[发明专利]用于微生物检测的方法和系统

说明书

本申请是申请日为2013年2月21日、发明名称为“用于微生物检测的方法和系统”的中国发明专利申请No.201380019483.3的分案申请。

本申请要求2012年2月21日提交的美国临时专利申请61/601,231的优先权。将美国临时专利申请61/601,231的公开内容通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明涉及用于微生物的检测的方法和系统。

背景

在生物样品和基于食品的样品中细菌和其它微生物的检测上存在强烈的兴趣。细菌病原体可在人和家养动物中引起高发病率以及巨大经济损失。同样地，鉴于因摄入被某些微生物例如大肠杆菌(Escherichia coli)或沙门菌属某些种(Salmonella spp.)污染的食品而引起的威胁生命或致命的疾病的爆发，微生物的检测在食品和药物管理局(FDA)内具有高度优先权。

用于细菌检测的常规微生物测试依赖于非选择性和选择性富集培养物，随后将其涂板在选择性培养基上，进一步测试以确认怀疑的菌落。这样的方法可能需要数天。多种快速法已被研究，并被引入实践来减少所需时间。然而，这些方法具有缺点。例如，牵涉直接免疫测定或基因探针的技术通常需要富集步骤以获得足够的灵敏度。聚合酶链式反应(PCR)测试还包括扩增步骤，从而能够具有高度灵敏度和选择性，然而，可经济地接受PCR测试的样品尺寸是有限的。对于稀释的细菌悬浮液，大多数小的次级样品不含细胞，从而仍然需要富集步骤。生物富集所需时间取决于样品中靶细菌群体的生长速率、样品基质的作用以及需要的灵敏度。例如，用于产Vero毒素大肠杆菌(verotoxigenic E.coli)的磁性捕获PCR系统在模型系统中需要约5、7和10小时的富集培养以分别检测1000、100和1个菌落形成单位/毫升(cfu/ml)，以及在绞牛肉中需要15小时的富集培养来检测1cfu/克(g)。实际上，大多数高灵敏度方法使用过夜温育，总共花费约24小时。因培养所需时间，这些方法可花费达3天的时间，这取决于待鉴定的生物和样品来源。该延滞时间通常是不适合的，因为污染的食品、水(或其它产品)可能已进入家畜或人中。此外，耐抗生素菌的增加和生物防御考虑使得水、食品和临床样品中的细菌病原体的快速鉴定在世界上成为关键的优先事项。

因此，存在对微生物例如细菌和其它潜在病原性微生物的更快速的、简单灵敏的检测和鉴定的需要。

发明概述

在一个方面，本发明利用用于检测样品中的微生物的微生物生物学。可使用本文中描述的方法检测多种微生物。

例如，在一个实施方案中，本发明包括使用多个存在于单个微生物中的核糖体作为检测存在于样品中的低水平微生物的工具的方法和系统。例如，所述方法可包括如下步骤：将微生物与样品中的其它组分分离，裂解微生物以释放存在于微生物中的核糖体；和检测核糖体或核糖体的组分，其中核糖体或核糖体的组分的检测表明微生物存在于样品中。在某些实施方案中，可使用基于珠粒的扩增免疫测定法来测定从微生物释放的核糖体和/或核糖体蛋白。在其它实施方案中，本发明可包括与炭黑纳米条形码(nanostring)组合以检测从微生物释放的核糖体和/或核糖体蛋白的侧流测定。

在其它另外的和/或可选择的方面，本发明利用可结合微生物或其组分的试剂的高度特异性作为工具以检测和分离存在于样品中的低水平的微生物(例如，单个微生物)。例如，在某些实施方案中，该方法可包括将至少一个细菌与样品的其它组分分离和利用多个亲代噬菌体感染所述至少一个细菌的步骤。该方法还可包括裂解所述至少一个细菌以释放存在于细菌中的子代噬菌体。该方法还可包括检测子代噬菌体或子代噬菌体的组分，其中噬菌体或噬菌体的组分的检测表明细菌存在于样品中。

本发明还包括利用特异性结合剂例如噬菌体和/或抗体的特异性来从样品分离微生物的方法和系统。

本文中描述的其它实施方案使用利用可检测部分标记的子代噬菌体和/或细菌，以帮助检测感染的细菌。例如，子代噬菌体可包括可检测的生物分子例如萤光素酶蛋白。或者，子代噬菌体可通过包含标志生物分子例如萤光素酶蛋白的细菌的感染来定量。或者，子代噬菌体可使用与炭黑纳米条形码结合的侧流测定来定量。

在其它实施方案中，本发明包括包含用于进行本文中公开的方法的组分的系统(例如，试剂盒)。