных в данной области техники, включая, например, способы на основе секвенирования и методики на основе гибридизации нуклеотидных или пептидо-нуклеиновых зондов.In a third aspect of the present invention, a method for detecting drug resistance in M. tuberculosis is provided. The method comprises the steps of amplifying a first target nucleotide sequence using a first pair of primers and obtaining a first amplicon, wherein (i) the first pair of primers is specific for a fragment of a region selected from the group consisting of the rpoB gene, the gyrA gene, the gyrB gene, the inhA promoter, the rrs gene, the eis promoter, the embB gene and the katG gene, and (ii) each primer has a sequence substantially identical to the sequence of an oligonucleotide selected from the oligonucleotides listed in Tables 1A and 1B, and detecting a mutation in the first amplicon. The presence of a mutation is indicative of drug resistance. In the said method, the detection step can be performed using various methods for detecting nucleic acids known in the art, including, for example, sequencing-based methods and techniques based on hybridization of nucleotide or peptide-nucleic acid probes.

В одном варианте реализации этап обнаружения выполняют с помощью процесса, включающего (i) приведение в контакт первого ампликона с первым зондом, специфичным по отношению к мутации, в условиях, благоприятствующих гибридизации, с образованием гибрида зонд-мишень; (ii) проведение анализа температуры плавления (Tm) для определения тестового значения Tm для гибрида зонд-мишень; и (iii) сравнение тестового значения Tm с заранее определенным значением Tm. Тестовое значение Tm, отличающееся от заранее определенного значения Tm, указывает на наличие мутации. Например, сдвиг тестового значения Tm по меньшей мере на 3 (например, 3, 4 или 5) стандартных отклонения от эталонного значения Tm указывает на наличие мутации. И наоборот, сдвиг тестового значения Tm менее чем на 3 стандартных отклонения от эталонного значения Tm указывает на отсутствие мутации. В настоящем документе заранее определенное эталонное значение Tm может представлять собой среднее значение Tm дикого типа. В одном примере ситуация, при которой тестовое значение Tm меньше заранее определенного значения Tm, например, на по меньшей мере 3 стандартных отклонения, указывает на наличие мутации. В других случаях ситуация, при которой тестовое значение Tm не меньше заранее определенного значения Tm, например, на 3 стандартных отклонения, указывает на отсутствие мутации.In one embodiment, the detection step is performed by a process comprising (i) contacting a first amplicon with a first probe specific for the mutation under conditions that favor hybridization to form a probe-target hybrid; (ii) performing a melting temperature (Tm) assay to determine a test Tm value for the probe-target hybrid; and (iii) comparing the test Tm value to a predetermined Tm value. A test Tm value that differs from the predetermined Tm value indicates the presence of a mutation. For example, a shift in the test Tm value by at least 3 (e.g., 3, 4, or 5) standard deviations from a reference Tm value indicates the presence of a mutation. Conversely, a shift in the test Tm value by less than 3 standard deviations from the reference Tm value indicates the absence of a mutation. As used herein, the predetermined reference Tm value may be the mean Tm value of the wild type. In one example, a situation in which the test value Tm is less than a predetermined value of Tm, for example, by at least 3 standard deviations, indicates the presence of a mutation. In other cases, a situation in which the test value Tm is not less than a predetermined value of Tm, for example, by 3 standard deviations, indicates the absence of a mutation.

Указанный способ может дополнительно включать амплификацию второй нуклеотидной последовательности-мишени с использованием второй пары праймеров и получением второго ампликона, причем указанная вторая пара праймеров специфична по отношению к фрагменту второй области, выбранной из группы, состоящей из гена rpoB, гена gyrA, гена gyrB, промотора inhA, гена rrs, промотора eis, гена embB и гена katG. В некоторых вариантах реализации первая область представляет собой ген rrs или промотор eis. Например, первая область может представлять собой ген rrs, а вторая область может представлять собой промотор eis. Указанные две области можно амплифицировать независимо или в одной той же реакционной системе с помощью таких методик, как гнездовая ПЦР. В этом случае мутация может представлять собой мутацию A1401G или С1402Т в гене rrs. Мутация может находиться в пределах области промотора eis, опрашиваемой последовательностями праймеров eis.The method may further comprise amplifying a second target nucleotide sequence using a second pair of primers and obtaining a second amplicon, wherein the second pair of primers is specific for a fragment of a second region selected from the group consisting of the rpoB gene, the gyrA gene, the gyrB gene, the inhA promoter, the rrs gene, the eis promoter, the embB gene and the katG gene. In some embodiments, the first region is the rrs gene or the eis promoter. For example, the first region may be the rrs gene and the second region may be the eis promoter. The two regions may be amplified independently or in the same reaction system using techniques such as nested PCR. In this case, the mutation may be the A1401G or C1402T mutation in the rrs gene. The mutation may be within the eis promoter region interrogated by the eis primer sequences.

Вышеописанный способ позволяет обнаружить устойчивость к лекарственному средству, выбранному из группы, состоящей из изониазида, рифампицина, амикацина, канамицина, капреомицина, этамбутола и лекарственных средств класса фторхинолонов. Пара праймеров может быть парой праймеров, выбранных из праймеров, перечисленных в Табл. 1А и 1В. Зонд может обладать последовательностью, по существу или полностью идентичной последовательности, выбранной из последовательностей, перечисленных в Табл. 2.The above-described method detects resistance to a drug selected from the group consisting of isoniazid, rifampicin, amikacin, kanamycin, capreomycin, ethambutol and drugs of the fluoroquinolone class. The pair of primers may be a pair of primers selected from the primers listed in Tables 1A and 1B. The probe may have a sequence that is substantially or completely identical to a sequence selected from the sequences listed in Table 2.

В четвертом аспекте настоящего изобретения предложен способ обнаружения наличия М. tuberculosis в тестовом образце, например, полученном у субъекта. Указанный способ включает приведение в контакт тестового образца с первой парой праймеров в условиях, благоприятствующих реакции амплификации с получением первого ампликона, и обнаружения присутствия ампликона, что позволяет обнаружить наличие Mycobacterium tuberculosis в тестовом образце. Первая пара праймеров может представлять собой набор олигонуклеотидов для амплификации части области М. tuberculosis, выбранной из группы, состоящей из гена gyrB, промотора inhA, промотора eis, гена embB, гена katG, гена dosR, гена IS6110, гена IS1081. Каждый праймер первой пары праймеров обладает последовательностью, которая может быть по существу идентична последовательности олигонуклеотида, выбранного из олигонуклеотидов, перечисленных в Табл. 1В. Способ может дополнительно включать приведение в контакт тестового образца или ампликона, полученного с помощью первой пары праймеров, со второй парой праймеров в условиях, благоприятствующих реакции амплификации, с получением второго ампликона, и обнаружение наличия второго ампликона. В этом случае наличие как первого, так и второго ампликона указывает на присутствие Mycobacterium tuberculosis в тестовом образце.In a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for detecting the presence of M. tuberculosis in a test sample, for example, obtained from a subject. The method comprises contacting the test sample with a first pair of primers under conditions favouring an amplification reaction to produce a first amplicon and detecting the presence of the amplicon, which allows detecting the presence of Mycobacterium tuberculosis in the test sample. The first pair of primers may be a set of oligonucleotides for amplifying a part of a region of M. tuberculosis selected from the group consisting of the gyrB gene, the inhA promoter, the eis promoter, the embB gene, the katG gene, the dosR gene, the IS6110 gene, the IS1081 gene. Each primer of the first pair of primers has a sequence which may be substantially identical to the sequence of an oligonucleotide selected from the oligonucleotides listed in Table 1B. The method may further comprise contacting the test sample or the amplicon obtained using the first pair of primers with a second pair of primers under conditions favourable for the amplification reaction to obtain a second amplicon, and detecting the presence of the second amplicon. In this case, the presence of both the first and second amplicon indicates the presence of Mycobacterium tuberculosis in the test sample.

В пятом аспекте настоящего изобретения предложен еще один способ обнаружения наличия М. tuberculosis в тестовом образце. Указанный способ включает приведение в контакт тестового образца с первым зондом-молекулярным маяком в условиях, благоприятствующих реакции гибридизации с получением гибрида зонд-мишень, и обнаружения присутствия гибрида зонд-мишень, что позволяет обнаружить наличие Mycobacterium tuberculosis в тестовом образце. В данном способе первый зонд-молекулярный маяк обладает последовательностью, по существу идентичной последовательности, выбранной из последовательностей, перечисленных в Табл. 2. В примере первый зонд-молекулярный маяк выбирают из группы, состоящей из зонда IS1081, dosR2 и IS6110 (SEQ ID No. 67-69).In a fifth aspect, the present invention provides another method for detecting the presence of M. tuberculosis in a test sample. The method comprises contacting a test sample with a first molecular beacon probe under conditions that favor a hybridization reaction to form a probe-target hybrid and detecting the presence of the probe-target hybrid, which allows detecting the presence of Mycobacterium tuberculosis in the test sample. In this method, the first molecular beacon probe has a sequence substantially identical to a sequence selected from the sequences listed in Table 2. In an example, the first molecular beacon probe is selected from the group consisting of probe IS1081, dosR2 and IS6110 (SEQ ID Nos. 67-69).

Подробности по меньшей мере одного варианта реализации настоящего изобретения изложены в описании, приведенном ниже. Другие свойства, цели и преимущества настоящего изобретения будут понятны из описания и рисунков, а также из формулы изобретения.The details of at least one embodiment of the present invention are set forth in the description below. Other features, objects and advantages of the present invention will be apparent from the description and drawings, as well as from the claims.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Фигура 1 представляет собой диаграмму, на которой показано обнаружение устойчивости к AMK и/или KAN в 603 клинических образцах ДНК с использованием трехточечного профиля Tm, полученного с помощью SMB-зонда. Каждый из трех SMB, использованных при анализе, протестировали по отношению ко всем образцам ДНК М. tb в многолокусной ПЦР. Результаты для каждого образца показаны в виде трехточечного графика Tm на оси X, причем значение Tm каждого SMB указано на оси Y. Изоляты сортировали слева направо от фенотипически чувствительных к устойчивым. Для каждого устойчивого изолята видны четкие сдвиги Tm для по меньшей мере одного из трех зондов.Figure 1 is a graph showing the detection of resistance to AMK and/or KAN in 603 clinical DNA samples using a three-spot Tm profile generated by an SMB probe. Each of the three SMBs used in the analysis was tested against all M.tb DNA samples in a multilocus PCR assay. The results for each sample are shown as a three-spot Tm plot on the x-axis, with the Tm value of each SMB indicated on the y-axis. Isolates were sorted left to right from phenotypically susceptible to resistant. For each resistant isolate, clear Tm shifts are seen for at least one of the three probes.

Фигуры 2А, 2В и 2С представляют собой диаграммы, на которых показаны первые производные профилей пиков плавления трех SMB-зондов. Профили пиков плавления образцов ДНК дикого типа, мутантных и смешанных образцов ДНК показаны для SMB-зонда rrs-1400 (2А), SMB-зонда eis1 (2 В) и SMB-зонда eis2 (2С). Каждая кривая плавления представляет отдельный штамм.Figures 2A, 2B, and 2C are plots showing the first derivatives of the melting peak profiles of the three SMB probes. The melting peak profiles of wild-type, mutant, and mixed DNA samples are shown for the rrs -1400 SMB probe (2A), the eis 1 SMB probe (2B), and the eis 2 SMB probe (2C). Each melting curve represents a different strain.

Фигура 3 представляет собой диаграмму, на которой показаны значения MIC штаммов, мутантных по rrs и eis, и штаммов дикого типа. Показаны средние значения MIC AMK и KAN для мутантов по rrs и eis и штаммов дикого типа. Показатели ошибки означают ± одно стандартное отклонение значений MIC. eis-P означает промотор гена eis.Figure 3 is a graph showing the MIC values of rrs and eis mutant strains and the wild-type strains. The mean MIC values of AMK and KAN for rrs and eis mutants and the wild-type strains are shown. Error bars represent ± one standard deviation of the MIC values. eis -P represents the eis gene promoter.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение по меньшей мере частично основано на неожиданном открытии новых праймеров, SMB-зондов и МВ-зондов для амплификации сегментов одиннадцати различных генов М. tb с целью определения наличия ДНК М. tb и устойчивости к противотуберкулезным лекарственным средствам, например, изониазиду, рифампицину, амикацину, канамицину, капреомицину, этамбутолу и лекарственным средствам класса фторхинолонов.The present invention is based at least in part on the unexpected discovery of novel primers, SMB probes and MB probes for amplifying segments of eleven different M. tb genes to detect the presence of M. tb DNA and resistance to anti-tuberculosis drugs, such as isoniazid, rifampin, amikacin, kanamycin, capreomycin, ethambutol and fluoroquinolone drugs.

Праймеры и зондыPrimers and probes

Праймеры, описанные в настоящем документе, используемые для амплификации генов rpoB, gyrA, gyrB, области промотора inhA, гена rrs, области промотора eis, генов embB и katG позволяют выполнять чувствительную амплификацию горячих точек мутагенеза, вызывающих лекарственную устойчивость М. tb. Соответствующие SMB-зонды специфически связываются и выявляют указанные мутации, приводящие к лекарственной устойчивости к наиболее распространенным лекарственным средствам первой и второй линии. Эти праймеры можно использовать с очень высокой эффективностью как при симметричном, так и асимметричном ПЦР-анализе. Авторы изобретения использовали последовательности праймеров и зондов, описанные в настоящем документе, для разработки быстрых и точных молекулярных анализов чувствительности М. tb к лекарственным средствам. Помимо очевидной применимости в анализах молекулярной диагностики М. tb, эти праймеры также должны найти применение при секвенировании генов-мишеней с целью выявления мутаций, вызывающих устойчивость, при анализах в рамках эпидемиологического надзора, и любых других анализах на основе зондов, целью которых является специфичное и чувствительное выявление мутаций, вызывающих устойчивость М. tb к распространенным лекарственным средствам. Последовательности праймеров для амплификации генов dosR, IS6110 и IS1081 позволяют выполнять высокочувствительное и специфичное выявление М. tb и могут использоваться при ПЦР-анализе любого формата, целью которого является высокоспецифичная и чувствительная молекулярная диагностика туберкулеза. В приведенных ниже Таблицах перечислены типичные праймеры и зонды согласно настоящему изобретению.The primers described herein for amplification of the rpoB , gyrA , gyrB genes, the inhA promoter region, the rrs gene, the eis promoter region, the embB and katG genes allow for sensitive amplification of mutagenesis hotspots causing drug resistance in M. tb . The corresponding SMB probes specifically bind to and detect these mutations causing drug resistance to the most common first- and second-line drugs. These primers can be used with very high efficiency in both symmetric and asymmetric PCR assays. The inventors have used the primer and probe sequences described herein to develop rapid and accurate molecular assays for drug susceptibility of M. tb . In addition to the obvious utility in molecular diagnostic assays for M. tb , these primers should also find application in sequencing target genes for detection of resistance mutations, in surveillance assays, and in any other probe-based assays that aim to specifically and sensitively detect mutations that cause resistance in M. tb to commonly used drugs. The sequences of the primers for amplification of the dosR, IS6110, and IS1081 genes allow highly sensitive and specific detection of M. tb and can be used in any PCR assay format that aims to provide highly specific and sensitive molecular diagnostics of tuberculosis. The following Tables list representative primers and probes according to the present invention.

Одну или более из последовательностей зондов, приведенных в Табл. 2, можно получить в различных форматах обнаружения, например, зонды с двойной меткой, включая линейные зонды, зонды типа Taqman, зонды-молекулярные маяки и зонды-низкоселективные молекулярные маяки. Термин «низкоселективный» зонд относится к зонду, допускающему несоответствие. Зонды, допускающие несоответствие, гибридизуются с более чем одной последовательностью-мишенью и генерируют обнаружимый сигнал при температуре обнаружения в ходе анализа, и различные гибриды, образованные таким образом, характеризуются различными температурами плавления. Линейные или случайным образом спирализованные одноцепочечные зонды, как правило, допускают несоответствие. Примерами таких зондов являются шпилькообразные или линейные зонды с внутренней флуоресцентной группой, уровень флюоресценции которой возрастает после гибридизации с той или иной цепью-мишенью. См., например, патенты США №7662550 и 5925517. US 20130095479.One or more of the probe sequences listed in Table 2 can be prepared in a variety of detection formats, such as dual-labeled probes, including linear probes, Taqman-type probes, molecular beacon probes, and low-selectivity molecular beacon probes. The term "low-selectivity" probe refers to a mismatch-tolerant probe. Mismatch-tolerant probes hybridize to more than one target sequence and generate a detectable signal at the detection temperature of the assay, and the different hybrids formed in this manner are characterized by different melting temperatures. Linear or randomly coiled single-stranded probes are typically mismatch-tolerant. Examples of such probes are hairpin or linear probes with an internal fluorescent group whose fluorescence level increases upon hybridization with a particular target strand. See, for example, US Patents 7,662,550 and 5,925,517. US 20130095479.

Низкоселективные зонды предпочтительно представляют собой шпилькообразные зонды с двойной меткой или зонды-молекулярные маяки, описанные в патентах США №7662550 и 5925517. Эти шпилькообразные зонды содержат последовательность, связывающую мишень, фланкированную парой плеч, комплементарных друг другу. Они могут представлять собой ДНК, РНК или ПНК или комбинацию всех трех видов нуклеиновых кислот.Кроме того, они могут содержать модифицированные нуклеотиды и модифицированные межнуклеотидные связи. Они могут содержать первый флуорофор в одном плече и второй флуорофор во втором плече, причем спектр поглощения второго флуорофора по существу перекрывает спектр испускания первого флуорофора. В наиболее предпочтительном случае такие шпилькообразные зонды представляют собой «зонды-молекулярные маяки», содержащие флуорофор в одном плече и гаситель в другом плече, так что зонды не светятся, находясь в свободном состоянии в растворе. Они также могут представлять собой зонды-молекулярные маяки, осуществляющие сдвиг спектра излучения и содержащие, например, несколько флуорофоров в одном плече, которые взаимодействуют посредством резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET), и гаситель в другом плече. Длина последовательности, связывающей мишень, может составлять, например, 12-50 или 25-50 нуклеотидов, а длина гибридизирующихся плеч - 4-10 или 4-6 (например, 5 или 6) нуклеотидов. Зонды-молекулярные маяки можно связать с праймерами, как описано в патентах США №7662550 и 5925517 и WO 01/31062.The low selectivity probes are preferably dual-labeled hairpin probes or molecular beacon probes as described in U.S. Patents 7,662,550 and 5,925,517. These hairpin probes comprise a target binding sequence flanked by a pair of arms complementary to each other. They may be DNA, RNA, or PNA, or a combination of all three types of nucleic acids. They may also comprise modified nucleotides and modified internucleotide linkages. They may comprise a first fluorophore in one arm and a second fluorophore in the second arm, wherein the absorption spectrum of the second fluorophore substantially overlaps the emission spectrum of the first fluorophore. In the most preferred case, such hairpin probes are "molecular beacon probes" comprising a fluorophore in one arm and a quencher in the other arm, so that the probes do not fluoresce when free in solution. They can also be spectrum-shifting molecular beacon probes comprising, for example, several fluorophores in one arm that interact via fluorescence resonance energy transfer (FRET) and a quencher in the other arm. The length of the target-binding sequence can be, for example, 12-50 or 25-50 nucleotides, and the length of the hybridizing arms can be 4-10 or 4-6 (e.g., 5 or 6) nucleotides. Molecular beacon probes can be linked to primers as described in U.S. Patents 7,662,550 and 5,925,517 and WO 01/31062.

Таким образом, термин «зонды-низкоселективные молекулярные маяки» относится к такому классу шпилькообразных олигонуклеотидных зондов для гибридизации, меченых флуоресцентной меткой. Такие зонды генерируют обнаружимый сигнал при гомогенном анализе, т.е. анализе без необходимости разделения зондов, гибридизированных с мишенью, и несвязанных зондов. В силу их способности связывать более чем один вариант данной последовательности-мишени, указанные зонды можно использовать при анализах с целью выявления присутствия одного варианта исследуемого сегмента нуклеотидной последовательности среди ряда возможных вариантов или даже обнаружения присутствия двух или более вариантов. Таким образом, зонды можно использовать в комбинации по два или более в одном и том же анализе. Поскольку их последовательности, связывающие мишень, различаются, относительная авидность различается для различных вариантов. Например, первый зонд может сильно связываться с последовательностью дикого типа, в умеренной степени - с первым аллелем, слабо со вторым аллелем и вообще не связываться с третьим аллелем; в то время как второй зонд может слабо связываться с последовательностью дикого типа и первым вариантом и в умеренной степени - со вторым вариантом и третьим вариантом. Дополнительные низкоселективные зонды должны характеризоваться еще более отличающейся картиной связывания вследствие различия из последовательностей, связывающихся с мишенью. Таким образом, спектры испускания флуоресценции комбинации низкоселективных зондов определяют различные штаммы или виды микроорганизмов, а также аллельные варианты/мутации генов.Thus, the term "low-selectivity molecular beacon probes" refers to this class of hairpin-shaped oligonucleotide hybridization probes labeled with a fluorescent label. Such probes generate a detectable signal in a homogeneous assay, i.e., an assay without the need to separate probes hybridized to the target from unbound probes. Due to their ability to bind more than one variant of a given target sequence, these probes can be used in assays to detect the presence of a single variant of a nucleotide sequence segment of interest among a number of possible variants, or even to detect the presence of two or more variants. Thus, the probes can be used in combination of two or more in the same assay. Since their target-binding sequences differ, the relative avidity differs for different variants. For example, the first probe may bind strongly to the wild-type sequence, moderately to the first allele, weakly to the second allele, and not at all to the third allele; while the second probe may bind weakly to the wild-type and the first variant, and moderately to the second variant and the third variant. Additional low-selectivity probes should exhibit even more distinct binding patterns due to differences in the target-binding sequences. Thus, the fluorescence emission spectra of a combination of low-selectivity probes detect different strains or species of microorganisms, as well as allelic variants/mutations of genes.

Поскольку низкоселективные зонды воспроизводимо флуоресцируют с переменной интенсивностью после связывания с различными последовательностями ДНК, их комбинации можно использовать, например, при простых, быстрых и чувствительных анализах на основе реакции амплификации нуклеиновых кислот (например, анализах на основе ПЦР), которые позволяют выявить множество патогенных организмов или вариантов в одном реакционном контейнере. В то же время следует понимать, что указанные анализы также можно выполнять на образцах, предположительно содержащих непосредственно обнаружимые количества неамплифицированных нуклеиновых кислот-мишеней. Этот анализ выявления основан на анализе спектров набора частично гибридизующихся низкоселективных сигнальных зондов, например, зондов-низкоселективных молекулярных маяков, каждый из которых мечен флуорофором, испускающим свет со своим волновым оптимумом с целью получения «спектра сигнатур» видоспецифичных или вариант-специфических последовательностей ДНК.Since low-selectivity probes reproducibly fluoresce with variable intensity after binding to different DNA sequences, their combinations can be used, for example, in simple, rapid and sensitive assays based on nucleic acid amplification reactions (e.g., PCR-based assays) that allow the detection of multiple pathogens or variants in a single reaction container. At the same time, it should be understood that said assays can also be performed on samples suspected of containing directly detectable amounts of unamplified target nucleic acids. This detection assay is based on the analysis of the spectra of a set of partially hybridizing low-selectivity signal probes, e.g., low-selectivity molecular beacon probes, each of which is labeled with a fluorophore that emits light at its own wavelength optimum in order to obtain a "signature spectrum" of species-specific or variant-specific DNA sequences.

С помощью зондов можно достичь мультилокусности, например, путем разработки различных зондов-молекулярных маяков для дискриминации аллелей для каждой мишени и дифференциального мечения каждого зонда. (См., например, патенты США №7662550 и 5925517, WO 01/31062, и Tyagi et al. (2000) Nature Biotechnology 18: 1191-1196). Смеси зондов для дискриминации аллелей, каждая из которых содержит аликвоты различного цвета, расширяют количество сигнатур зондов. В связи с этим каждый гибрид молекулярный маяк-мишень с уникальной температурой плавления должен характеризоваться соответствующей уникальной интенсивностью сигнала при определенной температуре и концентрации зонда и ампликона. Таким образом, ограниченное количество низкоселективных зондов можно использовать в качестве зондов для выявления множества различных возможных последовательностей-мишеней посредством ПЦР в реальном времени. Зонды можно добавить в реакционную смесь для амплификации до, во время или после амплификации. См. патент США №7662550.Multilocusity can be achieved using probes, for example, by designing different allelic discrimination molecular beacon probes for each target and differentially labeling each probe. (See, for example, U.S. Patents 7,662,550 and 5,925,517, WO 01/31062, and Tyagi et al. (2000) Nature Biotechnology 18: 1191-1196.) Mixtures of allelic discrimination probes, each containing aliquots of different colors, expand the number of probe signatures. In this regard, each molecular beacon-target hybrid with a unique melting temperature should be characterized by a corresponding unique signal intensity at a particular temperature and probe-amplicon concentration. In this way, a limited number of low-selectivity probes can be used as probes to detect many different possible target sequences by real-time PCR. Probes can be added to the amplification reaction mixture before, during, or after amplification. See U.S. Patent No. 7,662,550.

В настоящем изобретении дополнительно предложены наборы, содержащие реагенты для выполнения вышеописанных способов, включая ПЦР и/или реакции гибридизации зонд-мишень. С этой целью один или более из компонентов реакции, например, ПЦР-праймеров, полимеразы и зондов для способов, описанных в настоящем документе, можно поставлять в виде набора для варианта применения. Такой набор содержит соответствующее количество одного или более из компонентов реакции в одном или более контейнерах или на подложке.The present invention further provides kits containing reagents for performing the above-described methods, including PCR and/or probe-target hybridization reactions. For this purpose, one or more of the reaction components, such as PCR primers, polymerase and probes for the methods described herein, can be supplied as a kit for an application. Such a kit contains an appropriate amount of one or more of the reaction components in one or more containers or on a support.

Указанный набор также содержит дополнительные материалы для реализации вышеописанных способов. В некоторых вариантах реализации набор содержит некоторые или все из реагентов, материалов для выполнения способа, в котором используются праймеры и/или зонды согласно настоящему изобретению. Некоторые или все компоненты наборов могут содержаться в контейнерах, отделенных от контейнера(ов), содержащих праймеры и/или зонды согласно настоящему изобретению. Примеры дополнительных компонентов наборов включают одну или более из различных полимераз, один или более из контрольных реагентов (например, зондов или ПЦР-праймеров или контрольных матриц) и буферы для реакций (в IX или концентрированной форме), но не ограничиваются ими. Набор также может содержать один или более из следующих компонентов: подложек, реагентов для остановки реакции, модификации или гидролиза, осмолитов и аппарат для обнаружения.The kit also contains additional materials for implementing the above-described methods. In some embodiments, the kit contains some or all of the reagents, materials for performing a method that uses the primers and/or probes according to the present invention. Some or all of the components of the kits may be contained in containers separate from the container(s) containing the primers and/or probes according to the present invention. Examples of additional components of the kits include, but are not limited to, one or more of the various polymerases, one or more of the control reagents (e.g., probes or PCR primers or control templates) and reaction buffers (in IX or concentrated form). The kit may also contain one or more of the following components: supports, reagents for stopping the reaction, modification or hydrolysis, osmolytes and a detection apparatus.

Используемые компоненты реакции могут быть представлены в различных формах. Например, компоненты (например, ферменты, зонды и/или праймеры) могут быть суспендированы в водном растворе или представлены в виде лиофилизированного порошка, осадка или гранул. В последнем случае компоненты при восстановлении образуют полноценную смесь компонентов для использования при анализе. Компоненты набора могут быть представлены при любой подходящей температуре. Например, для хранения наборов, содержащих белковые компоненты (например, фермент) в жидкости, предпочтительна доставка и хранение при температуре ниже 0°С, предпочтительно при -20°С или ниже, или иным образом в замороженном состоянии.The reaction components used may be presented in various forms. For example, the components (e.g., enzymes, probes, and/or primers) may be suspended in an aqueous solution or presented as a lyophilized powder, pellet, or granule. In the latter case, the components upon reconstitution form a complete mixture of components for use in the assay. The kit components may be presented at any suitable temperature. For example, for storing kits containing protein components (e.g., enzyme) in liquid, delivery and storage at a temperature below 0°C, preferably at -20°C or lower, or otherwise in a frozen state is preferred.

Набор или система согласно настоящему изобретению могут содержать любую комбинацию компонентов, описанных в настоящем документе, в количестве, достаточном для выполнения по меньшей мере одного анализа. В некоторых вариантах применения один или более из компонентов реакции может быть представлен в заранее измеренном количестве для однократного применения у индивида, обычно в одноразовых пробирках или эквивалентных контейнерах. При таком расположении ПЦР можно выполнить путем добавления нуклеиновой кислоты-мишени или образца/клетки, содержащих нуклеиновую кислоту-мишень, непосредственно в отдельные пробирки. Количество компонентов, поставляемых в наборе, может представлять собой любое подходящее количество и может зависеть от целевого рынка, на который направляется продукт. Контейнер(ы), в которых поставляются компоненты, могут представлять собой любой обычной контейнер, способный удерживать поставляемую форму, например, микроцентрифужные пробирки, ампулы, бутыли или интегральные устройства для анализа, например, жидкостные устройства, картриджи, устройства бокового потока или другие аналогичные устройства.The kit or system of the present invention may comprise any combination of the components described herein in an amount sufficient to perform at least one assay. In some applications, one or more of the reaction components may be provided in a pre-measured amount for a single use in an individual, typically in disposable tubes or equivalent containers. In this arrangement, the PCR may be performed by adding the target nucleic acid or the sample/cell containing the target nucleic acid directly to individual tubes. The number of components supplied in the kit may be any suitable amount and may depend on the target market for which the product is intended. The container(s) in which the components are supplied may be any conventional container capable of holding the form being supplied, such as microcentrifuge tubes, ampoules, bottles, or integral assay devices, such as fluidic devices, cartridges, lateral flow devices, or other similar devices.

Наборы также могут содержать упаковочные материалы для удерживания контейнера или комбинации контейнеров. Типичные упаковочные материалы для таких наборов и систем включают твердые материалы (например, стекло, пластик, бумагу, фольгу, микрочастицы и т.п.), удерживающие компоненты реакции или зонды для обнаружения в любой из различных конфигураций (например, во флаконе, лунке титрационного микропланшета, микрочипе и т.п.). Наборы также могут дополнительно содержать инструкции, записанные в материальной форме для применения компонентов.The kits may also contain packaging materials for holding the container or combination of containers. Typical packaging materials for such kits and systems include solid materials (e.g., glass, plastic, paper, foil, microparticles, etc.) that hold the reaction components or detection probes in any of a variety of configurations (e.g., in a vial, a well of a microtiter plate, a microchip, etc.). The kits may also further contain instructions recorded in tangible form for using the components.

ОпределенияDefinitions

Нуклеиновая кислота относится к молекуле ДНК (например, кДНК или геномной ДНК, но не ограничиваясь ими), молекуле РНК (например, мРНК, но не ограничиваясь ею), или аналогу ДНК или РНК. Аналог ДНК или РНК можно синтезировать из аналогов нуклеотидов. Молекула нуклеиновой кислоты может быть двуцепочечной или одноцепочечной. «Выделенная» нуклеиновая кислота представляет собой нуклеиновую кислоту, структура которой не идентична любой природной нуклеиновой кислоте или любому фрагменту природной геномной нуклеиновой кислоты. Таким образом, данный термин охватывает, например, (а) ДНК, содержащую последовательность фрагмента природной молекулы геномной ДНК, но не фланкированную обеими кодирующими последовательностями, фланкирующими указанный фрагмент молекулы в геноме организма, в котором он встречается в природе; (b) нуклеиновую кислоту, включенную в вектор или в геномную ДНК прокариот или эукариот таким образом, что полученная молекула не является идентичной любому природному вектору или геномной ДНК; (с) отдельную молекулу, например, кДНК, фрагмент генома, фрагмент, полученный посредством ПНР, или рестрикционный фрагмент; и (d) рекомбинантную нуклеотидную последовательность, являющуюся фрагментом гибридного гена, т.е. гена, кодирующего гибридный белок.Nucleic acid refers to a DNA molecule (such as, but not limited to, cDNA or genomic DNA), an RNA molecule (such as, but not limited to, mRNA), or an analog of DNA or RNA. A DNA or RNA analog can be synthesized from nucleotide analogs. A nucleic acid molecule can be double-stranded or single-stranded. An "isolated" nucleic acid is a nucleic acid that is not structurally identical to any naturally occurring nucleic acid or to any fragment of a naturally occurring genomic nucleic acid. Thus, the term includes, for example, (a) DNA that contains the sequence of a fragment of a naturally occurring genomic DNA molecule but is not flanked by both coding sequences that flank said fragment of the molecule in the genome of the organism in which it naturally occurs; (b) a nucleic acid incorporated into a vector or into the genomic DNA of a prokaryote or eukaryote in such a way that the resulting molecule is not identical to any naturally occurring vector or genomic DNA; (c) a separate molecule, such as a cDNA, a fragment of a genome, a fragment obtained by PCR, or a restriction fragment; and (d) a recombinant nucleotide sequence that is a fragment of a hybrid gene, i.e. a gene encoding a hybrid protein.

В настоящем документе термин «нуклеиновая кислота-мишень» или «мишень» относится к нуклеиновой кислоте, содержащей исследуемую нуклеотидную последовательность-мишень. Нуклеиновая кислота-мишень может быть одноцепочечной или двуцепочечной, и часто представляет собой двуцепочечную ДНК. «Нуклеотидная последовательность-мишень», «последовательность-мишень» или «область-мишень» означает определенную последовательность, полностью или частично содержащую последовательность одноцепочечной нуклеиновой кислоты. Последовательность-мишень может находиться в нуклеотидной матрице или в геноме клетки, которые могут представлять собой любую форму одноцепочечной или двуцепочечной нуклеиновой кислоты. Матрица может представлять собой очищенную или выделенную нуклеиновую кислоту, или может быть неочищенной или не выделенной.As used herein, the term "target nucleic acid" or "target" refers to a nucleic acid comprising a target nucleotide sequence of interest. The target nucleic acid may be single-stranded or double-stranded, and is often double-stranded DNA. "Target nucleotide sequence", "target sequence" or "target region" means a specific sequence comprising, in whole or in part, a single-stranded nucleic acid sequence. The target sequence may be in a nucleotide template or in the genome of a cell, which may be any form of single-stranded or double-stranded nucleic acid. The template may be purified or isolated nucleic acid, or may be unpurified or unisolated.

"Комплементарные" последовательности в настоящем документе могут содержать или быть полностью образованными уотсон-криковскими парами оснований (например, A-T/U и C-G), не уотсон-криковскими парами оснований и/или парами оснований, образованными неприродными и модифицированными нуклеотидами, при условии соблюдения вышеприведенных требований касательно их способности к гибридизации. Полная комплементарная цепь или полностью комплементарный может означать 100% (полностью) комплементарное или по существу комплементарное спаривание оснований между нуклеотидов или аналогами нуклеотидов молекул нуклеиновой кислоты."Complementary" sequences as used herein may comprise or be formed by fully Watson-Crick base pairs (e.g., A-T/U and C-G), non-Watson-Crick base pairs, and/or base pairs formed by non-natural and modified nucleotides, so long as the above requirements regarding their ability to hybridize are met. A fully complementary strand or fully complementary may mean 100% (fully) complementary or substantially complementary base pairing between nucleotides or nucleotide analogs of nucleic acid molecules.

«В значительной мере комплементарный» означает, что нуклеиновая кислота или олигонуклеотид обладает последовательностью, содержащей по меньшей мере 10 смежных оснований, которые по меньшей мере на 80%, (например, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% и 100%) комплементарны по меньшей мере 10 смежным основаниям в нуклеотидной последовательности-мишени, так что указанная нуклеиновая кислота или олигонуклеотид может гибридизоваться или отжигаться с нуклеотидной последовательностью-мишенью, например, при условиях отжига при ПЦР или условиях гибридизации зонда и мишени. Комплементарность между последовательностями можно выражать в виде количества несовпадающих оснований в каждом сравниваемом наборе из по меньшей мере 10 смежных оснований. Термин «по существу идентичный» означает, что первая нуклеиновая кислота по меньшей мере на 80%, (например, на 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% и 100%) комплементарна второй нуклеиновой кислоте, так что первая нуклеиновая кислота по существу комплементарна комплементарной цепи второй нуклеиновой кислоты и способна гибридизоваться с ней в условиях ПЦР-отжига или гибридизации зонда и мишени."Substantially complementary" means that the nucleic acid or oligonucleotide has a sequence comprising at least 10 contiguous bases that are at least 80% (e.g., 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, and 100%) complementary to at least 10 contiguous bases in a target nucleotide sequence, such that the nucleic acid or oligonucleotide can hybridize or anneal to the target nucleotide sequence, such as under PCR annealing conditions or probe-target hybridization conditions. Complementarity between sequences can be expressed as the number of mismatched bases in each set of at least 10 contiguous bases compared. The term "substantially identical" means that the first nucleic acid is at least 80% (e.g., 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, and 100%) complementary to the second nucleic acid, such that the first nucleic acid is substantially complementary to the complementary strand of the second nucleic acid and is capable of hybridizing thereto under PCR annealing or probe-target hybridization conditions.

Термины «гибридизация» или «гибридизующийся» или «гибридизироваться» или «отжигать» относится к способности полностью или частично комплементарных цепей нуклеиновой кислоты соединяться друг с другом в указанных условиях гибридизации в параллельной или предпочтительно антипараллельной ориентации с образованием стабильной двуцепочечной структуры или области (иногда называемой «гибридом» или «дуплексом» или «стеблем»), в которой две составляющих цепи соединены водородными связями. Хотя водородные связи обычно образуются между аденином и тимином или урацилом (А и Т или U) или цитозином и гуанином (С и G), могутобразовываться и другие пары оснований (например, Adams et al., The Biochemistry of the Nucleic Acids, 11th ed., 1992).The terms "hybridization" or "hybridizable" or "hybridize" or "anneal" refer to the ability of fully or partially complementary nucleic acid strands to join together under specified hybridization conditions in a parallel or preferably antiparallel orientation to form a stable double-stranded structure or region (sometimes called a "hybrid" or "duplex" or "stem") in which the two component strands are joined by hydrogen bonds. Although hydrogen bonds are typically formed between adenine and thymine or uracil (A and T or U) or cytosine and guanine (C and G), other base pairs can also be formed (e.g., Adams et al., The Biochemistry of the Nucleic Acids, 11th ed., 1992).

Термины "нуклеотидный дуплекс", "дуплекс", "стебель", "нуклеотидный гибрид" или "гибрид" относятся к стабильной нуклеотидной структуре, содержащей двуцепочечную нуклеотидную структуру с водородными связями, например, двуцепочечным молекулам РНК:РНК, РНК:ДНК и ДНК:ДНК и их аналогам. Такую структуру можно обнаружить любыми известными средствами, например, с использованием меченого зонда, оптически активной подложки, покрытой зондом, чувствительной к изменениям массы на ее поверхности (патент США №6060237) или связывающих агентов (патент США №5994056).The terms "nucleotide duplex", "duplex", "stem", "nucleotide hybrid" or "hybrid" refer to a stable nucleotide structure comprising a double-stranded nucleotide structure with hydrogen bonds, such as RNA:RNA, RNA:DNA and DNA:DNA double-stranded molecules and their analogs. Such a structure can be detected by any known means, such as using a labeled probe, an optically active support coated with a probe sensitive to changes in mass on its surface (U.S. Patent No. 6,060,237) or binding agents (U.S. Patent No. 5,994,056).

В настоящем документе термин «амплификация» и его варианты включает любой процесс получения множественных копий или комплементарных цепей по меньшей мере фрагмента полинуклеотида, причем указанный полинуклеотид обычно называют «матрицей». Матричный полинуклеотид может быть одноцепочечным или двуцепочечным. Матрица может представлять собой очищенную или выделенную нуклеиновую кислоту, или может быть неочищенной или не выделенной. Амплификация заданной матрицы может привести к получению популяции продуктов амплификации полинуклеотида, совместно называемых «ампликоном». Полинуклеотиды ампликона могут быть одноцепочечными или двуцепочечными или представлять собой смесь одноцепочечных и двуцепочечных полинуклеотидов. Как правило, матрица содержит последовательность-мишень, и полученный ампликон должен содержать полинуклеотиды, обладающие последовательностью, по существу идентичной или по существу комплементарной последовательности-мишени. В некоторых вариантах реализации полинуклеотиды конкретного ампликона по существу идентичны или по существу комплементарны друг другу; в качестве альтернативы, в некоторых вариантах реализации нуклеотидные последовательности полинуклеотидов в составе заданного ампликона могут отличаться друг от друга. Амплификация может происходить по линейному или экспоненциальному принципу и может включать повторяющуюся или последовательную репликацию заданной матрицы с образованием двух или более продуктов амплификации. Некоторые типичные реакции амплификации включают последовательные и повторяющиеся циклы синтеза нуклеиновой кислоты на основе матрицы с образованием множества дочерних полинуклеотидов, содержащих по меньшей мере часть нуклеотидной последовательности матрицы и характеризующихся по меньшей мере некоторой общей степенью идентичности (или комплементарности) нуклеотидной последовательности по сравнению с матрицей. В некоторых вариантах реализации каждый случай синтеза нуклеиновой кислоты, который можно называть «циклом» амплификации, включает создание свободного 3'-конца (например, путем никирования одной цепи дцДНК), что приводит к образованию праймера и этапам удлинения праймера; необязательно можно включить дополнительные этапы денатурации, при которых происходит полная или частичная денатурация матрицы. В некоторых вариантах реализации один запуск амплификации включает заданное количество повторов цикла амплификации. Например, запуск амплификации может включать 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 или более повторов конкретного цикла. В одном типичном варианте реализации амплификация включает любую реакцию, при которой конкретную полинуклеотидную матрицу подвергают двум последовательным циклам синтеза нуклеиновой кислоты. Синтез может включать матричный синтез нуклеиновой кислоты.As used herein, the term "amplification" and its variants include any process for producing multiple copies or complementary strands of at least a fragment of a polynucleotide, said polynucleotide being commonly referred to as a "template". The template polynucleotide may be single-stranded or double-stranded. The template may be a purified or isolated nucleic acid, or may be unpurified or unisolated. Amplification of a given template may result in a population of polynucleotide amplification products, collectively referred to as an "amplicon". The polynucleotides of the amplicon may be single-stranded or double-stranded, or a mixture of single-stranded and double-stranded polynucleotides. Typically, the template contains a target sequence, and the resulting amplicon should contain polynucleotides having a sequence substantially identical to or substantially complementary to the target sequence. In some embodiments, the polynucleotides of a given amplicon are substantially identical or substantially complementary to one another; alternatively, in some embodiments, the nucleotide sequences of the polynucleotides within a given amplicon may differ from one another. The amplification may occur in a linear or exponential fashion and may involve repeated or sequential replication of a given template to form two or more amplification products. Some exemplary amplification reactions involve sequential and repeated rounds of nucleic acid synthesis from a template to form a plurality of progeny polynucleotides comprising at least a portion of the nucleotide sequence of the template and having at least some overall degree of nucleotide sequence identity (or complementarity) to the template. In some embodiments, each instance of nucleic acid synthesis, which may be referred to as an amplification "round," includes the creation of a free 3' end (e.g., by nicking one strand of dsDNA), resulting in primer formation and primer extension steps; optionally, additional denaturation steps may be included, in which the template is completely or partially denatured. In some embodiments, one amplification run includes a specified number of repetitions of an amplification cycle. For example, an amplification run may include 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 or more repetitions of a particular cycle. In one exemplary embodiment, amplification includes any reaction in which a particular polynucleotide template is subjected to two successive rounds of nucleic acid synthesis. The synthesis may include template nucleic acid synthesis.

Амплификация согласно настоящему изобретению также может включать изотермическую амплификацию. Термин «изотермический» означает выполнение реакции при практически постоянной температуре, т.е. Без изменения температуры реакции, при которой происходит реакция полимеризации нуклеиновых кислот. Изотермические температуры для реакций изотермической амплификации зависят от вытесняющей полимеразы нуклеиновых кислот, используемой при реакциях. Как правило, изотермические температуры ниже температуры плавления (Tm; температуры, при которой половина потенциально двуцепочечных молекул в смеси находятся в одноцепочечном, денатурированном состоянии) преобладающего продукта реакции, т.е., как правило, составляют 90°С или ниже, обычно составляют между приблизительно 20°С и 75°С, предпочтительно составляют между приблизительно 30°С и 60°С, и более предпочтительно составляют приблизительно 37°С.The amplification according to the present invention may also include isothermal amplification. The term "isothermal" means performing a reaction at a substantially constant temperature, i.e., without changing the reaction temperature at which the nucleic acid polymerization reaction occurs. Isothermal temperatures for isothermal amplification reactions depend on the nucleic acid displacement polymerase used in the reactions. Typically, isothermal temperatures below the melting temperature (Tm; the temperature at which half of the potentially double-stranded molecules in a mixture are in a single-stranded, denatured state) of the predominant reaction product, i.e., typically 90°C or lower, are typically between about 20°C and 75°C, preferably between about 30°C and 60°C, and more preferably about 37°C.

Термин «праймер» или «праймерный олигонуклеотид» относится к нуклеотидной цепи или олигонуклеотиду, способным гибридизоваться с нуклеотидной матрицей и действующим в качестве сайта инициации включения нуклеотидов при удлинении цепи в соответствии с составом нуклеотидной матрицы для синтеза нуклеиновой кислоты. "Нуклеотиды для удлинения цепи" относятся к любым нуклеотидам (например, dNTP) и их аналогам, способным встраиваться в удлиняющийся продукт при амплификации, т.е. ДНК, РНК или производное ДНК или РНК, которые могут содержать метку.The term "primer" or "primer oligonucleotide" refers to a nucleotide chain or oligonucleotide capable of hybridizing with a nucleotide template and acting as an initiation site for nucleotide incorporation during chain extension according to the composition of the nucleotide template for nucleic acid synthesis. "Chain extension nucleotides" refers to any nucleotides (e.g., dNTPs) and their analogs capable of incorporating into the elongation product during amplification, i.e., DNA, RNA, or a derivative of DNA or RNA that may contain a label.

В настоящем документе термин «олигонуклеотид» относится к короткому полинуклеотиду, длина которого обычно меньше или равна 300 нуклеотидам (например, находится в диапазоне от 5 до 150, предпочтительно в диапазоне от 10 до 100, более предпочтительно в диапазоне от 15 до 50 нуклеотидов). Однако в настоящем документе также подразумевается, что данный термин охватывает более длинные или более короткие полинуклеотидные цепи. «Олигонуклеотид» может гибридизоваться с другими полинуклеотидами, таким образом действуя в качестве зонда для обнаружения полинуклеотида или праймера для удлинения полинуклеотидной цепи.As used herein, the term "oligonucleotide" refers to a short polynucleotide, typically less than or equal to 300 nucleotides in length (e.g., in the range of 5 to 150, preferably in the range of 10 to 100, more preferably in the range of 15 to 50 nucleotides). However, as used herein, the term is also intended to encompass longer or shorter polynucleotide chains. An "oligonucleotide" can hybridize with other polynucleotides, thereby acting as a probe for detecting a polynucleotide or a primer for extending a polynucleotide chain.

Термин «зонд» в настоящем документе относится к олигонуклеотиду, способному связываться к нуклеиновой кислотой-мишенью с комплементарной последовательностью посредством химических связей одного или более типов, обычно посредством образования комплементарных пар оснований, обычно за счет образования водородных связей. Зонды могут связывать последовательности-мишени, не полностью комплементарные последовательности зонда, в зависимости от жесткости условий гибридизации. Может присутствовать любое количество несовпадающих пар оснований, которые должны мешать гибридизации между последовательностью-мишенью и одночепочечными нуклеиновыми кислотами, описанными в настоящем документе. Однако если количество мутаций настолько велико, что гибридизация невозможна даже при наименее строгих условиях гибридизации, указанная последовательность не комплементарна последовательности-мишени. Зонд может быть одноцепочечным или частично одно- и частично двуцепочечным. Количество цепей в составе зонда определяется структурой, составом и свойствами последовательности-мишени. Зонды могут быть непосредственно или опосредованно мечены меткой, например, биотином, с которым позже можно связать комплекс стрептавидина.The term "probe" as used herein refers to an oligonucleotide capable of binding to a target nucleic acid with a complementary sequence through one or more types of chemical bonds, typically through the formation of complementary base pairs, typically through hydrogen bonding. Probes may bind target sequences that are not completely complementary to the probe sequence, depending on the stringency of the hybridization conditions. Any number of mismatched base pairs may be present, which should interfere with hybridization between the target sequence and the single-stranded nucleic acids described herein. However, if the number of mutations is so great that hybridization is not possible even under the least stringent hybridization conditions, the sequence is not complementary to the target sequence. The probe may be single-stranded or partially single-stranded and partially double-stranded. The number of strands in the probe is determined by the structure, composition and properties of the target sequence. Probes can be directly or indirectly labeled with a tag, such as biotin, to which a streptavidin complex can later be linked.

Термин «зонд для обнаружения» относится к олигонуклеотиду, обладающему последовательностью, по существу комплементарной последовательности-мишени, и способному образовывать стабильный для обнаружения гибрид зонд:мишень в жестких условиях гибридизации. Зонд обычно представляет собой синтетический олигомер, который может содержать основания, комплементарные последовательности, находящейся за пределами области мишени, что не препятствует гибридизации в строгих условиях гибридизации с нуклеотидной мишенью. Последовательность, не комплементарная мишени, может представлять собой гомополимерный участок (например, полиА или полиТ), последовательность промотора, последовательность, распознаваемую эндонуклеазой рестрикции, или последовательность, придающую желательную вторичную или третичную структуру (например, каталитический сайт или структуру шпильки), или маркерную область, которая может облегчать обнаружение и/или амплификацию. Термин «стабильный» или «стабильный для обнаружения» означает, что температура реакционной смеси по меньшей мере на 2°С ниже температуры плавления (Tm) нуклеотидного дуплекса, содержащегося в смеси, более предпочтительно по меньшей мере на 5°С ниже Tm, и еще более предпочтительно по меньшей мере на 10°С ниже Tm.The term "detection probe" refers to an oligonucleotide having a sequence substantially complementary to a target sequence and capable of forming a stable probe:target hybrid for detection under stringent hybridization conditions. The probe is typically a synthetic oligomer that may contain bases complementary to a sequence outside the target region that do not interfere with hybridization under stringent hybridization conditions to the nucleotide target. The sequence non-complementary to the target may be a homopolymer region (e.g., polyA or polyT), a promoter sequence, a sequence recognized by a restriction endonuclease, or a sequence that imparts a desired secondary or tertiary structure (e.g., a catalytic site or hairpin structure), or a marker region that can facilitate detection and/or amplification. The term “stable” or “stable for detection” means that the temperature of the reaction mixture is at least 2°C below the melting temperature (Tm) of the nucleotide duplex contained in the mixture, more preferably at least 5°C below the Tm, and even more preferably at least 10°C below the Tm.

«Метка» или «репортерная молекула» представляет собой химический или биохимический объект, который можно использовать для мечения нуклеиновой кислоты (в том числе одиночного нуклеотида), полинуклеотида, олигонуклеотида или белкового лиганда, например, аминокислоты или антитела. Примеры включают флуоресцентные агенты, хемилюминесцентные агенты, хромогенные агенты, гасители, радионуклиды, ферменты, субстраты, кофакторы, ингибиторы, магнитные частицы и другие химические объекты, известные в данной области техники. Метки или репортерные молекулы могут генерировать измеримый сигнал и могут ковалентно или нековалентно присоединяться к олигонуклеотиду или нуклеотиду (например, неприродному нуклеотиду) или лиганду."Label" or "reporter molecule" is a chemical or biochemical entity that can be used to label a nucleic acid (including a single nucleotide), a polynucleotide, an oligonucleotide, or a protein ligand, such as an amino acid or an antibody. Examples include fluorescent agents, chemiluminescent agents, chromogenic agents, quenchers, radionuclides, enzymes, substrates, cofactors, inhibitors, magnetic particles, and other chemical entities known in the art. Labels or reporter molecules can generate a measurable signal and can be covalently or non-covalently attached to an oligonucleotide or nucleotide (e.g., a non-natural nucleotide) or ligand.

В настоящем документе термин «приведение в контакт» и его варианты, используемые по отношению к любому набору компонентов, включает любой процесс, при котором компоненты, которые должны контактировать, смешивают в одну и ту же смесь (например, добавляют в один и тот же отсек или раствор) и не обязательно требует реального физического контакта между указанными компонентами. Указанные компоненты можно приводить в контакт в любом порядке или любой комбинации (или подкомбинации), включая ситуации, где один или некоторые из указанных компонентов впоследствии удаляют из смеси, необязательно до введения других указанных компонентов. Например, «приведение в контакт А с В и С» включает любые из следующих ситуаций: (i) А смешивают с С, затем В добавляют в смесь; (ii) А и В смешивают в смесь; В удаляют из смеси, а затем добавляют в смесь С; и (iii) А добавляют в смесь В и С. «Контакт» нуклеотидной мишени или клетки с одним или более компонентами реакции, например, полимеразой, набором праймеров или зондом, включает любую или все из следующих ситуаций: (i) мишень или клетка контактирует с первым компонентом реакционной смеси с образованием смеси; затем в смесь добавляют другие компоненты реакционной смеси в любом порядке или комбинации; и (ii) реакционную смесь полностью образуют до смешивания с мишенью или клеткой.As used herein, the term "contacting" and variations thereof, when used with respect to any set of components, includes any process wherein the components to be contacted are mixed into the same mixture (e.g., added to the same compartment or solution) and does not necessarily require actual physical contact between said components. Said components may be contacted in any order or any combination (or subcombination), including situations where one or more of said components are subsequently removed from the mixture, optionally before the other said components are introduced. For example, "contacting A with B and C" includes any of the following situations: (i) A is mixed with C, then B is added to the mixture; (ii) A and B are mixed into a mixture; B is removed from the mixture, then C is added to the mixture; and (iii) A is added to the mixture of B and C. "Contact" of a nucleotide target or cell with one or more reaction components, such as a polymerase, a primer set, or a probe, includes any or all of the following situations: (i) the target or cell is contacted with a first component of the reaction mixture to form a mixture; other components of the reaction mixture are then added to the mixture in any order or combination; and (ii) the reaction mixture is completely formed before mixing with the target or cell.

Термин «смесь» в настоящем документе относится к комбинации элементов, которые находятся вперемешку друг с другом, но не в определенном порядке. Смесь является разнородной и пространственно не разделяется на компоненты. Примеры смесей элементов включают ряд различных элементов, растворенных в одном и том же растворе, или ряд различных элементов, присоединенных к твердой подложке в случайном порядке или без какого-либо порядка, причем различные элементы не разделены пространственно. Другими словами, смесь не является адресуемой.The term "mixture" as used herein refers to a combination of elements that are intermingled with each other but not in a particular order. A mixture is heterogeneous and is not spatially separated into components. Examples of mixtures of elements include a number of different elements dissolved in the same solution, or a number of different elements attached to a solid support in a random order or without any order, wherein the different elements are not spatially separated. In other words, the mixture is not addressable.

В настоящем документе термин «субъект» относится к любому организму, обладающему геномом, предпочтительно, живому животному, например, млекопитающему, являющемуся объектом диагностики, лечения, наблюдения или эксперимента. Примером субъекта может быть человек, продуктивное животное (мясной и молочный скот, овцы, птицы, свиньи и т.д.) или животное-компаньон (собаки, кошки, лошади и т.д.).In this document, the term "subject" refers to any organism possessing a genome, preferably a living animal, such as a mammal, which is the object of diagnosis, treatment, observation or experiment. An example of a subject may be a human, a food animal (beef and dairy cattle, sheep, poultry, pigs, etc.) or a companion animal (dogs, cats, horses, etc.).

«Образец» в настоящем документе означает любые биологические жидкости или ткани, полученные из организма (например, пациента), или компоненты организма (например, кровь). Образец может представлять собой любую биологическую ткань, клетку(и) или жидкость. Образец может представлять собой «клинический образец», являющийся образцом, полученным от субъекта, например, пациента-человека или субъекта-животного. Используемые биологические образцы включают, без ограничения, цельную кровь, слюну, мочу, синовиальную жидкость, костный мозг, спинномозговую жидкость, вагинальную слизь, цервикальную слизь, выделения из носа, мокроту, сперму, амниотическую жидкость, бронхоальвеолярный лаваж и другие клеточные экссудаты пациента или субъекта. Такие образцы можно дополнительно разбавить раствором NaCl, буфером или физиологически приемлемым разбавителем. В качестве альтернативы, такие образцы концентрируют обычными средствами. Биологические образцы также могут включать срезы, например, замороженные срезы тканей для гистологических целей. Биологический образец также можно называть «образцами пациента». Биологический образец может также включать по существу очищенный или выделенный белок, мембранный препарат или культуру клеток."Sample" as used herein means any biological fluids or tissues obtained from an organism (e.g., a patient) or components of an organism (e.g., blood). A sample may be any biological tissue, cell(s), or fluid. A sample may be a "clinical sample," which is a sample obtained from a subject, such as a human patient or an animal subject. Biological samples that may be used include, but are not limited to, whole blood, saliva, urine, synovial fluid, bone marrow, cerebrospinal fluid, vaginal mucus, cervical mucus, nasal secretions, sputum, semen, amniotic fluid, bronchoalveolar lavage, and other cellular exudates from a patient or subject. Such samples may be further diluted with a NaCl solution, a buffer, or a physiologically acceptable diluent. Alternatively, such samples are concentrated by conventional means. Biological specimens may also include sections, such as frozen tissue sections for histological purposes. A biological specimen may also be referred to as a "patient specimen." A biological specimen may also include a substantially purified or isolated protein, a membrane preparation, or a cell culture.

Термины «определение», «измерения», «оценка» и «анализ» используются на равных основаниях и включают как количественные, так и качественные измерения и определение наличия или отсутствия характеристик, признаков или свойств. Оценка может быть относительной или абсолютной. Оценка наличия мишени включает определение количества присутствующей мишени, а также определение ее наличия или отсутствия.The terms determination, measurement, evaluation, and analysis are used interchangeably and include both quantitative and qualitative measurements and the determination of the presence or absence of characteristics, attributes, or properties. Evaluation may be relative or absolute. Evaluation of the presence of a target involves determining the amount of target present as well as determining its presence or absence.

В настоящем документе термин «эталонное» значение относится к значению, статистически коррелирующему с конкретным результатом при сравнении с результатом анализа. В предпочтительных вариантах реализации эталонное значение можно определить на основании статистического анализа, исследующего среднее значение дикого типа. Эталонное значение может представлять собой пороговое оценочное значение или предельное оценочное значение. Обычно эталонное значение является верхним (или нижним) пороговым значением, в зависимости от того, какой результат является более вероятным, и насколько вероятным является альтернативный результат менее указанного значения.As used herein, the term "reference" value refers to a value that is statistically correlated with a specific result when compared to an assay result. In preferred embodiments, the reference value may be determined based on a statistical analysis examining the mean value of the wild type. The reference value may be a threshold estimate or a limit estimate. Typically, the reference value is an upper (or lower) threshold value, depending on which result is more likely and how likely the alternative result is less than the specified value.

В настоящем документе различие этих значений свидетельствует о наличии или отсутствии возбудителя (например, Mycobacterium tuberculosis) или мутации. Фраза «различие» уровня или значения относится к различиям значений переменной (например, Tm) анализируемого соединения (например, гибрида зонд-мишень) в образце по сравнению с контрольным или эталонным уровнем или значением. В одном варианте реализации различие значения или уровня может представлять собой статистически значимое различие между количеством анализируемого соединения в образце по сравнению с контролем. Например, различие может быть статистически значимым, если измеренный уровень анализируемого соединения выходит за пределы 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 или 5,0 стандартных отклонений от среднего значения любой контрольной или эталонной группы.As used herein, a difference in these values indicates the presence or absence of a pathogen (e.g., Mycobacterium tuberculosis) or mutation. The phrase "difference" in a level or value refers to differences in the value of a variable (e.g., Tm) of an analyte (e.g., a probe-target hybrid) in a sample compared to a control or reference level or value. In one embodiment, a difference in a value or level may be a statistically significant difference between the amount of analyte in a sample compared to a control. For example, a difference may be statistically significant if the measured level of the analyte is greater than 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, or 5.0 standard deviations from the mean of any control or reference group.

В настоящем документе представлен ряд диапазонов значений. Следует понимать, что любое промежуточное значение, вплоть до десятых долей величины нижнего предела (если иное не следует из контекста явным образом), располагающееся между верхним и нижним пределами указанного диапазона, также включено в описание изобретения. Каждый меньший диапазон, находящийся между любыми указанными значениями, или промежуточное значение в указанном диапазоне и любое другое указанное или промежуточное значение в указанном диапазоне входят в рамки настоящего изобретения. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов могут независимо входить в эти диапазоны или не входить в них, и каждый диапазон где любое или оба предельных значения входят или не входят в меньшие диапазоны, также включены в рамки настоящего изобретения, за исключением любого явным образом исключенного предельного значения в указанном диапазоне. Если указанный диапазон включает одно или оба предельных значения, диапазоны, в которые не входит одно или оба из этих предельных значений, также входят в рамки изобретения. Термин "приблизительно" обычно означает плюс-минус 10% от указанного численного значения. Например, «приблизительно 10%» может означать диапазон от 9 до 11%, а «приблизительно 20» может означать 18-22%. Другие значения термина «приблизительно» (например, округление) могут быть очевидны из контекста, например, «приблизительно 1» может также означать от 0,5 до 1,4.A number of ranges of values are presented herein. It should be understood that any intermediate value, down to tenths of the lower limit value (unless the context clearly indicates otherwise), located between the upper and lower limits of a stated range, is also included in the description of the invention. Each smaller range located between any stated values, or an intermediate value in a stated range, and any other stated or intermediate value in a stated range are included in the scope of the present invention. The upper and lower limits of these smaller ranges may independently be included in these ranges or not included in them, and each range where any or both of the end values are included or not included in the smaller ranges are also included in the scope of the present invention, with the exception of any explicitly excluded end value in the stated range. If a stated range includes one or both end values, ranges that do not include one or both of these end values are also included in the scope of the invention. The term "about" generally means plus or minus 10% of the stated numerical value. For example, “approximately 10%” may mean a range of 9 to 11%, and “approximately 20” may mean 18 to 22%. Other meanings of the term “approximately” (such as rounding) may be apparent from the context, for example, “approximately 1” may also mean 0.5 to 1.4.

ПрименениеApplication

Недавно описаны два отдельных анализа на основе SMB, позволяющие быстро и надежно выявлять мутации М. tb, которые по большей части обуславливают устойчивость к рифампицину и фторхинолонам (FQ) (Chakravorty, S.В. et al., 2011, J Clin Microbiol 49:932-940; Chakravorty, S.H., et al., 2012, J Clin Microbiol 50:2194-2202). Преимущество анализов, описанных в настоящем документе, состоит в том, что они представлены в формате ПЦР в реальном масштабе, так что они просты в применении и не подвержены перекрестному загрязнению ампликонов. Кроме того, показано, что обнаружения мутации является надежным и пригодным для высокопроизводительных анализов. Приведенные ниже примеры представляют систему анализа на основе SMB для обнаружения лекарственной устойчивости ТВ с добавлением анализов, позволяющих обнаруживать устойчивость к AMK и KAN. Кроме того, изучены причины несовпадения результатов анализа, описанного в настоящем документе, и фенотипических способов анализа чувствительности. Результаты показывают, что некоторые из наиболее часто используемых фенотипических способов могут пропускать изоляты М. tb с мутациями, обуславливающими устойчивость, если эти мутации лишь умеренно увеличивают значения минимальной ингибиторной концентрации (MIC) KAN. Кроме того, обнаружены новые мутации в whiB7, ассоциированные с низким уровнем устойчивости к KAN.Recently, two separate SMB-based assays have been described that can rapidly and reliably detect M. tb mutations that predominantly confer resistance to rifampin and fluoroquinolones (FQs) (Chakravorty, S. B. et al., 2011, J Clin Microbiol 49:932-940; Chakravorty, S. H., et al., 2012, J Clin Microbiol 50:2194-2202). The assays described herein have the advantage of being in a real-world PCR format, so they are easy to use and are not susceptible to amplicon cross-contamination. Furthermore, mutation detection has been shown to be robust and suitable for high-throughput assays. The examples below present an SMB-based assay system for detecting TB drug resistance with the addition of assays for detecting AMK and KAN resistance. In addition, the reasons for the discrepancy between the assay described in this document and phenotypic susceptibility testing methods are investigated. The results show that some of the most commonly used phenotypic assays may miss M. tb isolates with resistance-conferring mutations if these mutations only moderately increase KAN minimum inhibitory concentration (MIC) values. In addition, new mutations in whiB7 associated with low-level resistance to KAN are identified.

Как описано в настоящем документе, многолокусная SMB-ПЦР и анализ плавления позволяли точно выявлять мутации в гене rrs гена и промоторе eis, связанные с устойчивостью к AMK и/или KAN. Анализ не выдает ложноположительных результатов устойчивости при тестировании на NTM, грамположительных и грамотрицательных бактериях. Большинство случаев гетерогенной устойчивости также обнаруживались посредством данного анализа (при их наличии). В отличие от платформы MTBDRsl, данный анализ можно выполнять в замкнутой системе ПЦР в реальном времени и легко адаптировать для высокопроизводительного анализа, поскольку все этапы анализа выполняются в 384-луночньгх планшетах. SMB-анализ также позволяет избежать потенциальных проблем, связанных с альтернативными способами обнаружения мутаций. Анализ кривой плавления с высоким разрешением требует возможности обнаруживать мелкие различия в кривых плавления (Yadav, R.S., et al., 2012, J Appl Microbiol 113:856-862). Другие молекулярные анализы плавления после ПЦР должны обнаруживать мутации при декодировании сложных контуров флуоресценции (Rice, J.Е., et al., 2012. Nucleic Acids Res 40:e164.) В отличие от этого, SMB-анализ позволяет получить четкие и легко различимые пики и характерные сдвиги Tm для выявления исследуемых мутаций. Отдельные значения Tm также можно использовать для формирования кластеров образцов, обладающих одним и тем же генотипом.As described herein, multilocus SMB-PCR and melting analysis accurately detected mutations in the rrs gene and eis promoter associated with resistance to AMK and/or KAN. The assay did not generate false positive resistance results when testing NTM, Gram-positive, and Gram-negative bacteria. Most heterogeneous resistance cases were also detected by the assay when available. Unlike the MTBDRsl platform, the assay can be performed in a closed-loop real-time PCR system and is easily adapted for high-throughput analysis since all assay steps are performed in 384-well plates. The SMB assay also avoids potential problems associated with alternative mutation detection methods. High-resolution melt curve analysis requires the ability to detect small differences in melting curves (Yadav, RS, et al., 2012, J Appl Microbiol 113:856-862). Other post-PCR melting molecular assays must detect mutations by decoding complex fluorescence patterns (Rice, J.E., et al., 2012. Nucleic Acids Res 40:e164.) In contrast, SMB analysis provides clear and easily distinguishable peaks and characteristic Tm shifts to identify mutations of interest. Individual Tm values can also be used to form clusters of samples that share the same genotype.

Как описано в настоящем документе, анализ тестировали на панели из 603 клинических образцов, представляющих как новые случаи ТВ, так и невылеченные случаи повторного лечения, и оценивали взаимосвязь целевых мутаций с картиной чувствительности клинических изолятов. Отмечено, что 100% изолятов с мутацией A1401G в гене rrs характеризовались сильной корреляцией с высоким уровнем устойчивости как к AMK, так и к KAN. Однако мутации промотора eis приводили лишь к умеренной или слабой устойчивости к KAN и не приводили к устойчивости к AMK, что согласуется с предыдущими исследованиями (Campbell, PJ, et al, 2011, Antimicrob Agents Chemother 55: 2032-2041, Zaunbrecher, M.A, et al., 2009, Proc Natl Acad Sci USA 106: 20004-20009). Настоящее исследование также показало, что способ абсолютной концентрации LJ для проверки чувствительности не позволяет адекватно обнаруживать умеренную или слабую устойчивость к KAN. Фактически, почти две трети образцов с мутациями промотора eis обнаруживались как чувствительные к KAN при использовании среды LJ. Вместе с тем, все образцы с мутациями промотора eis, кроме одного, обнаруживались как устойчивые к KAN при использовании способа MGIT. Два таких изолята содержали С(-12)Т-мутацию eis. Эти мутанты также были устойчивы к KAN при тестировании с использованием MYCOTB, которое показало, что MIC KAN составляла 5 мкг/мл. Предыдущие исследования показали, что клинические изоляты с мутациями С(-12)Т не коррелируют (Zaunbrecher (2009) или плохо коррелируют (Campbell, 2011; Hoshide, М., L. et al., 2014, J Clin Microbiol 52: 1322 -1329) с устойчивостью к KAN. Эти исследования, возможно, не принимали во внимание связь между этой мутацией и низким уровнем устойчивости к KAN из-за способа тестирования, использованного для установления фенотипической чувствительности. Эти результаты показывают, что способы MGIT или MYCOTB должны быть предпочтительными при тестировании фенотипической устойчивости к KAN. Кроме того, они особо выделяют эффективность тестов генотипической устойчивости, например, описанных в настоящем документе, при выявлении мутаций, обуславливающих слабую устойчивость, которые могут пропускаться при использовании только фенотипических тестов (Rigouts, L., М. et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2641-2645, Sirgel, FA, et al., 2012, Microb Drug Resist 18: 193-197, и Van Deun, A., et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2633-2640).As described herein, the assay was tested on a panel of 603 clinical specimens representing both new and untreated retreatment TB cases and the association of target mutations with the susceptibility pattern of clinical isolates was assessed. It was noted that 100% of isolates with the A1401G mutation in the rrs gene were strongly correlated with high-level resistance to both AMK and KAN. However, mutations in the eis promoter resulted in only moderate to weak resistance to KAN and no resistance to AMK, consistent with previous studies (Campbell, PJ, et al, 2011, Antimicrob Agents Chemother 55: 2032-2041, Zaunbrecher, MA, et al., 2009, Proc Natl Acad Sci USA 106: 20004-20009). The present study also demonstrated that the LJ absolute concentration method for susceptibility testing does not adequately detect moderate or weak resistance to KAN. In fact, nearly two-thirds of the samples with eis promoter mutations were found to be susceptible to KAN using the LJ medium. However, all but one of the eis promoter mutations were found to be resistant to KAN using the MGIT method. Two of these isolates contained the C(-12)T mutation of eis . These mutants were also resistant to KAN when tested using MYCOTB, which showed a KAN MIC of 5 μg/mL. Previous studies have shown that clinical isolates with C(-12)T mutations do not (Zaunbrecher (2009)) or correlate poorly (Campbell, 2011; Hoshide, M., L. et al., 2014, J Clin Microbiol 52: 1322–1329) with resistance to KAN. These studies may have missed the association between this mutation and low-level KAN resistance due to the testing method used to establish phenotypic susceptibility. These results suggest that the MGIT or MYCOTB assays should be preferred when testing phenotypic resistance to KAN. They also highlight the effectiveness of genotypic resistance tests, such as those described here, in detecting mutations that confer low-level resistance that may be missed by phenotypic tests alone (Rigouts, L., M. et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2641-2645, Sirgel, FA, et al., 2012, Microb Drug Resist 18: 193-197, and Van Deun, A., et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2633-2640).

Приведенное в настоящем документе исследование включало один образец, который представлял собой смесь rrs дикого типа и rrs-мутантов С1402Т. Этот образец был чувствителен как к AMK, так и к KAN при использовании среды LJ. Сообщалось, что изоляты с мутациями С1402Т были чувствительны к AMK, но устойчивы к KAN (Maus, СЕ, et al., 2005, Antimicrob Agents Chemother 49: 3192-3197). В данном конкретном случае повторные анализы чувствительности с использованием среды LJ продемонстрировали восприимчивость к KAN, предположительно, из-за гетерогенной устойчивости образца. В настоящем изобретении молекулярный анализ являлся лучшим прогностическим фактором потенциальной устойчивости, чем фенотипический анализ, поскольку SMB-анализ позволял точно обнаружить присутствие как ДНК дикого типа, так и мутантной ДНК.The study reported here included one sample that was a mixture of wild-type rrs and C1402T rrs mutants. This sample was susceptible to both AMK and KAN using LJ medium. Isolates with C1402T mutations have been reported to be susceptible to AMK but resistant to KAN (Maus, CE, et al., 2005, Antimicrob Agents Chemother 49: 3192-3197). In this particular case, repeated susceptibility tests using LJ medium demonstrated susceptibility to KAN, presumably due to heterogeneous resistance in the sample. In the present invention, molecular analysis was a better predictor of potential resistance than phenotypic analysis, since SMB analysis was able to accurately detect the presence of both wild-type and mutant DNA.

Частота мутаций 1484 rrs в клинических штаммах с устойчивостью к AMK или KAN была очень низкой (Georghiou, SB, et al., 2012, PLoS One 7: e33275), что делает ее клиническое значение спорным. Отдельная версия анализа, мишенью которой является кодон 1484 rrs, не обнаружила мутаций ни в одном из 603 исследованных изолятов, а также в дополнительных 259 изолятах из района Нью-Джерси - Нью-Йорк, в который вошли 33 изолята, устойчивые к AMK и KAN. Отсутствие мутаций 1484 rrs в этом расширенном исследуемом наборе подтвердили секвенированием по Сэнгеру (данные не показаны). В свете крайне низкой распространенности мутаций 1484 rrs маловероятно, что этот кодон обладает большой ценностью при прогнозировании устойчивости к аминогликозидам. Таким образом, при молекулярных анализах устойчивости к аминогликозидам рекомендуется использовать только кодоны 1401-1402 гена rrs.The frequency of 1484 rrs mutations in clinical isolates with resistance to AMK or KAN was very low (Georghiou, SB, et al., 2012, PLoS One 7: e33275), making its clinical significance controversial. A separate version of the assay targeting codon 1484 rrs found no mutations in any of the 603 isolates tested, as well as an additional 259 isolates from the New Jersey-New York area, which included 33 isolates resistant to AMK and KAN. The absence of 1484 rrs mutations in this expanded study set was confirmed by Sanger sequencing (data not shown). In light of the extremely low prevalence of 1484 rrs mutations, it is unlikely that this codon has much value in predicting aminoglycoside resistance. Thus, in molecular assays of aminoglycoside resistance, it is recommended to use only codons 1401-1402 of the rrs gene.

Обнаружено, что 22 штамма, устойчивые к AMK или KAN, содержали последовательности дикого типа гена rrs и области промотора eis. В недавнем исследовании показана возможная связь между мутациями в 5'UTR whiB7 и устойчивостью к KAN путем выявления 5'UTR-мутации whiB7 в одном клиническом штамме с необъяснимой устойчивостью к KAN (Reeves, AZ, et al., 2013, Antimicrob Agents Chemother 57: 1857-1865). Кроме того, описаны несколько новых 5'UTR-мутаций, а также делеция в whiB7, которые, по-видимому, ассоциированы с устойчивостью к KAN. Подходящие универсальные биомаркеры, которые могут являться причиной устойчивости к KAN и AMK в остальных 15-20% клинических штаммов с rrs и областью промотора eis дикого типа, не выявлены. Образцы, содержащие ДНК гена rrs и области промотора eis дикого типа, смешанные с следовыми количествами мутантных мишеней из субпопуляции, устойчивой к KAN или AMK, могут также объяснять остальные несоответствия между тестами фенотипической устойчивости и SMB-анализом, описанным в настоящем документе. Однако дорогостоящее исследование гетерогенной устойчивости выходит за рамки настоящего исследования. В некоторых недавних исследованиях предполагалось, что гены РРЕ60 и Rv3168 могут быть вовлечены в механизмы необъяснимой устойчивости к KAN (Farhat, MR, et al., 2013). Nat Genet 45: 1183-1189; Zhang, H., et al., 2013, Nat Genet 45: 1255-1260), хотя это еще предстоит проверить в клинических условиях.Twenty-two AMK- or KAN-resistant strains were found to contain wild-type sequences of the rrs gene and eis promoter region. A recent study demonstrated a possible link between whiB7 5'UTR mutations and KAN resistance by identifying a whiB7 5'UTR mutation in one clinical strain with unexplained KAN resistance (Reeves, A-Z, et al., 2013, Antimicrob Agents Chemother 57: 1857-1865). In addition, several novel 5'UTR mutations as well as a deletion in whiB7 were described that appear to be associated with KAN resistance. No suitable universal biomarkers that could be responsible for KAN and AMK resistance in the remaining 15-20% of clinical strains with wild-type rrs and eis promoter region have been identified. Samples containing wild-type rrs gene DNA and eis promoter regions mixed with trace amounts of mutant targets from the KAN- or AMK-resistant subpopulation may also explain the remaining discrepancies between the phenotypic resistance tests and the SMB assay described herein. However, costly heterogeneous resistance testing is beyond the scope of the present study. Some recent studies have suggested that the PPE60 and Rv3168 genes may be involved in the mechanisms of unexplained KAN resistance (Farhat, MR, et al., 2013, Nat Genet 45: 1183-1189; Zhang, H., et al., 2013, Nat Genet 45: 1255-1260), although this remains to be tested in a clinical setting.

Таким образом, разработан чувствительный и специфичный анализ для обнаружения устойчивости к AMK и KAN у М. tb, и выполнена его валидация на клинических изолятах с высокой распространенностью МЛУ и ШЛУ ТВ. Результаты показывают, что мутации A1401G в rrs кодируют высокоуровневую перекрестную устойчивость как к AMK, так и к KAN, и что мутации промотора eis кодируют умеренную или слабую устойчивость к KAN, что согласуется с предыдущими функционально-геномными исследованиями (Zaunbrecher 2009). При сравнении эффективности анализа, описанного в настоящем документе, с тремя различными способами анализа фенотипической чувствительности на твердых и жидких средах обнаружено, что анализы чувствительности на основе LJ по существу пропускают слабую или умеренную устойчивость к KAN, вызванную мутациями промотора eis. Эти результаты убедительно доказывают ценность генотипических тестов для обнаружения устойчивости к аминогликозидам, а также демонстрируют возможность специфического применения анализов на основе SMB, описанных в настоящем документе.In summary, a sensitive and specific assay for the detection of AMK and KAN resistance in M. tb was developed and validated in clinical isolates with a high prevalence of MDR and XDR TB. The results show that A1401G mutations in rrs encode high-level cross-resistance to both AMK and KAN and that eis promoter mutations encode moderate to weak resistance to KAN, consistent with previous functional genomic studies (Zaunbrecher 2009). When the performance of the assay described herein was compared with three different solid- and liquid-based phenotypic susceptibility testing methods, it was found that LJ-based susceptibility assays essentially missed weak to moderate resistance to KAN caused by eis promoter mutations. These results provide compelling evidence for the value of genotypic testing for detecting aminoglycoside resistance and also demonstrate the potential for specific application of the SMB-based assays described herein.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

В данном примере описаны материалы и способы, используемые в примерах 2-7, представленных ниже.This example describes the materials and methods used in Examples 2-7 below.

Образцы ДНКDNA samples

Тестовые образцы M. tb состояли из ДНК, выделенной из 603 последовательных изолятов М. tb, полученных от 503 пациентов, зачисленных в исследование естественной динамики МЛУ-туберкулеза (NCT00341601 на сайте cliniatialials.gov) в национальной больнице Масан в Чангвоне, Республика Корея. Протестировали две когорты. Когорта А состояла из наивных по отношению к лечению новых случаев ТВ (158 образцов), а когорта В состояла из случаев повторного лечения ТВ (445 образцов). Образцы свежей мокроты собирали у каждого пациента в начале лечения и культивировали для выделения М. tb. В подгруппе пациентов повторно собирали образцы мокроты в 1-й, 4-й и 6-й месяц лечения, и также культивировали их для выделения М. tb. Тестовые образцы микобактерий, не являющихся возбудителями туберкулеза (NTM), а также грамположительных и грамотрицательных бактерий были получены из репозитория ДНК медицинской школы Нью-Джерси (NJMS), как описано ранее (Chakravorty, S., 2012. J Clin Microbiol 50:2194-2202). M. tb test specimens consisted of DNA extracted from 603 consecutive M. tb isolates obtained from 503 patients enrolled in a natural history study of MDR-TB (NCT00341601 at cliniatialials.gov) at Masan National Hospital in Changwon, Republic of Korea. Two cohorts were tested. Cohort A consisted of treatment-naïve new TB cases (158 specimens) and cohort B consisted of retreatment TB cases (445 specimens). Fresh sputum specimens were collected from each patient at baseline and cultured for M. tb . A subset of patients had repeat sputum specimens collected at months 1, 4, and 6 of treatment and also cultured for M. tb . Test samples of non-tuberculous mycobacteria (NTM), gram-positive, and gram-negative bacteria were obtained from the New Jersey Medical School (NJMS) DNA repository as described previously (Chakravorty, S., 2012. J Clin Microbiol 50:2194-2202).

Анализ фенотипической чувствительности к лекарственным средствамAnalysis of phenotypic sensitivity to drugs

Анализ фенотипической чувствительности к лекарственным средствам выполняли для всех 603 изолятов согласно способу абсолютной концентрации на среде LJ с целью определения чувствительности к АМК и KAN с использованием критических концентраций 40 мкг/мл (стандартная концентрация, использовавшаяся в 2012 г., когда анализировали данные изоляты) обоих антибиотиков (Jnawali, HN, 2013, Diagn Microbiol Infect Dis 76: 187-196) в Международном научно-исследовательском центре туберкулеза (ITRC), Южная Корея. MIC AMK и KAN для 173/603 образцов также оценивали с использованием TREK Sensititre® MYCOTB MIC-планшетов («MYCOTB», TREK Diagnostic Systems, Кливленд, Огайо, США), как описано ранее (Lee, J., 2014, Antimicrob Agents Chemother 58: 11-18). Для 560/603 образцов также оценивали устойчивость к KAN с использованием системы индикаторных пробирок для роста микобактерий (Mycobacterial Growth Indicator Tube, MGIT) (Becton Dickinson, Франклин-Лейкз, штат Нью-Джерси, США) при критической концентрации 2,5 мкг/мл. Для образцов с результатами анализа фенотипической чувствительности, не соглаующимися с результатами секвенирования генов-мишеней по Сэнгеру, анализ фенотипической чувствительности повторяли для подтверждения первоначальных результатов. В тех случаях, когда результаты анализов чувствительности на основе MGIT и LJ были не согласованы, оба анализа повторяли для подтверждения или исправления исходных результатов.Phenotypic drug susceptibility testing was performed for all 603 isolates using the absolute concentration method on LJ medium to determine susceptibility to AMK and KAN using critical concentrations of 40 μg/mL (the standard concentration used in 2012 when these isolates were analyzed) of both antibiotics (Jnawali, HN, 2013, Diagn Microbiol Infect Dis 76: 187-196) at the International Tuberculosis Research Center (ITRC), South Korea. MICs of AMK and KAN for 173/603 samples were also assessed using the TREK Sensititre® MYCOTB MIC Plates (MYCOTB, TREK Diagnostic Systems, Cleveland, OH, USA) as described previously (Lee, J., 2014, Antimicrob Agents Chemother 58: 11-18). KAN resistance was also assessed for 560/603 samples using the Mycobacterial Growth Indicator Tube (MGIT) system (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA) at a cutoff concentration of 2.5 μg/mL. For samples with phenotypic susceptibility assay results that were discordant with Sanger target gene sequencing results, the phenotypic susceptibility assay was repeated to confirm the initial results. In cases where MGIT and LJ-based susceptibility assay results were discordant, both assays were repeated to confirm or correct the initial results.

Подготовка и секвенирование ДНКDNA preparation and sequencing

ДНК для SMB-анализа и секвенирования по Сэнгеру получали из культивируемых изолятов путем кипячения одной петли культуры в 200 мкл смолы Instagene Matrix (Bio-Rad Laboratories, Херкулиз, штат Калифорния, США) в присутствии 0,1% Triton Х100 в течение 10-15 минут. Супернатант извлекали после центрифугирования и количественно анализировали с использованием спектрофотометра микрообъемных образцов Nanodrop (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, штат Массачусетс, США). Для секвенирования по Сэнгеру два разных фрагмента гена rrs (нуклеотиды 420-980 и 1293-1537) и фрагмент выше кодирующей области eis со всей областью промотора eis амплифицировали с использованием 0,5 мкМ прямого и обратного праймеров, IX буфера для ПЦР, 250 мМ dNTP, 2,5 мМ MgCl2 и 0,03 ед/мкл ДНК-полимеразы AmpliTaq Gold (Applied Biosystems, Фостер-Сити, Калифорния, США) в соответствии со следующими параметрами: начальная денатурация при 95°С в течение 10 мин, затем 40 циклов при 95°С в течение 10 с, 58-60°С в течение 30 с и 72°С в течение 10-30 с в зависимости от размера ампликона. Промотрную область eis и фрагменты гена rrs амплифицировали, как описано ранее (10, 33). Для подгруппы образцов амплифицировали и секвенировали фрагмент гена whiB7 длиной 538 п.о., содержащий 412 п.о. 5'-нетранслируемой области и 126 п.о. ОРС, с использованием праймеров whiB7F 5'-aaacgcgcaggtcagaaaat-3' и whiB7R 5'-cagtgtcttggctacctcga-3' (SEQ ID NO: 70 и 71). Кроме того, амплифицировали фрагмент гена whiB7 длиной 275 п.о., содержащий почти всю ОРС whiB7, с использованием праймеров whiB7-ingene-F 5'-GTCGGTACTGACAGTCCCC-3' и whiB7-ingene-R 5'-ATGCAACAGCATCCTTGCG-3' (SEQ ID NO: 72 и 73). Продукты ПЦР подвергали двунаправленному секвенированию с использованием ген-специфических прямых и обратных праймеров в генетическом анализаторе 3130XL (Applied Bio-Systems, Фостер-Сити, штат Калифорния, США) с использованием набора для циклического секвенирования BigDye Terminator версии 3.1 (Applied Biosystems) в соответствии с инструкциями производителя.DNA for SMB analysis and Sanger sequencing was prepared from cultured isolates by boiling one loop of culture in 200 μl of Instagene Matrix resin (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA, USA) in the presence of 0.1% Triton X100 for 10-15 min. The supernatant was recovered after centrifugation and quantified using a Nanodrop microvolume sample spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). For Sanger sequencing, two different fragments of the rrs gene (nucleotides 420–980 and 1293–1537) and a fragment upstream of the eis coding region with the entire eis promoter region were amplified using 0.5 μM forward and reverse primers, IX PCR buffer, 250 mM dNTPs, 2.5 mM MgCl 2 and 0.03 U/μl AmpliTaq Gold DNA polymerase (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) according to the following parameters: initial denaturation at 95°C for 10 min, then 40 cycles of 95°C for 10 s, 58–60°C for 30 s and 72°C for 10–30 s depending on the amplicon size. The eis promoter region and rrs gene fragments were amplified as described previously (10, 33). For a subset of samples, a 538 bp fragment of the whiB7 gene containing 412 bp of the 5′ untranslated region and 126 bp of the ORF was amplified and sequenced using primers whiB7 F 5′-aaacgcgcaggtcagaaaat-3′ and whiB7 R 5′-cagtgtcttggctacctcga-3′ (SEQ ID NOs: 70 and 71). In addition, a 275 bp fragment of the whiB7 gene containing almost the entire whiB7 ORF was amplified using the primers whiB7 -ingene-F 5′-GTCGGTACTGACAGTCCCC-3′ and whiB7 -ingene-R 5′-ATGCAACAGCATCCTTGCG-3′ (SEQ ID NOs: 72 and 73). The PCR products were subjected to bidirectional sequencing using gene-specific forward and reverse primers on a 3130XL Genetic Analyzer (Applied Bio-Systems, Foster City, CA, USA) using the BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit version 3.1 (Applied Biosystems) according to the manufacturer's instructions.

Молекулярные маяки и праймеры для анализаMolecular beacons and primers for analysis

Мишенями SMB-анализов являлись мутации М. tb в кодонах 1401 и 1402 гена rrs и мутации области промотора гена eis. Фрагмент длиной 113 п.о. (нуклеотиды 1335-1451) гена rrs амплифицировали с использованием праймеров AMG-F (5'-GCTAGTAATCGCAGATCAGCAACGCTGC-3', SEQ ID No: 51) и AMG-R (5'-CCTCCCGAGGGTTAGGCCACT-3', SEQ ID No: 52), а фрагмент длиной 98 п. о., охватывающий область промотора и начальные пять кодонов гена eis (от -81 до 17 нуклеотида) амплифицировали с использованием праймеров eis-F (5'-CACAGGGTCACAGTCACAGAATC-3', SEQ ID No: 18) и eis-R (5'-GCATCGCGTGATCCTTTGCCAGAC-3', SEQ ID No: 53). Конструкция праймеров rrs предусматривала специфичность по отношению к роду Mycobacterium, а конструкция праймеров eis - к комплексу М. tb. Мишенями одного SMB-зонда rrs-1400 (5'-6-карбоксифлуоресцеин-cacgaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtcgtg-BHQ1-3', SEQ ID No: 59) и двух SMB-зондов eis-1 (5'-цианин-5-caggcggtcgtaatattcacgtgcacctggccgccgcctg-BHQ2-3' SEQ ID No: 16) и eis-2 (5'-TexasRed-ctcgcggcatatgccacagtcggattctctgacgcgag-BHQ2-3', SEQ ID No: 61) (где подчеркнутые последовательности представляют собой основную часть SMB, а BHQ представляет собой гаситель Black Hole Quencher) являлись ген rrs и область промотора eis, соответственно. Зонд rrs был комплементарен антисмысловой цепи, а зонды eis - смысловой цепи SMB сконструировали с использованием программы фолдинга ДНК in silico на сайте http://mfold.rna.albany.edu/?q_mfold/dna-folding-form, а программы фолдинга гибрида зонд-мишень на сайте http://mfold.rna.albany.edu/?q_DINAMelt/Two-state-melting использовали для прогнозирования возможных структур и температур плавления (Tm) гибридов зонд-мишень. Конструкция зондов предусматривала получение максимальной разности Тш между последовательностями дикого типа и мутантными последовательностями в соответствующих областях-мишенях для однозначного выявления мутаций. Праймеры получили от Sigma Aldrich (Сент-Луис, штат Миссури, США), а SMB-зонды - от Biosearch Technologies (Новато, штат Калифорния, США).The targets of SMB analyses were M.tb mutations in codons 1401 and 1402 of the rrs gene and mutations in the promoter region of the eis gene. A 113 bp fragment (nucleotides 1335-1451) of the rrs gene was amplified using primers AMG-F (5'-GCTAGTAATCGCAGATCAGCAACGCTGC-3', SEQ ID No: 51) and AMG-R (5'-CCTCCCGAGGGTTAGGCCACT-3', SEQ ID No: 52), and a 98 bp fragment spanning the promoter region and the initial five codons of the eis gene (from -81 to 17 nucleotides) was amplified using primers eis -F (5'-CACAGGGTCACAGTCACAGAATC-3', SEQ ID No: 18) and eis -R (5'-GCATCGCGTGATCCTTTGCCAGAC-3', SEQ ID No: 53). The rrs primers were designed to be specific to the genus Mycobacterium, and the eis primers were designed to be specific to the M. tb complex. The targets of one SMB probe rrs -1400 (5'-6-carboxyfluorescein-cacgaccgcccgtcacgtcatgaaagtcggtcgtg-BHQ1-3', SEQ ID No: 59) and two SMB probes eis -1 (5'-cyanine-5-caggcggtcgtaatattcacgtgcacctggccgccgcctg-BHQ2-3' SEQ ID No: 16) and eis -2 (5'-TexasRed-ctcgcggcatatgccacagtcggattctctgacgcgag-BHQ2-3', SEQ ID No: 61) (where the underlined sequences represent the main part of SMB and BHQ represents the Black Hole Quencher) were the rrs gene and the eis promoter region, respectively. The rrs probe was complementary to the antisense strand, and the eis probes to the SMB sense strand were designed using the in silico DNA folding program at http://mfold.rna.albany.edu/?q_mfold/dna-folding-form, and the probe-target hybrid folding programs at http://mfold.rna.albany.edu/?q_DINAMelt/Two-state-melting were used to predict possible structures and melting temperatures (Tm) of the probe-target hybrids. The probes were designed to maximize the Tm difference between the wild-type and mutant sequences in the corresponding target regions to unambiguously detect mutations. Primers were purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, MO, USA), and SMB probes were from Biosearch Technologies (Novato, CA, USA).

Процедура анализаAnalysis procedure

Все образцы независимо кодировали и распределяли случайным образом для обеспечения слепой валидации анализа. Анализ тестировали в ITRC в Масане, Южная Корея, и медицинской школе Нью-Джерси (NJMS), университет Рутгерса, Ньюарк, штат Нью-Джерси, США. После завершения тестирования всего набора из 603 образцов образцы декодировали и результаты ПЦР сравнивали с соответствующими результатами секвенирования и анализа фенотипической чувствительности к лекарственным средствам. Также сравнивались результаты, полученные в каждом центре. Результаты анализа не сообщали лечащим врачам и не использовали при принятии решений о лечении. ПЦР выполняли на 384-луночных планшетах с использованием системы ПЦР в реальном времени Roche Light Cycler 480 II (Roche Diagnostics Co., Индианаполис, штат Индиана, США) в 20-мкл объеме реакционной среды, содержащей 100 нм прямого праймера и 1 мкМ обратного праймера для гена rrs и 1 мкМ прямого праймера и 50 нМ обратного праймера для области промотора eis, 1 нг/мкл rrs-1400 и eis-1 и 0,8 нг/мкл eis-2, 4 мМ MgCl2, 250 мМ дезоксинуклеозидтрифосфатов (dNTP), 1X ПЦР-буфер, 8% глицерина, 0,06 ед/мкл ДНК-полимеразы Platinum® TfiExo(-) (Life Technologies, Гранд-Айленд, штат Нью-Йорк, США) и от 2 до 5 нг ДНК образца или эквивалентный объем воды. ПЦР выполняли в несколько следующих этапов: активация фермента в течение 2 мин при 95°С, затем 50 циклов денатурации при 95°С в течение 10 с и комбинированного отжига и удлинения при 67°С в течение 30 с. После выполнения циклов ПЦР выполняли анализ Tm после ПЦР путем денатурации при 95°С в течение 2 мин с последующим охлаждением до 45°С, а затем постепенным нагреванием до 85°С с непрерывным контролем флуоресценции с частотой 1 регистрация данных на градус Цельсия. Значения Tm определяли в конце реакции с использованием программного обеспечения для анализа Tm (Light Cycler 480). Вместе с тем, каждое значение Tm также проверял обученный наблюдатель, после чего выполняли окончательное определение значения Tm. Различающиеся двойные пики в образцах для каких-либо зондов, соответствующие Tm для дикого типа и мутантов, считались показателями гетерогенной устойчивости. Контроли, не содержащие матрицы, в которых вместо ДНК в качестве матрицы использовали стерильную воду, использовали в качестве ДНК-отрицательного контроля, и в каждый планшет для анализа включали ДНК-положительный контроль, в котором в качестве матрицы использовали 1 г геномной ДНК М. tb H37Rv.All samples were independently coded and randomly assigned to ensure blinded validation of the assay. The assay was tested at ITRC in Masan, South Korea, and New Jersey Medical School (NJMS), Rutgers University, Newark, NJ, USA. After testing of the entire set of 603 samples, the samples were decoded and the PCR results were compared with the corresponding sequencing and phenotypic drug susceptibility assay results. Results were also compared across sites. Assay results were not shared with treating physicians or used in treatment decisions. PCR was performed in 384-well plates using a Roche Light Cycler 480 II Real-Time PCR System (Roche Diagnostics Co., Indianapolis, IN, USA) in a 20-μl reaction volume containing 100 nM forward primer and 1 μM reverse primer for the rrs gene and 1 μM forward primer and 50 nM reverse primer for the eis promoter region, 1 ng/μl rrs -1400 and eis -1 and 0.8 ng/μl eis - 2 , 4 mM MgCl2, 250 mM deoxynucleoside triphosphates (dNTPs), 1X PCR buffer, 8% glycerol, 0.06 U/μl Platinum® TfiExo(-) DNA polymerase (Life Technologies, Grand Island, NY, USA) and 2 to 5 ng of sample DNA or an equivalent volume of water. PCR was performed with the following steps: enzyme activation for 2 min at 95°C, then 50 cycles of denaturation at 95°C for 10 s and combined annealing and extension at 67°C for 30 s. After PCR cycles, post-PCR Tm analysis was performed by denaturation at 95°C for 2 min, followed by cooling to 45°C and then gradual heating to 85°C while continuously monitoring fluorescence at a rate of 1 data point per degree Celsius. Tm values were determined at the end of the reaction using Tm analysis software (Light Cycler 480). However, each Tm value was also checked by a trained observer, after which a final Tm determination was made. Distinct double peaks in samples for any of the probes corresponding to the Tm for the wild type and mutants were considered indicative of heterogeneous resistance. No-template controls in which sterile water was used as a template instead of DNA were used as DNA-negative controls, and a DNA-positive control in which 1 g of M. tb H37Rv genomic DNA was used as a template was included in each assay plate.

Согласование участия субъектов-людейCoordination of participation of human subjects

Данное исследование было одобрено экспертными советами учреждений национальной больницы Масана, NIAID и университета Рутгерса (ранее UMDNJ), и все субъекты дали письменное информированное согласие (протокол ЭСУ университета Рутгерса №0120090104).This study was approved by the institutional review boards of Masan National Hospital, NIAID, and Rutgers University (formerly UMDNJ), and all subjects provided written informed consent (Rutgers University ESU protocol #0120090104).

Пример 2. Определение значений Tm, ассоциированных с последовательностями дикого типа и мутантными последовательностямиExample 2. Determination of Tm values associated with wild-type and mutant sequences

Анализ на основе SMB, описанный в настоящем документе, обнаруживал устойчивость к AMK и KAN путем поиска мутаций в гене rrs и промоторе eis М. tb, заведомо ассоциированных с устойчивостью. Анализ состоял из этапа ПЦР с последующим анализом Tm в присутствии SMB-зондов, комплементарных фрагментам ампликонов-мишеней rrs и eis. Авторы изобретения вначале выполнили оценку способности анализа выявлять мутации-мишени в искусственных олигонуклеотидах и секвенированных ДНК-матрицах из выбранного штаммов М. tb дикого типа и мутантных штаммов (данные не показаны). Последовательности дикого типа выявляли по наличию значений Tm в пределах 1°С от известных средних значений для мишеней дикого типа.The SMB-based assay described herein detects resistance to AMK and KAN by searching for mutations in the rrs gene and eis promoter of M. tb known to be associated with resistance. The assay consisted of a PCR step followed by Tm analysis in the presence of SMB probes complementary to fragments of the rrs and eis target amplicons. We first assessed the ability of the assay to detect target mutations in artificial oligonucleotides and sequenced DNA templates from selected wild-type and mutant M. tb strains (data not shown). Wild-type sequences were detected by the presence of Tm values within 1°C of known mean values for the wild-type targets.

Мутантные последовательности выявляли по сдвигу значений Tm по меньшей мере на пять стандартных отклонений от средних значений Tm дикого типа. Затем оценивали способность анализа обнаруживать наиболее распространенные мутации, ассоциированные с устойчивостью к АМК и KAN, на клинических образцах ДНК.Mutant sequences were identified by shifts in Tm values of at least five standard deviations from the mean wild-type Tm values. The ability of the assay to detect the most common mutations associated with resistance to AMK and KAN in clinical DNA samples was then assessed.

Анализы выполняли на панели из 603 клинических образцов, состоящей из 487 образцов с последовательностями дикого типа и 116 образцов с мутациями в мишенях анализа. Пять из этих образцов содержали смеси как ДНК дикого типа, так и мутантной ДНК, обнаруженные при секвенировании по Сэнгеру. SMB-анализ правильно определил 115/116 (99%) мутантных или смешанных образцов (гетерогенных образцов, содержащих как мутантную ДНК, так и ДНК дикого типа) как мутантные или смешанные образцы и 487/487 (100%) чистых образцов дикого типа как образцы дикого типа. Анализ, описанный в настоящем документе, определил один смешанный образец (согласно секвенированию по Сэнгеру) как образец дикого типа. Значения Tm, полученные для каждого SMB-зонда и мишеней дикого типа или мутантных мишеней, хорошо воспроизводились. Для мишеней дикого типа зонды rrs-1400, eis-1 и eis-2 демонстрировали средние значения Tm, равные 70,1±0,15°С, 63,9±0,19°С и 69±0,23°С, соответственно (Табл. 3). Мутации A1401G и С1402Т в мишенях приводили к уменьшению значений Tm для зонда rrs-1400 на 3,9°С (±0,17) и 5,6°С (±0,21), соответственно (Табл. 3). Аналогичным образом, зонды eis-1 и eis-2 зондов позволяли надежно обнаруживать ряд мутаций в области промотора eis как мутанты по снижению значений Tm на 4,3-6,5°С по сравнению с ожидаемыми значениями Tm дикого типа (Табл. 3). ПЦР-анализы, выполненные в двух разных лабораториях в университете Рутгерса и ITRC, полностью совпадали для всех образцов, определенных как образцы дикого типа и мутанты, а также смесей.The assays were performed on a panel of 603 clinical specimens consisting of 487 specimens with wild-type sequences and 116 specimens with mutations in the assay targets. Five of these specimens contained mixtures of both wild-type and mutant DNA as detected by Sanger sequencing. The SMB assay correctly identified 115/116 (99%) mutant or mixed specimens (heterogeneous specimens containing both mutant and wild-type DNA) as mutant or mixed specimens and 487/487 (100%) pure wild-type specimens as wild-type. The assay described here identified one mixed specimen (according to Sanger sequencing) as wild-type. The Tm values obtained for each SMB probe and the wild-type or mutant targets were well reproducible. For the wild-type targets, the rrs -1400, eis -1, and eis -2 probes demonstrated average Tm values of 70.1±0.15°C, 63.9±0.19°C, and 69±0.23°C, respectively (Table 3). The A1401G and C1402T mutations in the targets resulted in a decrease in Tm values for the rrs -1400 probe by 3.9°C (±0.17) and 5.6°C (±0.21), respectively (Table 3). Similarly, the eis -1 and eis -2 probes reliably detected a number of mutations in the eis promoter region as mutants by a decrease in Tm values by 4.3–6.5°C compared to the expected wild-type Tm values (Table 3). PCR analyses performed in two different laboratories at Rutgers University and ITRC were in complete agreement for all samples identified as wild-type and mutant, as well as mixtures.

Результаты анализа позволили четко разделить 603 образца на Tm-кластеры дикого типа и мутанты на основании индивидуальных трехточечных моделей Tm (Фиг. 1). Анализ правильно определил мутации во всех 75 образцах, которые содержали только мутацию A1401G (Табл. 3, Фиг. 2, график А). Три из четырех образцов, содержащих смеси A1401G и последовательностей дикого типа, также были обнаружены как смешанные образцы дикого типа/мутанты на основании наличия двойного пика Tm. Один образец, содержавший смесь ДНК с мутацией С1402Т и ДНК дикого типа, также был обнаружен по наличию двойных пиков Tm в образце с мутантной Tm, специфической для мутации С1402Т (Табл. 3, Фиг. 2, график А). 32 образца с мутациями в области промотора eis содержали пять различных полиморфизмов (в положениях -8, -10, -12, -14 и -37). Все эти мутации успешно обнаруживались каким-либо из SMB eis (Табл. 3, Фиг. 2, графики В и С). Четыре образца, содержавшие мутации как в гене rrs, так и в области промотора eis, также были правильно определены как двойные мутанты (Таблица 3). Секвенирование гена rrs не выявило образцов с мутацией кодона 1484, независимо от картины чувствительности к лекарственным средствам.The analysis results allowed clear separation of 603 samples into wild-type and mutant Tm clusters based on individual three-point Tm patterns (Fig. 1). The analysis correctly identified mutations in all 75 samples that contained only the A1401G mutation (Table 3, Fig. 2, plot A). Three of the four samples containing mixtures of A1401G and wild-type sequences were also detected as mixed wild-type/mutant samples based on the presence of a double Tm peak. One sample containing a mixture of C1402T and wild-type DNA was also detected by the presence of double Tm peaks in the mutant Tm sample specific for the C1402T mutation (Table 3, Fig. 2, plot A). The 32 samples with mutations in the eis promoter region contained five different polymorphisms (at positions -8, -10, -12, -14, and -37). All of these mutations were successfully detected by one of the eis SMBs (Table 3, Fig. 2, panels B and C). Four samples containing mutations in both the rrs gene and the eis promoter region were also correctly identified as double mutants (Table 3). Sequencing of the rrs gene did not reveal any samples with the codon 1484 mutation, regardless of the drug susceptibility pattern.

Пример 3. Выявление устойчивости к амикацинуExample 3. Detection of resistance to amikacin

В данном примере выполняли анализы с целью оценки эффективности молекулярного анализа по сравнению с результатами анализа фенотипической чувствительности к лекарственным средствам. Кажущаяся эффективность анализа генотипической чувствительности к лекарственным средствам может меняться в зависимости от мутаций, выбранных для включения в анализ, и фенотипического анализа, который используется в качестве «золотого стандарта» (Kim, SJ 2005 Eur Respir J 25: 564-569; Rigouts, L., Et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2641-2645 и Van Deun, A., et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2633-2640). Принимая способ анализа чувствительности к лекарственным средствам на основе LJ в качестве «золотого стандарта» (для всех 603 исследуемых образцов), Tm SMB rrs, характерные для мутации A1401G, позволили классифицировать 82/90 образцов, устойчивых к AMK, как устойчивые (чувствительность 91,1%; 95% ДИ от 82,8% до 96,8%). Tm, характерные для дикого типа, позволили классифицировать 512/513 AMK-чувствительных образцов как чувствительные. С помощью SMB-анализа, описанного в настоящем документе, один изолят среди 513 АМК-чувствительных изолятов определили как смесь ДНК дикого типа и С1402Т-мутантной ДНК из-за наличия четкого двойного пика, образованного за счет зонда rrs, соответствующего Tm дикого типа и Tm, специфической для мутанта С1402Т (Фиг. 2, график А). Этот результат подтвердили с помощью секвенирования по Сэнгеру. Поскольку предыдущие исследования показали, что мутация С1402Т не кодирует устойчивости к AMK (24), специфическая Tm, соответствующая мутации С1402Т, не может считаться показателем чувствительности к AMK. Это соображение позволило сделать вывод, что анализ, описанный в настоящем документе, позволял правильно определить все 513/513 AMK-чувствительных образцов, что привело к 100% специфичности (95% ДИ от 99 до 100%). Включение значений Tm, характерных для мутаций в области промотора eis, в анализ не повысило чувствительность по отношению к обнаружению устойчивости к AMK, но снизило специфичность со 100% до 93,8% (95% ДИ от 91,2 до 95,6%). Эти результаты согласуются с предыдущими отчетами, которые показывают, что мутации промотора eis не ассоциированы с устойчивостью к AMK, согласно LJ-анализу чувствительности к лекарственным средствам (Campbell 2011 и Zaunbrecher 2009).In this example, assays were performed to evaluate the performance of the molecular assay compared to the results of the phenotypic drug susceptibility assay. The apparent performance of the genotypic drug susceptibility assay may vary depending on the mutations chosen for inclusion in the assay and the phenotypic assay used as the “gold standard” (Kim, SJ 2005 Eur Respir J 25: 564-569; Rigouts, L., Et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2641-2645 and Van Deun, A., et al., 2013, J Clin Microbiol 51: 2633-2640). Taking the LJ-based drug susceptibility assay as the “gold standard” (for all 603 samples tested), the SMB rrs Tm specific for the A1401G mutation classified 82/90 AMK-resistant samples as resistant (sensitivity 91.1%; 95% CI 82.8% to 96.8%). The wild-type specific Tm classified 512/513 AMK-susceptible samples as susceptible. Using the SMB assay described herein, one isolate among the 513 AMK-susceptible isolates was identified as a mixture of wild-type and C1402T mutant DNA due to the presence of a distinct double peak formed by the rrs probe corresponding to the wild-type Tm and the C1402T mutant-specific Tm (Fig. 2, plot A). This result was confirmed by Sanger sequencing. Since previous studies have shown that the C1402T mutation does not encode AMK resistance (24), the specific Tm corresponding to the C1402T mutation cannot be considered as an indicator of AMK susceptibility. This consideration led to the conclusion that the assay described herein correctly identified all 513/513 AMK-susceptible samples, resulting in 100% specificity (95% CI 99 to 100%). Inclusion of Tm values specific for mutations in the eis promoter region in the assay did not increase the sensitivity for detecting AMK resistance, but decreased the specificity from 100% to 93.8% (95% CI 91.2 to 95.6%). These results are consistent with previous reports showing that eis promoter mutations are not associated with AMK resistance according to LJ drug susceptibility analysis (Campbell 2011 and Zaunbrecher 2009).

Пример 4. Выявление устойчивости к канамицинуExample 4. Detection of resistance to kanamycin

Производительность анализа при обнаружении устойчивости к KAN также оценивали с использованием анализа чувствительности к лекарственным средствам на основе LJ в качестве «золотого стандарта» для всех 603 образцов. При использовании значений Tm, полученных для SMB rrs, описанных в настоящем документе, типичных для мутации A1401G или С1402Т, с целью определения устойчивости анализ определил 82/106 образцов как устойчивые к KAN (чувствительность 77,4%, 95% ДИ от 68,0 до 84,7%). И наоборот, при использовании Tm SMB rrs, характерных для мишени дикого типа, для определения чувствительности, 496/497 KAN-чувствительных образцов определили как чувствительные (Таблица 4) (специфичность 99,8%, 95% ДИ от 98,7 до 100%). Добавление значений Tm для двух SMB eis, характерных для мутаций в области промотора eis, для определения устойчивости повысило чувствительность по отношению к обнаружению устойчивости к KAN с 77,4% до 87,7% (95% ДИ от 79,5 до 93%), поскольку 11 дополнительных устойчивых к KAN образцов были классифицированы как устойчивые. Однако специфичность снизилась с 99,8% до 95,6% (95% ДИ от 93,3 до 97,1%), поскольку 21 KAN-чувствительных образцов с мутациями промотора eis после этого «ложно» определялись как устойчивые к KAN (Табл. 4).The performance of the assay in detecting resistance to KAN was also assessed using the LJ-based drug susceptibility assay as the “gold standard” for all 603 samples. Using the Tm values obtained for the SMB rrs described herein, typical of the A1401G or C1402T mutation, to determine resistance, the assay identified 82/106 samples as resistant to KAN (sensitivity 77.4%, 95% CI 68.0 to 84.7%). Conversely, using the Tm of the SMB rrs specific for the wild-type target to determine susceptibility, 496/497 KAN-susceptible samples were determined to be susceptible (Table 4) (specificity 99.8%, 95% CI 98.7 to 100%). Adding the Tm values for the two eis SMBs specific for eis promoter mutations to determine resistance increased the sensitivity for detecting KAN resistance from 77.4% to 87.7% (95% CI 79.5 to 93%), as 11 additional KAN-resistant samples were classified as resistant. However, the specificity decreased from 99.8% to 95.6% (95% CI 93.3 to 97.1%), as 21 KAN-susceptible samples with eis promoter mutations were then “falsely” detected as KAN-resistant (Table 4).

Затем выполнили аналогичный анализ с использованием результатов анализа чувствительности к лекарственным средствам на основе MGIT в качестве «золотого стандарта» для 560 образцов, для которых был получен результат MGIT. Эта подгруппа включала все образцы, содержащие только мутации промотора eis. Сравнение результатов анализа с «золотым стандартом» на основе MGIT позволило выявить мутанты eis с несогласующимися результатами анализа устойчивости к KAN в среде LJ. При использовании MGIT в качестве «золотого стандарта» и значений Tm SMB rrs, характерных только для мутаций A1401G или С1402Т, для определения устойчивости к KAN, только 63/113 KAN-устойчивых образцов были определены как устойчивые при SMB-анализе (чувствительность 55,8%, 95% ДИ от 46,1 до 65%). И наоборот, при использовании Tm SMB rrs, характерных для мишени дикого типа, для определения чувствительности, 445/447 образцов определили как чувствительные к KAN (специфичность 99,8%; 95% ДИ от 98,5 до 100%; Табл. 4). В отличие от случая с анализом чувствительности на основе LJ, включение значений Tm, характерных для мутаций промотора eis в данном случае повысило чувствительность по отношению к анализу устойчивости с 55,8% до 82,3%, при этом специфичность анализа устойчивости к KAN оставалась очень высокой и составляла 99,5% (95% ДИ от 98,2 до 100%). Таким образом, при использовании анализа чувствительности на основе MGIT анализ eis позволил обнаружить 29 дополнительных образцов, устойчивых к KAN, без влияния на специфичность (Табл. 4).A similar analysis was then performed using the MGIT-based DSA results as the gold standard for the 560 samples that yielded an MGIT result. This subset included all samples containing only eis promoter mutations. Comparison of the assay results with the MGIT-based gold standard identified eis mutants with discordant KAN resistance assay results on LJ medium. Using MGIT as the gold standard and Tm SMB rrs values specific for only the A1401G or C1402T mutations to determine KAN resistance, only 63/113 KAN-resistant samples were detected as resistant by the SMB assay (sensitivity 55.8%, 95% CI 46.1 to 65%). Conversely, when using the Tm of the wild-type target SMB rrs to determine susceptibility, 445/447 samples were detected as susceptible to KAN (specificity 99.8%; 95% CI 98.5 to 100%; Table 4). In contrast to the case with the LJ-based susceptibility assay, including the Tm values specific to the eis promoter mutations here increased the sensitivity for the resistance assay from 55.8% to 82.3%, while the specificity of the KAN resistance assay remained very high at 99.5% (95% CI 98.2 to 100%). Thus, when using the MGIT-based susceptibility assay, the eis assay detected 29 additional samples resistant to KAN without affecting the specificity (Table 4).

Пример 5. Связь между мутациями, обнаруженными с помощью анализа, и MICExample 5. Relationship between mutations detected by the assay and MIC

Несоответствие между устойчивостью, определяемой посредством анализа, описанного в настоящем документе, и устойчивостью, определяемой посредством двух способов анализа фенотипической чувствительности, описанных в настоящем документе, в основном относится к изолятам с мутациями промотора eis. Предыдущие исследования показали, что мутации промотора eis приводят к относительно низкому уровню устойчивости к KAN, тогда как мутации гена rrs приводят к высокоуровневой устойчивости к AMK, KAN и CAP (Campbell 2011; Du, Q., et al., 2013, Diagn Microbiol Infect Dis 77: 138-142, Georghiou 2012 и Zaunbrecher 2009). Дополнительным результатом являлось расхождение между результатами анализа чувствительности на основе LJ и MGIT. Для более тщательного изучения взаимосвязи между мутациями в гене rrs и промоторе eis и дифференциальными моделями их чувствительности в системах на основе LJ и MGIT выполнили анализ MIC. Образцы, чувствительные как к AMK, так и к KAN (и содержащие обе области-мишени дикого типа) или выбранные в качестве типичных представителей наиболее распространенных типов мутаций в двух генах-мишенях (A1401G в rrs и G(-10)A, С(-14)Т и G(-37)T) в eis, анализировали способом MYCOTB с целью определения их MIC. Дополнительные изоляты, заведомо содержащих обе мишени дикого типа, также анализировали в качестве контрольных образцов. Обнаружено, что MIC AMK для изолятов, содержавших только мутации промотора eis (без мутаций rrs) находились в диапазоне от 0,25 мкг/мл до 2 мкг/мл, причем для большинства образцов MIC составляли от 0,5 мкг/мл до 1 мкг/мл (Фиг. 3). Только у одного мутанта по промотору eis MIC AMK составляла 4 мкг/мл. Контрольные изоляты без мутаций промотора eis или гена rrs характеризовались MIC от 0,25 мкг/мл до 0,5 мкг/мл. Таким образом, MIC АМК для изолятов с мутантным промотором или промотором eis дикого типа по существу перекрывались. Напротив, MIC KAN для большинства мутантов промотора eis находились в диапазоне от 5 мкг/мл до 20 мкг/мл, причем у одного изолята MIC составляла 40 мкг/мл (Фиг. 3). Только у двух мутантов по промотору eis MIC были низкими и составляли 2,5 мкг/мл. Изоляты с последовательностями промотора eis дикого типа демонстрировали MIC в диапазоне от 0,6 мкг/мл до 2,5 мкг/мл, что в 2-30 раз меньше, чем средняя MIC у мутантов по промотору eis (Фиг. 3). Таким образом, в отличие от ситуации с АМК, MIC KAN для изолятов дикого типа в очень малой степени перекрывались с MIC KAN для мутантов по промотору eis. Эти результаты ясно показывают, что следует считать, что мутанты по промотору eis обладают слабой и умеренной устойчивостью к KAN, даже если устойчивость не обнаруживается при анализах чувствительности на основе LJ или даже MGIT.The discrepancy between resistance determined by the assay described herein and resistance determined by the two phenotypic susceptibility assays described herein mainly relates to isolates with eis promoter mutations. Previous studies have shown that eis promoter mutations result in relatively low-level resistance to KAN, whereas rrs gene mutations result in high-level resistance to AMK, KAN, and CAP (Campbell 2011; Du, Q., et al., 2013, Diagn Microbiol Infect Dis 77: 138–142, Georghiou 2012, and Zaunbrecher 2009). An additional finding was a discrepancy between the LJ- and MGIT-based susceptibility assays. To further investigate the relationship between mutations in the rrs gene and eis promoter and their differential susceptibility patterns in the LJ- and MGIT-based systems, MIC analysis was performed. Samples susceptible to both AMK and KAN (and containing both wild-type target regions) or selected as typical representatives of the most common mutation patterns in the two target genes (A1401G in rrs and G(-10)A, C(-14)T and G(-37)T) in eis were assayed by the MYCOTB assay to determine their MICs. Additional isolates known to contain both wild-type targets were also assayed as controls. The AMK MICs for isolates containing only eis promoter mutations (without rrs mutations) were found to range from 0.25 μg/mL to 2 μg/mL, with most samples having MICs between 0.5 μg/mL and 1 μg/mL (Fig. 3). Only one eis promoter mutant had an AMK MIC of 4 μg/mL. Control isolates without eis or rrs promoter mutations had MICs between 0.25 μg/mL and 0.5 μg/mL. Thus, the AMK MICs for isolates with the mutant or wild-type eis promoter essentially overlapped. In contrast, the KAN MICs for most eis promoter mutants ranged from 5 μg/ml to 20 μg/ml, with one isolate having an MIC of 40 μg/ml (Fig. 3). Only two eis promoter mutants had low MICs of 2.5 μg/ml. Isolates with wild-type eis promoter sequences exhibited MICs ranging from 0.6 μg/ml to 2.5 μg/ml, which is 2- to 30-fold lower than the average MIC of eis promoter mutants (Fig. 3). Thus, in contrast to the situation with AMK, the KAN MICs for wild-type isolates overlapped very little with the KAN MICs for eis promoter mutants. These results clearly indicate that eis promoter mutants should be considered to have weak to moderate resistance to KAN, even if resistance is not detected in LJ-based or even MGIT-based susceptibility assays.

Пример 6. Специфичность анализа по отношению к бактериям, не являющимся М. tb.Example 6. Specificity of the assay for bacteria other than M. tb .

Чувствительность анализа проверяли по отношению к панели из 18 видов Mycobacteria, не являющихся возбудителями туберкулеза (NTM), полученными из хранилища АТСС (Манассас, штат Виргиния, США), 121 клинических штаммов NTM, представленных 26 видами, и 18 видов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Область rrs, представлящая собой мишень анализа, описанного в настоящем изобретении, является высококонсервативной среди различных видов NTM. Таким образом, анализ rrs позволил получить Tm, равную 70°С (что идентично Tm, получаемой в присутствии ДНК М. tb дикого типа), для всех протестированных NTM, как и ожидалось на основании гомологии последовательностей, за исключением М. xenopi, для которой не было получено значения Tm. Получение значений Tm, идентичных значениям для М. tb, чувствительных к аминогликозидам, для видов NTM не ожидалось, за исключением ложных результатов устойчивости. При смешивании ДНК штаммов М. tb, устойчивых к АМК и KAN и мутантных по rrs, с 10-20-кратным избытком ДНК NTM анализ позволил получить четкий двойной пик Tm, соответствующий мутантному значению Tm для мишени М. tb, и значению Tm дикого типа для последовательности NTM (данные не показаны), что указывало на возможность обнаружения мутаций rrs, связанных с устойчивостью, в М. tb посредством анализа, описанного в настоящем документе, даже в присутствии большого количества фоновой ДНК NTM. Видимой кривой плавления для зондов eis в присутствии любых протестированных видов NTM не получили даже при добавлении 107 геномных эквивалентов ДНК при ПЦР-анализе. Ни для одной из грамположительных и грамотрицательных бактерий не получили значений Tm при использовании любого из SMB rrs или eis; таким образом, они не приводят к получению ложных результатов устойчивости при данном анализе.The sensitivity of the assay was tested against a panel of 18 non-tuberculosis Mycobacteria (NTM) species obtained from the ATCC repository (Manassas, VA, USA), 121 clinical NTM strains representing 26 species, and 18 Gram-positive and Gram-negative bacterial species. The rrs region, the target of the assay described herein, is highly conserved among the different NTM species. Thus, the rrs assay yielded a Tm of 70°C (identical to the Tm obtained in the presence of wild-type M.tb DNA) for all NTM tested, as expected based on sequence homology, except for M. xenopi, for which no Tm value was obtained. Obtaining Tm values identical to those for aminoglycoside-susceptible M. tb for NTM species was not expected, except for false resistance results. When DNA from AMK- and KAN-resistant rrs mutant M. tb strains was mixed with a 10- to 20-fold excess of NTM DNA, the assay yielded a clear double Tm peak corresponding to the mutant Tm value for the M. tb target and the wild-type Tm value for the NTM sequence (data not shown), indicating that resistance-associated rrs mutations in M. tb can be detected by the assay described here even in the presence of large amounts of background NTM DNA. No visible melting curve was obtained for the eis probes in the presence of any of the NTM species tested, even when 107 genomic equivalents of DNA were added to the PCR assay. No Tm values were obtained for any of the Gram-positive or Gram-negative bacteria using either the rrs or eis SMBs; thus, they do not result in false resistance results with this assay.

Пример 7. Дополнительные генетические причины устойчивости к AMK и KANExample 7. Additional genetic causes of resistance to AMK and KAN

Исследование в данном примере включало 22 образца, устойчивых к AMK и/или KAN, однако содержавших последовательности гена rrs и промотора eis дикого типа. Недавние исследования показали, что мутации в 5'-нетранслируемой области (UTR) гена whiB7 могут приводить к устойчивости к аминогликозидам в М. tb (27). Чтобы определить, могут ли мутации в whiB7 обуславливать фенотипическую устойчивость при чувствительности, выявляемой посредством данного анализа, у некоторых изолятов, для всех 22 образцов секвенировали область длиной 412 п. о., расположенную выше начального сайта гена whiB7, и включающую фрагмент открытой рамки считывания whiB7. В качестве контрольного набора также секвенировали 30 случайно выбранных полностью чувствительных изолята. Шесть из 22 несогласующихся изолятов от трех пациентов продемонстрировали мутации в 5'-UTR области whiB7. Один образец содержал делецию цитозина в положении + 138 в 5'-UTR, два образца от одного пациента содержали мутацию замены А на G в положении + 237, а остальные три образца от одного пациента продемонстрировали мутацию замены А на С в положении + 273 (Табл. 5), считая, что сайт инициации транскрипции находится в положении + 1 (Reeves, A. Z., 2013, 57:1857-1865). Для трех образцов от одного пациента не удалось получить амплификацию с 5'-UTR после неоднократных попыток ПЦР, несмотря на работающий положительный контроль ПЦР. Это указывало на наличие крупной делеции в 5'-UTR области, поскольку фрагмент длиной 275 п.о. легко амплифицировался с сайтов в пределах ОРС whiB7 для всех трех образцов. Все образцы с мутациями в whiB7 были устойчивы только к KAN, что согласуется с предполагаемым механизмом действия whiB7 путем активации гена eis (Reeves 2013). MIC KAN для этих изолятов также были низкими и составляли 5 мкг/мл, что было аналогично MIC, наблюдавшимся для мутантов по промотору eis. Ни один из 30 контрольных образцов, чувствительных к аминогликозидам, не содержал мутаций в 5'-UTR гена whiB7. Необходимы дальнейшие исследования для подтверждения взаимосвязи этих мутаций и делеции в 5'-UTR гена whiB7 с устойчивостью к аминогликозидам. Однако отсутствие таких мутаций в чувствительных штаммах подразумевает, что они могут играть определенную роль в устойчивости к аминогликозидам, и эти мутации могут быть мишенями анализа в будущем для улучшения чувствительности при обнаружении слабой устойчивости к KAN.The study in this example included 22 samples resistant to AMK and/or KAN but containing wild-type rrs gene and eis promoter sequences. Recent studies have shown that mutations in the 5′ untranslated region (UTR) of the whiB7 gene can confer aminoglycoside resistance in M. tb (27). To determine whether mutations in whiB7 could confer phenotypic resistance to the susceptibility detected by this assay in some isolates, a 412-bp region upstream of the whiB7 start site and including a fragment of the whiB7 open reading frame was sequenced for all 22 samples. A random set of 30 fully susceptible isolates were also sequenced as a control. Six of the 22 discordant isolates from three patients demonstrated mutations in the 5′ UTR of whiB7 . One sample contained a cytosine deletion at position +138 in the 5' UTR, two samples from one patient contained an A to G mutation at position +237, and the remaining three samples from one patient demonstrated an A to C mutation at position +273 (Table 5), suggesting that the transcription initiation site is at position +1 (Reeves, AZ, 2013, 57:1857-1865). Three samples from one patient failed to amplify from the 5' UTR after repeated PCR attempts despite a working positive PCR control. This indicated the presence of a large deletion in the 5' UTR region, as a 275 bp fragment was readily amplified from sites within the whiB7 ORF for all three samples. All whiB7 mutation-positive samples were resistant to KAN only, consistent with the proposed mechanism of whiB7 action through eis gene activation (Reeves 2013). The KAN MICs for these isolates were also low at 5 μg/mL, similar to the MICs observed for the eis promoter mutants. None of the 30 aminoglycoside-susceptible control samples contained whiB7 5′ UTR mutations. Further studies are needed to confirm the association of these mutations and whiB7 5′ UTR deletions with aminoglycoside resistance. However, the absence of such mutations in susceptible isolates implies that they may play a role in aminoglycoside resistance, and these mutations may be targets for future assays to improve sensitivity in detecting weak KAN resistance.

СО представляет +/- стандартное отклонение значения Tm для каждого из зондов и различных клинических образцов, a dTm представляет собой разность Tm для мутантных последовательностей и для последовательностей дикого типа при использовании каждого зонда.SD represents the +/- standard deviation of the Tm value for each probe and different clinical samples, and dTm represents the difference in Tm for mutant sequences and for wild-type sequences using each probe.

СО: стандартное отклонение, dTM: дельта TmSD: standard deviation, dTM: delta Tm

Зонды №1, 2 и 3 соответствуют зонам rrs-1400, eis-1 и eis-2, соответственно.Probes No. 1, 2 and 3 correspond to zones rrs -1400, eis -1 and eis -2, respectively.

LJ и MGIT означают анализ чувствительности по долям LJ и способом MGIT, соответственно.LJ and MGIT stand for sensitivity analysis by LJ proportions and MGIT method, respectively.

LJ и MGIT означают анализ чувствительности по долям LJ и способом MGIT, соответственно.LJ and MGIT stand for sensitivity analysis by LJ proportions and MGIT method, respectively.

НО: не определяли, Б/М: без мутации, У: устойчивый, Ч; чувствительный.BUT: not determined, B/M: no mutation, U: resistant, S: sensitive.

Вышеупомянутые примеры и описание предпочтительных вариантов реализации следует воспринимать в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Следует принимать во внимание, что можно использовать многочисленные изменения и комбинации вышеизложенных функций без выхода за рамки настоящего изобретения, установленные формулой изобретения. Такие изменения не следует считать отходом от рамок настоящего изобретения, и все подобные изменения должны входить в рамки следующей формулы изобретения. Все ссылки, цитируемые в настоящем документе, полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.The above examples and description of preferred embodiments should be taken as illustrative and not as limiting the present invention as defined by the claims. It should be appreciated that numerous variations and combinations of the above functions can be used without departing from the scope of the present invention as defined by the claims. Such variations should not be considered as a departure from the scope of the present invention, and all such variations should be within the scope of the following claims. All references cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.

Claims (19)

1. Набор олигонуклеотидов для амплификации фрагмента области M. tuberculosis, содержащий по меньшей мере одну пару праймеров, где прямой праймер выбран из группы последовательностей олигонуклеотидов, включающих последовательность, которая по меньшей мере на 85% идентична SEQ ID NO: 2, 3, 4, 7, 8, 9, 15, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 29, 30, 31, 32, 35, 37, 38, 39, 42, 43, 46, 49 или 51;1. A set of oligonucleotides for amplifying a fragment of a region of M. tuberculosis , comprising at least one pair of primers, wherein the forward primer is selected from a group of oligonucleotide sequences comprising a sequence that is at least 85% identical to SEQ ID NO: 2, 3, 4, 7, 8, 9, 15, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 29, 30, 31, 32, 35, 37, 38, 39, 42, 43, 46, 49 or 51; и обратный праймер выбран из группы последовательностей олигонуклеотидов, включающих последовательность, которая по меньшей мере на 85% идентична 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 22, 24, 26, 27, 28, 33, 34, 36, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 50, 52 или 53.and the reverse primer is selected from a group of oligonucleotide sequences comprising a sequence that is at least 85% identical to 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 22, 24, 26, 27, 28, 33, 34, 36, 40, 41, 44, 45, 47, 48, 50, 52 or 53. 2. Набор олигонуклеотидов по п. 1, отличающийся тем, что указанная область M. tuberculosis выбрана из группы, состоящей из гена rpoB, гена gyrA, гена gyrB, промотора inhA, гена rrs, промотора eis, гена embB, гена katG, гена dosR, гена IS6110 и гена IS1081.2. A set of oligonucleotides according to claim 1, characterized in that said region of M. tuberculosis is selected from the group consisting of the rpoB gene, the gyrA gene, the gyrB gene, the inhA promoter, the rrs gene, the eis promoter, the embB gene, the katG gene, the dosR gene, the IS6110 gene, and the IS1081 gene. 3. Набор для обнаружения лекарственной устойчивости у M. tuberculosis, содержащий набор олигонуклеотидов по любому из пп. 1, 2.3. A kit for detecting drug resistance in M. tuberculosis , comprising a set of oligonucleotides according to any one of claims 1, 2. 4. Способ обнаружения лекарственной устойчивости у M. tuberculosis, включающий4. A method for detecting drug resistance in M. tuberculosis , comprising амплификацию первой нуклеотидной последовательности-мишени с использованием первой пары праймеров с получением первого ампликона, где указанная первая пара праймеров представляет собой пару праймеров из набора олигонуклеотидов по п. 1, иamplifying a first target nucleotide sequence using a first pair of primers to obtain a first amplicon, wherein said first pair of primers is a pair of primers from the set of oligonucleotides according to claim 1, and обнаружение мутации в указанном первом ампликоне,detection of a mutation in the specified first amplicon, причем наличие мутации указывает на лекарственную устойчивость.Moreover, the presence of a mutation indicates drug resistance. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанный этап обнаружения осуществляют посредством секвенирования.5. The method according to item 4, characterized in that said detection step is carried out by means of sequencing. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанный этап обнаружения осуществляют посредством способа, включающего6. The method according to item 4, characterized in that said detection step is carried out by means of a method including приведение в контакт указанного первого ампликона с первым зондом, специфичным по отношению к указанной мутации, в условиях, благоприятствующих гибридизации, с образованием гибрида зонд-мишень;contacting said first amplicon with a first probe specific for said mutation under conditions favorable for hybridization to form a probe-target hybrid; выполнение анализа температуры плавления (Tm) с целью определения тестового значения Tm для указанного гибрида зонд-мишень; иperforming a melting temperature (Tm) analysis to determine a test Tm value for said probe-target hybrid; and сравнение указанного тестового значения Tm с заранее определенным эталонным значением Tm,comparing the specified test value Tm with a predetermined reference value Tm, при этом тестовое значение Tm, отличающееся от заранее определенного значения Tm, указывает на наличие мутации.wherein a test Tm value that differs from a predetermined Tm value indicates the presence of a mutation. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанное тестовое значение Tm, которое ниже, чем указанное заранее определенное эталонное значение Tm, указывает на наличие мутации.7. The method according to claim 6, characterized in that said test value Tm, which is lower than said predetermined reference value Tm, indicates the presence of a mutation. 8. Способ по любому из пп. 4-7, дополнительно включающий амплификацию второй нуклеотидной последовательности-мишени с использованием второй пары праймеров с получением второго ампликона, причем указанная вторая пара праймеров специфична по отношению к фрагменту второй области, выбранной из группы, состоящей из гена rpoB, гена gyrA, гена gyrB, промотора inhA, гена rrs, промотора eis, гена embB и гена katG.8. The method according to any one of claims 4 to 7, further comprising amplifying the second target nucleotide sequence using a second pair of primers to obtain a second amplicon, wherein said second pair of primers is specific for a fragment of a second region selected from the group consisting of the rpoB gene, the gyrA gene, the gyrB gene, the inhA promoter, the rrs gene, the eis promoter, the embB gene and the katG gene. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что указанная первая область представляет собой ген rrs или промотор eis.9. The method according to claim 8, characterized in that said first region is the rrs gene or the eis promoter. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанная мутация представляет собой мутацию A1401G или C1402T в гене rrs.10. The method according to claim 9, characterized in that said mutation is a mutation A1401G or C1402T in the rrs gene. 11. Способ по любому из пп. 4-10, отличающийся тем, что указанная устойчивость представляет собой устойчивость к лекарственному средству, выбранному из группы, состоящей из изониазида, рифампицина, лекарственных средств класса фторхинолонов, амикацина, канамицина, капреомицина и этамбутола.11. The method according to any one of claims 4-10, characterized in that said resistance is resistance to a drug selected from the group consisting of isoniazid, rifampicin, drugs of the fluoroquinolone class, amikacin, kanamycin, capreomycin and ethambutol.
RU2020111068A 2014-10-10 2015-10-09 Polymerase chain reaction primers and probes for detecting mycobacterium tuberculosis RU2832754C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/062,351 2014-10-10

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113727A Division RU2717655C2 (en) 2014-10-10 2015-10-09 Primers and probes for polymerase chain reaction for detecting mycobacterium tuberculosis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2832754C1 true RU2832754C1 (en) 2025-01-09

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020151008A1 (en) * 1998-10-23 2002-10-17 David Alland IniB, iniA and iniC genes of mycobacteria and methods of use
RU2263149C2 (en) * 2003-12-16 2005-10-27 Московский городской научно-практический центр борьбы с туберкулезом Agent for assay of medicinal sensitivity of mycobacterium tuberculosis l-forms to rifampicin
CN101168767A (en) * 2006-10-25 2008-04-30 复旦大学附属华山医院 A kit for rapid detection of multiple drug resistance of Mycobacterium tuberculosis

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020151008A1 (en) * 1998-10-23 2002-10-17 David Alland IniB, iniA and iniC genes of mycobacteria and methods of use
RU2263149C2 (en) * 2003-12-16 2005-10-27 Московский городской научно-практический центр борьбы с туберкулезом Agent for assay of medicinal sensitivity of mycobacterium tuberculosis l-forms to rifampicin
CN101168767A (en) * 2006-10-25 2008-04-30 复旦大学附属华山医院 A kit for rapid detection of multiple drug resistance of Mycobacterium tuberculosis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chakravorty S., Aladegbami B., Thoms K., Lee J.S., Lee E.G., Rajan V., Cho E.J., Kim H., Kwak H., Kurepina N., Cho S.N., Kreiswirth B., Via L.E., Barry C.E. 3rd, Alland D. Rapid detection of fluoroquinolone-resistant and heteroresistant Mycobacterium tuberculosis by use of sloppy molecular beacons and dual melting-temperature codes in a real-time PCR assay. J Clin Microbiol. 2011 Mar; 49(3): 932-940. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7432237B2 (en) Polymerase chain reaction primers and probes for Mycobacterium Tuberculosis
JP6659533B2 (en) Detection of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in biological samples
JP6007652B2 (en) Primers and probes for detecting methicillin-resistant Staphylococcus aureus, and methods for detecting methicillin-resistant Staphylococcus aureus using them
JP2009039106A (en) Oligonucleotides for identifying species of mycobacteria and their uses
RU2832754C1 (en) Polymerase chain reaction primers and probes for detecting mycobacterium tuberculosis
JP2009039105A (en) Oligonucleotide for detection of mycobacteria and use thereof
JP5626399B2 (en) Oligonucleotide for detection of mycobacteria and use thereof
WO2011008942A2 (en) Simultaneous quantitative multiple primer detection of clostridium difficile
HK40072693A (en) Polymerase chain reaction primers and probes for mycobacterium tuberculosis
HK40072693B (en) Polymerase chain reaction primers and probes for mycobacterium tuberculosis
JP5286996B2 (en) Oligonucleotide for detection of mycobacteria and use thereof
BR122023012956B1 (en) POLYMERASE CHAIN REACTION PRIMERS AND PROBES FOR MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS
BR122023012961B1 (en) INITIATORS AND PROBES OF POLYMERASEPARAMIC CHAIN REACTION
WO2024254002A1 (en) Methods and systems for detecting pyrazinamide resistance mutations in mycobacterium tuberculosis
BR122023012959B1 (en) INITIATORS AND PROBES OF POLYMERASEPARAMIC CHAIN REACTION
BR122023012953B1 (en) POLYMERASE CHAIN REACTION PRIMERS AND PROBES FOR MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS
BR112017007229B1 (en) POLYMERASE CHAIN REACTION PRIMERS AND PROBES FOR MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS