Multiplex PCR을 이용한 장출혈성 대장균 O157:H7의 검출

Detection of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 Strains Using Multiplex Polymerase Chain Reaction

최근 전세계적으로 문제가 되고 있는 장출형성 대장균 O157:H7을 분리배양 및 동정 없이 바로 시료를 분석하여 신속하게 검출하기 위한 다중 중합효소 연쇄반응 (multiplex PCR) 기법을 확립하고, 이 기법을 이용하여 국내 분리 균주 중에서 SLT-I.II, eaeA, 60-MDa plasmid gene을 가지고 있는 대장균을 유전자 수준에서 검출하고자 하였다. 장출혈성 대장균 O157:H7이 가진 SLT-I.II, 60-MDa plasmid 유전자들에 대한 특이 oligonucleotide primers (MK1'-MK2', NAE19-NAE20, MFSIF-MFSIR)를 함께 동시에 반응 완충액에 넣어 다중 중합효소 연쇄반응을 시행한 결과 317bp (eaeA), 228bp (SLT-I.II), 167bp (60-MDa plasmid)의 PCR 증폭 DNA생성물을 표준균주 (E. coli ATCC 35150)에서는 확인할 수 있었지만, 기타 다른 병원성 장내세균 13세균 13균주에서는 band를 확인할 수 없었다. 한편 다중 중합효소 연쇄반응의 template DNA 추출 방법에 따른 PCR 결과를 비교하였다. 각각의 DNA 추출 방법 중 boiling lysis 방법이 신속하고 간편하여 장출혈성 대장균 O157:H7에 의한 식중독의 임상진단에 다중 중합효소 연쇄반응 (multiplex PCR) 적용하는 데에는 boiling lysis법을 이용하는 것이 가장 적합한 방법으로 확인되었다.

A multiplex PCR method was designed by employing primers specific for the eaeA gene, conserved sequences of Shiga-like toxins (SLT-I.II), and the 60-MDa plasmid of enterohemorrhagic E. coli (EHEC) O157:H7 strain. A set of six synthetic oligonucleotide primers derived from sequences of the SLT-I.II, eaeA, and 60-MDa plasmid genes of E. coli O157:H7 were used in a multiplex PCR amplification procedure to detect these genes in the same enteric pathogens. In two enterohemorrhagic E. coli O157:H7 (ATCC 35150, ATCC 43894) reference strains, PCR products of 317bps (eaeA), 228bps (SLT-I.II), and 167bps (60-MDa plasmid) were successfully amplified simultaneously in a single reaction. However, the specific PCR products were not amplified in control strains of other enteric bacteria. The sensitivity of the multiplex PCR assay for detection of the SLT-I.II, eaeA, and 60-MDa plasmid genes of E. coli O157:H7 was found to be 2.5$\times$10$^{6}$ of bacteria in diarrheal stool to amplify all three bands. The multiplex PCR technology will allow large-scale screening of many clinical specimens or contaminated foods, and will be a very useful method for the detection of a wide range of microorganisms present in the environment, including EHEC O157:H7 in various types of specimens. The multiplex PCR assay has the potential to be used as a specific and rapid method for clinical diagnosis of disease caused by EHEC O157:H7.