(57)【要約】【課題】  ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易に判定することができる細菌判定方法を提供する。【解決手段】  本発明の細菌判定方法は、細菌の代謝物としてのＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガスを検出する代謝物検出ステップ（Ｓ１１）と、代謝物検出ステップによって検出されたＶＯＣガスの種類に基づいて細菌の種類を判定する種類判定ステップ（Ｓ１２）とを備え、代謝物検出ステップは、代謝物として２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンを検出するステップであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細菌の代謝物を検出する代謝物検出ステップと、
前記代謝物検出ステップによって検出された前記代謝物の種類に基づいて細菌の種類を判定する種類判定ステップと
を備え、
前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンを検出するステップであることを特徴とする細菌判定方法。
【請求項２】
前記代謝物検出ステップは、前記代謝物としてイソ吉草酸を検出するステップであることを特徴とする請求項１に記載の細菌判定方法。
【請求項３】
前記代謝物検出ステップは、前記代謝物としてインドールを検出するステップであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の細菌判定方法。
【請求項４】
前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として２−ウンデカノンを検出するステップであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の細菌判定方法。
【請求項５】
前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として酢酸を検出するステップであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の細菌判定方法。
【請求項６】
前記代謝物検出ステップによって検出された前記代謝物の量に基づいて細菌の量を判定する量判定ステップを備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の細菌判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細菌の種類を判定する細菌判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細菌によって生成される代謝物としてのＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガスを検出し、検出したＶＯＣガスの種類に基づいて細菌の種類を判定する細菌判定方法が知られている。例えば、医療分野において、感染症、特に伝染病についてのＶＯＣテストの臨床応用例が非特許文献１において知られている。また、呼気における知見として非特許文献２が知られている。さらに、比色分析による敗血症バクテリア検出に関して非特許文献３が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Shneh Sethi, Ranjan Nanda and Trinad Chakraborty, “Clinical Application of Volatile Organic Compound Analysis for Detecting Infectious Diseases”, Clinical Microbiology Reviews., (America), American Society for Microbiology, 2013.7.1, vol.26, no.3, p. 462-475
【非特許文献２】Seong W. Choi, Mamoudou Maiga, Mariama C. Maiga, Viorel Atudorei, Zachary D. Sharp, William R. Bishai & Graham S. Timmins “Rapid in vivo detection of isoniazid-sensitive Mycobacterium tuberculosis by breath test” Nature Communications 5, 2014.9.23
【非特許文献３】Sung H. Lim, Samantha Mix, Zeyu Xu, Brian Taba, Indre Budvytiene, Anders N. Berliner, Nuria Queralto, Yair S. Churi, Richard S. Huang, Michael Eiden, Raymond A. Martino, Paul Rhodes and Niaz Banaei “Colorimetric Sensor Array Allows Fast Detection and Simultaneous Identification of Sepsis-Causing Bacteria in Spiked Blood Culture” Journal of Clinical Microbiology, American Society for Microbiology, 2014.2, vol. 52, no. 2, p. 592-598
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の細菌判定方法においては、ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易には判定することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易に判定することができる細菌判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の細菌判定方法は、細菌の代謝物を検出する代謝物検出ステップと、前記代謝物検出ステップによって検出された前記代謝物の種類に基づいて細菌の種類を判定する種類判定ステップとを備え、前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンを検出するステップであることを特徴とする。
【０００７】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、ブドウ球菌、コリネバクテリウムまたは緑膿菌によって生成される代謝物としての２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンの検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易に判定することができる。
【０００８】
本発明の細菌判定方法において、前記代謝物検出ステップは、前記代謝物としてイソ吉草酸を検出するステップであっても良い。
【０００９】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、ブドウ球菌によって生成される代謝物としてのイソ吉草酸の検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよびイソ吉草酸の両方を検出したという結果に基づいてブドウ球菌を容易に判定することができる。
【００１０】
本発明の細菌判定方法において、前記代謝物検出ステップは、前記代謝物としてインドールを検出するステップであっても良い。
【００１１】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、コリネバクテリウムによって生成される代謝物としてのインドールの検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよびインドールの両方を検出したという結果に基づいてコリネバクテリウムを容易に判定することができる。
【００１２】
本発明の細菌判定方法において、前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として２−ウンデカノンを検出するステップであっても良い。
【００１３】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、緑膿菌によって生成される代謝物としての２−ウンデカノンの検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよび２−ウンデカノンの両方を検出したという結果に基づいて緑膿菌を容易に判定することができる。
【００１４】
本発明の細菌判定方法において、前記代謝物検出ステップは、前記代謝物として酢酸を検出するステップであっても良い。
【００１５】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、ブドウ球菌またはコリネバクテリウムによって生成される代謝物としての酢酸の検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよび酢酸の両方を検出したという結果に基づいてブドウ球菌およびコリネバクテリウムのいずれかが存在することを容易に判定することができる。
【００１６】
本発明の細菌判定方法は、前記代謝物検出ステップによって検出された前記代謝物の量に基づいて細菌の量を判定する量判定ステップを備えても良い。
【００１７】
この構成により、本発明の細菌判定方法は、単に細菌の有無ではなく、細菌の量を判定するので、利便性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の細菌判定方法は、ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る細菌判定方法のフローチャートである。
【図２】図１に示す細菌判定方法において使用される判定表の一例を示す図である。
【図３】図２に示す判定表を生成するための実験に使用される実験モデルの概念図である。
【図４】図３に示す実験モデルによる実験によって検出された２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンのグラフを示す図である。
【図５】図３に示す実験モデルによる実験によって検出された酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンのグラフを示す図である。
【図６】図１に示す細菌判定方法によって検出される２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンのリボヌクレオシドからの生成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る細菌判定方法のフローチャートである。
【００２２】
なお、細菌によって生成される代謝物であるＶＯＣガスの量は、圧力、温度、光、気相などの様々な条件の影響を受ける。したがって、図１に示す細菌判定方法による分析対象の気体は、特定の条件で細菌によって発生させられたＶＯＣガスが採取されたものであることが好ましい。
【００２３】
図１に示すように、作業者は、分析対象の気体における２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンのそれぞれの濃度をガスクロマトグラフによって検出する（Ｓ１１）。
【００２４】
次いで、作業者は、Ｓ１１における検出結果と、図２に示す判定表２０とに基づいて、細菌の種類を判定する（Ｓ１２）。
【００２５】
図２は、Ｓ１２において使用される判定表２０の一例を示す図である。
【００２６】
図２に示すように、判定表２０には、ＶＯＣガスとして、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンが含まれている。また、判定表２０には、細菌として、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、大腸菌および緑膿菌が含まれている。ここで、判定表２０におけるブドウ球菌には、黄色ブドウ球菌と、表皮ブドウ球菌とが含まれている。
【００２７】
図２に示す判定表２０によれば、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸およびイソ吉草酸の全てがＳ１１において検出された場合、作業者は、細菌の種類がブドウ球菌であるとＳ１２において判定することができる。また、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸およびインドールの全てがＳ１１において検出された場合、作業者は、細菌の種類がコリネバクテリウムであるとＳ１２において判定することができる。また、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよび２−ウンデカノンの全てがＳ１１において検出された場合、作業者は、細菌の種類が緑膿菌であるとＳ１２において判定することができる。また、酢酸およびインドールの全てがＳ１１において検出され、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンがＳ１１において検出されなかった場合、作業者は、細菌の種類が大腸菌であるとＳ１２において判定することができる。
【００２８】
ここで、判定表２０を生成する方法について説明する。
【００２９】
図３は、判定表２０を生成するための実験に使用される実験モデル３０の概念図である。
【００３０】
図３に示すように、実験モデル３０は、三角フラスコなどの容器３１に収納された培地３２を備えている。培地３２は、グルコースの濃度が２ｍｇ／ｍＬである電解質のものであり、次に示す試薬を用いて作成される。
リン酸水素ナトリウム  ６ｇ
リン酸水素カリウム  ３ｇ
食塩  １ｇ
塩化アンモニウム  １ｇ
１Ｍ  硫酸マグネシウム  ２ｍｌ
２０％グルコース  １０ｍｌ
１Ｍ  塩化カルシウム  ０．１ｍｌ
【００３１】
実験モデル３０は、細菌３３として細菌量ＯＤ１（マクファーランド比濁法の１濁度）の黄色ブドウ球菌を培地３２に加えたもの（後述のグラフにおいてＳＡと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の黄色ブドウ球菌を培地３２に加え、更に細菌３３の栄養素３４として細胞数１×１０８のヒト培養細胞（Ｔ−４７Ｄ）を加えたもの（後述のグラフにおいてＳＡ＋Ｔと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の表皮ブドウ球菌を培地３２に加えたもの（後述のグラフにおいてＳＥと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の表皮ブドウ球菌を培地３２に加え、更に細菌３３の栄養素３４として細胞数１×１０８のヒト培養細胞（Ｔ−４７Ｄ）を加えたもの（後述のグラフにおいてＳＥ＋Ｔと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１のコリネバクテリウムを培地３２に加えたもの（後述のグラフにおいてＣＳと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１のコリネバクテリウムを培地３２に加え、更に細菌３３の栄養素３４として細胞数１×１０８のヒト培養細胞（Ｔ−４７Ｄ）を加えたもの（後述のグラフにおいてＣＳ＋Ｔと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の大腸菌を培地３２に加えたもの（後述のグラフにおいてＥＣと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の大腸菌を培地３２に加え、更に細菌３３の栄養素３４として細胞数１×１０８のヒト培養細胞（Ｔ−４７Ｄ）を加えたもの（後述のグラフにおいてＥＣ＋Ｔと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の緑膿菌を培地３２に加えたもの（後述のグラフにおいてＰＡと表す。）と、細菌３３として細菌量ＯＤ１の緑膿菌を培地３２に加え、更に細菌３３の栄養素３４として細胞数１×１０８のヒト培養細胞（Ｔ−４７Ｄ）を加えたもの（後述のグラフにおいてＰＡ＋Ｔと表す。）とが、それぞれ、嫌気的条件用および好気的条件用のそれぞれのために２つずつ、合計２０個、用意される。
【００３２】
そして、用意された２０個の実験モデル３０のうち、嫌気的条件用の１０個が、常圧で、保温庫内の暗い環境で３７℃に保って、振盪させずに２４時間静置される。同様に、用意された２０個の実験モデル３０のうち、好気的条件用の１０個も、常圧で、保温庫内の暗い環境で３７℃に保って、振盪させずに２４時間静置される。
【００３３】
２４時間静置された後に実験モデル３０の周囲の気体がガスクロマトグラフなどの検出方法によって検出されることによって、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンについて図４に示す検出結果が得られる。なお、図４に示すグラフにおいて、縦軸の数字は、ガスクロマトグラフにおけるピークの信号強度および時間の積であるピーク面積を示すエリア値という数値である。エリア値は、ガスクロマトグラフのメーカーによって信号強度が異なるため、単位は存在しない。また、図４に示すグラフにおいて、ドットが付された棒は、嫌気的条件での結果を示し、ドットが付されていない棒は、好気的条件での結果を示す。
【００３４】
以上においては２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンについて説明したが、同様に、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンについて図５に示す検出結果が得られる。
【００３５】
判定表２０は、以上に説明した実験結果などに基づいて設計される。
【００３６】
図１に示すように、作業者は、Ｓ１２の工程の後、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンのそれぞれの濃度に基づいて、Ｓ１２において判定した細菌の量を判定する（Ｓ１３）。ここで、細菌の代謝物の量と、細菌の量とには、相関関係が存在する。したがって、作業者は、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンのそれぞれの濃度に基づいて、Ｓ１２において判定した細菌の量を判定することができる。
【００３７】
以上に説明したように、本実施の形態に係る細菌判定方法は、ブドウ球菌、コリネバクテリウムまたは緑膿菌によって生成される代謝物としての２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンの検出結果に基づいて細菌の種類を判定する（Ｓ１２）ので、ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌のいずれかが存在することを容易に判定することができる。
【００３８】
なお、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンは、ＣＡＳ番号が「１３６７９−８５−１」であって、２−メチルテトラヒドロ−３−チオフェノンなどの別名がある含硫黄化合物であり、コーヒー、ピーナッツ、ウイスキー、肉などの香気成分として知られている化合物である。しかしながら、人の体表面または体内に存在する細菌中から２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンが生成されることは本願の出願の時点では一般的に知られておらず、人の体表面または体内に存在する細菌が人の細胞成分を代謝することによって２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンの生成量が著しく増加することも本願の出願の時点では一般的に知られていない。すなわち、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンが黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌の代謝物であることと、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、コリネバクテリウムおよび緑膿菌が人の細胞成分を代謝することによって２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンの生成量が著しく増加することとは、本願の発明者らによって発見されたことであり、本願の出願の時点では一般的に知られていないことである。図６は、本実施の形態に係る細菌判定方法によって検出される２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンのリボヌクレオシドからの生成図である。図６に示すように、本実施の形態に係る細菌判定方法によって検出される２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンは、環境要因由来ではなく、核酸由来で細菌に代謝されて発生したものであると予想することが可能である。
【００３９】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、ブドウ球菌によって生成される代謝物としてのイソ吉草酸の検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよびイソ吉草酸の両方を検出したという結果に基づいてブドウ球菌を容易に判定することができる。
【００４０】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、コリネバクテリウムによって生成される代謝物としてのインドールの検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよびインドールの両方を検出したという結果に基づいてコリネバクテリウムを容易に判定することができる。
【００４１】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、緑膿菌によって生成される代謝物としての２−ウンデカノンの検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよび２−ウンデカノンの両方を検出したという結果に基づいて緑膿菌を容易に判定することができる。
【００４２】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、ブドウ球菌またはコリネバクテリウムによって生成される代謝物としての酢酸の検出結果に基づいて細菌の種類を判定するので、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オンおよび酢酸の両方を検出したという結果に基づいてブドウ球菌およびコリネバクテリウムのいずれかが存在することを容易に判定することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態に係る細菌判定方法は、検出したＶＯＣガスの特定の種類の量が特定の量以上である場合にのみ、細菌の特定の種類が存在すると判定するようにすれば、細菌の代謝物であるＶＯＣガスと同一の物質が細菌の代謝以外の原因で僅かに存在する場合に細菌の特定の種類が存在すると誤判定する可能性を低減することができる。
【００４４】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、単に細菌の有無ではなく、細菌の量を判定する（Ｓ１３）ので、利便性を向上することができる。
【００４５】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、大腸菌および緑膿菌のいずれかの細菌による感染症にかかった人の呼気または患部周囲の空気から採取された気体が分析されることによって、細菌の種類および量を判定することができる。特に、本実施の形態に係る細菌判定方法は、種類の判定の対象である細菌が培養されなくても細菌の種類および量を判定することができるので、早期に容易に細菌の種類および量を判定することができる。したがって、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、大腸菌および緑膿菌のいずれかの細菌による感染症にかかった人は、感染症の状態が早期に判定されることができ、その結果、最良の薬剤による治療などの処置を早期に受けることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態に係る細菌判定方法は、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、大腸菌および緑膿菌のいずれかの細菌による感染症の判定に利用されることが可能であるので、ブドウ球菌、コリネバクテリウム、大腸菌および緑膿菌のいずれかの細菌による感染症の予防対策の実行後に、予防対策の対象の感染症にかかった人の有無などの判定に利用されることによって、予防対策の効果の有無の判定にも利用されることが可能である。
【００４７】
本実施の形態に係る細菌判定方法は、ＶＯＣガスを検出するための方法として本実施の形態においてガスクロマトグラフが採用されている。しかしながら、本実施の形態に係る細菌判定方法は、ＶＯＣガスを検出するための方法として、ガスクロマトグラフ以外の方法が採用されても良い。例えば、本実施の形態に係る細菌判定方法は、ＶＯＣガスを検出するための方法として、質量分析装置と、半導体ガスセンサーなどのガスセンサーと、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンを一度に検出可能な検査紙と、２−メチルテトラヒドロチオフェン−３−オン、酢酸、イソ吉草酸、インドールおよび２−ウンデカノンを一度に検出可能な検知管とのいずれかの機器が採用されても良い。
【００４８】
なお、本実施の形態に係る細菌判定方法は、本実施の形態において、分析対象の気体におけるＶＯＣガスの種類の判断（Ｓ１１）と、Ｓ１１において検出したＶＯＣガスの種類に基づいた細菌の種類の判定（Ｓ１２）と、Ｓ１１において検出したＶＯＣガスの濃度に基づいた細菌の量の判定（Ｓ１３）とを全て作業者が実行している。しかしながら、本実施の形態に係る細菌判定方法は、Ｓ１１〜Ｓ１３の少なくとも一部がＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのコンピューターによって自動化されても良い。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ１１  代謝物検出ステップ
Ｓ１２  種類判定ステップ
Ｓ１３  量判定ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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