用于粪便样本的A组轮状病毒RT-PCR快速检测方法的建立及应用

更新时间:2023-06-10 06:59:18 阅读: 评论:0

用于粪便样本的A组轮状病毒RT PCR
快速检测方法的建立及应用
许瑞娜,刘和录,朱淑娥,於艳霞,丁 华
(深圳市中西医结合医院检验科,广东深圳518104)
DOI:10.11748/bjmy.issn.1006-1703.2020.11.032收稿日期:2020 07 31;修回日期:2020 07 31
基金项目:深圳市宝安区科技技术项目(编号:2016CX129)
作者简介:许瑞娜(1982—),女,本科,主管技师。研究方向:主要从事临床体液及分子生物学研究。E mail:rnl514@163.com
摘要:目的 建立用于粪便样本A组轮状病毒(RVA)的实时荧光RT PCR(RT PCR)快速检测方法并探究其应用价值。方法 收集2016年8月至2018年12月本院门诊儿科及住院部儿科稀便及水样便标本200例轮状病毒胶体金阳性标本为研究对象,采用实时荧光RT PCR检测样本RVA,分析其灵敏度、特异性及精密度,并与胶体金免疫层析、试剂盒检测方法进行对比研
究。结果 本研究一步法实时荧光RT PCR检测RVA灵敏度高,与种属相近病毒无交叉反应;不同浓度RVA上清样本Ct值标准差在0.17~0.42范围内,变异系数(CV)在0.49%~1.87%范围内;与胶体金免疫层析方法对比,阳性符合率为91.03%、阴性符合率为90.98%,总符合率为91.00%,Kappa值为0.813,与上海之江RVA检测试剂盒检测结果对比,阳性符合率为100%,阴性符合率为97.41%,总符合率99.5%,Kappa值为0.969。结论 本研究建立的一步法实时荧光RT PCR具有灵敏度、特异性、精密度高,简单快速,通用性好等特点,对临床RVA引起的小儿腹泻快速诊断有一定应用价值。
关键词:A组轮状病毒; 实时荧光RT PCR; 检测中图分类号:R446.1  文献标识码:A
TheEstablishmentandApplicationofRT PCRforaRapidDetectionofRotavirusAinFecalSamples
XURuina,LIUHelu,ZHUShu′e,YUYanxia,DINGHua
(DepartmentofLaboratoryMedicine,ShenzhenIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicineHospital,Shenzhen518104,China)
Abstract:ObjectiveToestablishareal timefluorescentPCR(RT PCR)methodforarapiddetectionofrotavirusA(RVA)infecalsamplesandexploreitsapplicationvalue.MethodsFromAugust,2016toDecember,2018,200rotaviruscolloidalgoldpositivespecimensinloosestoolandwaterystoolwerecollectedinoutpatientandinpatientpediatricsfromourhospital.Real timefluorescentPCRwasusedtodetectRVA.Thesensitivity,specificityandprecisionwereanalyzed,andcomparedwithcolloidalgoldimmunochromatographyandkitdetectionmethods.ResultsThesensitivityofone stepfluorescenceRT PCRinthedetectionofRVAwasveryhigh,andtherewasnocrossreactionwiththevirusesofsimilargeneraandspecies.ThestandarddeviationofCtvaluesofRVAsupernatantsampleswasintherangeof0.17 0.42andthecoefficientofvariation(CV)wasintherangeof0.4
9% 1.87%.Comparedwiththeresultsofcolloidalgoldimmunochromatography,thepositivecoincidenceratewas91.03%,whilethenegativecoincidenceratewas90.98%,thetotalcoincidenceratewas91.00%,andtheKappavaluewas0.813.Also,comparedwiththeresultsofShanghaiZhijiangRVAtestkit,thepositivecoincidenceratewas100%,thenegativecoincidenceratewas97.41%,thetotalcoincidenceratewas99.5%,andtheKappavaluewas0.969.ConclusionTheone stepreal timefluorescenceRT PCRestablishedinthisstudyhasthecharacteristicsofhighsensitivity,specificityandprecision,simpleandrapid,andagooduniversality,whichhascertainapplicationvaluesintherapiddiagnosisofinfantilediarrheacausedbyRVA.Keywords:RotavirusA; Real timefluorescenceRT PCR; Detection
螺旋式
791LabeledImmunoassays&ClinMed,Nov.2020,Vol.27,No.11
  腹泻是儿科常见消化道疾病,好发于6个月至6岁婴幼儿,是引起儿童死亡的第二大原因,其中多为轮状病毒(rotavirus,RV)感染[1 3]。RV感染常以水样腹泻伴呕吐发烧、严重脱水、电解质紊乱等为主特征,严重可引起患儿死亡,极大威胁儿童健康[4]。RV是一种双链核糖核酸病毒,根据其编码6个结构蛋白(VP6)抗原特异性分为A H8组,其中A组轮状病毒(rotavirusA,RVA)是引起婴幼儿腹泻的主要RV病毒类型[5 6]。目前临床检测RV的主要方法有电子显微镜、胶体金法、酶联免疫吸附法(enzyme linkedimmunosorbentassay,ELLSA)、核酸杂交、反转录 PCR(reversetranscriptionPCR,RT PCR)及反转录实时定量PCR(real timereversetranscriptionquantitativePCR,real timeRT qPCR),其中电子显微镜设备价格昂贵,常规实验室难以普及,胶体金及ELISA直接抗原检测灵敏度不佳,近年来RT PCR、RT qPCR及巢式PCR等核酸检测方法可显著提高RVA检测的灵敏度,但耗时长,不能完全满足RVA快速检测要求[7 8]。因此建立一种快速、准确、简单、廉价的RVA检测方法为临床RVA感染快速诊断及预后评估至关重要。本研究旨在探究一步法实时荧光RT PCR快速检测RVA的临床效果及临床应用价值。
材料和方法
  1 毒株
  RVA毒株、F组肠道腺病毒40型、肠道病毒71型、肠炎沙门氏菌、空肠弯曲杆菌均来源于美国菌种保藏中心(ATCC)。
  2 临床样本收集
  收集2016年8月至2018年12月本院门诊儿科及住院部儿科稀便及水样便标本2000例,抽取其中200例轮状病毒胶体金阳性标本为研究对象,其中男94例,女106例,年龄4月至6岁,中位年龄3岁。另取200例轮状病毒胶体金阴性标本为对照组,男96例,女104例,年龄4个月至6岁,中位年龄3.2岁。  3 主要仪器及试剂
  引物及探针引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司合成;RVA抗原胶体金免疫层析试剂盒购自北京万泰生物药业股份有限公司;RVA实时荧光检测试剂盒购自上海之江生物科技有限公司;Cobasz 480PCR仪器购自罗氏公司;Expure 20核酸提取仪购自深圳汇研科创生物科技有限公司等。
  4 引物和探针设计
  在Genbank下载RVA序列,利用PrimerPremierv5.0、Oligov6.31、TmUtilityv1.3等软件进行检测引物和探针设计,共2对引物及探针,具体信息见表1。
表1 引物及探针序列
NameSEQ5′ 3′lengthratingofP5TMofP5TMofNCBI第一对RN RV NSP5 F74+23 1TCTACAACGTCAACTCTTTCTGG238956.758.38RN RV NSP5 F74+23 2TCaACAACGTCAACTaTTTCTGG238856.758.38
RN RV NSP5 R184 24AATATCCTCTGGAGACTTCGACA238757.558.46RN RV NSP5 P107+29TCTGGTGAAATGTACTGTTCACTCCTACC298465.564.15
第二对RN RV VP2 F610+25GATGCTGGTAAAGTTGTAGATTCTG257957.657.99RN RV VP2 R731 21TCAGCCTGAACTTGTTGTCTC21775558.16
RN RV VP2 P664+30CAGGATGAGGAAACAGAGGGAGTTATCAGA307769.565.21
  5 质控品建立
  采用空斑减数实验进行RVA培养上清标定,稀释上清液至1.0×106PFU/mL,为阳性质控品[呈典型S型曲线扩增且循环阈值(cyclethresholdvalue,Ct值)≤30],灭菌生理盐水为阴性质控品(无典型S型扩增曲线或无Ct值)。同时检测待检样品、阴性阳性质控品,用于实验质控。  6 核酸提取
  收集稀便或水样便2~5mL于收集管内,如有黏液便可加入1mL生理盐水于收集管内3000r/min离心3min,取200mL粪便上清液采用磁珠法提取粪便核酸,置于-80℃冰箱保存待用。
  7 RT PCR检测
  分别用引物、探针经一步法及经典两步法各进
标记免疫分析与临床 2020年11月第27卷第11期
行PCR检测。一步法反应体系(40mL):4×Bufferl
10.0mL,dNTP(25mmol/L)0.32mL,Mg2+(100mmol/L)1.6mL,上下游引物(F/R,25μmol/L)各0.32mL,探针(P,10μmol/L)0.4mL,Taq E酶(1.5U/mL)1.0mL,R E酶(200U/mL)0.2mL,ddH
O5.84mL,粪便核酸提取液20mL。反应条件:50℃10min;95℃2.5min;95℃10s,45个循环;60℃30s,45个循环。两步法反转录反应体系:1mol/LTris2.0mL,0.5mol/LHCL1.8mL,1mol/LKCL2.5mL,Tween 20(20%)0.25mL,BSA(10mg/mL)0.5mL,50%甘油
(Gly)4.0mL,Mg2+(100mmol/L)1.0mL,NH
4+(400mmol/L)2.075mL,dNTP(25mmol/L)0.4mL,
PandomPrimer2.0mL,酶(M MuCVRe)0.2mL,ddH
2O8.275mL核酸提取液25.0mL。反应条件:37℃59min,80℃5min,4℃20min。PCR反应体系:4×Bufferl10.0mL,dNTP(25mmol/L)0.32mL,Mg2+(100mmol/L)1.6mL,上下游引物(F/R,25μmol/L)各0.32mL,探针(P,10μmol/L)0.4mL,Taq E酶(1.5U/mL)1.0mL,ddH
O16.04mL,反转录后模板10mL。反应条件:95℃150s,95℃10s。
  8 统计学处理
  采用SPSS25.0软件进行统计学分析、检验Kappa一致性,采用四格表对分类变量资料进行χ2分析,采用Excel软件进行精密度分析,以P<0.05为差异有统计学意义。
结  果
  1 RT PCR扩增产物分析
  来自深圳市宝安区疾控中心提供的RVA阴性、阳性样本各12份进行实时荧光RT PCR检测,结果发现,RVA阳性样本均呈典型S型曲线扩增,Ct值<38;RVA阴性样本均呈无S型扩增(图1),无Ct
值。
图1 RVA阴性、阳性样本实时荧光RT PCR扩增曲线
  2 实时荧光RT PCR方法灵敏度分析
  经空斑减数实验标定RVA浓度为5.29×108item什么意思
PFU/mL,取其上清进行梯度倍比稀释,分别稀释至
1.0×105、1.0×104、1.0×103、1.0×102、1.0×101、
1.0×100PFU/mL,分别进行一步法及两步法实时荧
光RT PCR扩增,进行20次重复检测,结果见表1。
RVA浓度为1.0×101时,第二对引物一步法和两步
法的检出率相同,均高于第一对引物,提示第二对引
物灵敏度较好,但由于一步法操作简单,因此选择第
红色经典诗文
二对引物一步法,用于后续试验。
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1LabeledImmunoassays&ClinMed,Nov.2020,Vol.27,No.11
表1 实时荧光RT PCR方法灵敏度分析(%)
项目
RVA浓度(PFU/mL)
1.0×10
草莓汤圆1.0×10
1.0×10
1.0×10
1.0×10
1.0×10
第一对引物一步法
检测次数222222222222阳性次数20202019116检出率(%)
100.00100.00100.0086.3650.0027.27第一对引物两步法
检测次数222222222222阳性次数20202020126检出率(%)
100.00100.00100.0090.9154.5427.27第二对引物一步法
检测次数202020202020阳性次数20202021148检出率(%)
100.00100.00100.0095.4563.6436.36第二对引物两步法
检测次数222222222222阳性次数20202021147检出率(%)
100.00
100.00
100.00
95.45
63.64
31.82
  3 实时荧光RT PCR方法特异性分析  为探究一步法实时荧光RT PCR检测RVA的特异性,分别采用种属相近、感染部位相同及症状相似的病原菌F组肠道腺病毒40型、肠道病毒71型、
肠炎沙门氏菌、空肠弯曲杆菌及诺如病毒为待检样本进行检测,结果均显示为阴性,提示该法具有良好特异性(见图2
注:1~2为F组肠道腺病毒40型;3~4为肠道病毒71型;5~6为肠炎沙门氏菌;7~8为空肠弯曲杆菌;
9~10为诺如病毒;M为DL2000Marker
图2 特异性病原体一步法实时荧光RT PCR扩增结果
  4 实时荧光RT PCR方法精密度分析
  以1×107、1×106、1×105、1×104、1×103
PFU/mL
RVA上清为待测样本,采用本研究新建立的一步法实时荧光RT PCR检测RVA,重复30次,结果显示,Ct值
标本差在0.17~0.42范围内,变异系数(coefficientofvariable,CV)在0.49%~1.87%范围内(表2),提示符合检测精密度要求,具有良好的稳定性及可重复性。
表2 一步法实时荧光RT PCR方法精密度分析结果
项目RVA浓度(PFU/mL)
1.0×10
1.0×10
男生留胡子1.0×10
1.0×10
1.0×10
Ct值28.97±0.42
26.72±0.24
23.65±0.21
20.28±0.17
16.94±0.25周子怡
CV(%)
1.87
1.21
0.49
0.56
0.97
791标记免疫分析与临床 2020年11月第27卷第11期
  5 与胶体金免疫层析、试剂盒检测方法对比分析
  对本研究纳入的200份标本采用本研究第二组引物探针一步法检测RVA,结果与胶体金免疫层析方法对比,阳性符合率为91.03%、阴性符合率为90.98%,总符合率为91.00%,Kappa值为0.813(表3),与上海之江RVA检测试剂盒检测结果对比,阳性符合率为100%,阴性符合率为97.41%,总符合率99.5%,Kappa值为0.969(表4)。
表3 一步法实时荧光RT PCR与胶体金免疫层析方法检测结果对比
本研究方法
胶体金免疫层析方法
阳性阴性合计
Kappa值
一步法实时荧光RT PCR阳性7111820.813
阴性7111118
合计78122200
符合率(%)91.0390.9891.00
表4 一步法实时荧光RT PCR与上海之江RVA检测试剂盒检测结果对比
本研究方法
RVA检测试剂盒
阳性阴性合计
Kappa值
一步法实时荧光RT PCR阳性843870.969
阴性0113113
合计84116200
符合率(%)100.0097.4199.50
莫名是什么意思讨  论
  我国RV感染发病率高达30%~40%,是引起6岁以下婴幼儿腹泻的主要病原体,严重威胁婴幼儿身体健康及生活质量[9 11]。RVA可经粪 口传播,是大规模流行的主要病因,因此早期检测不仅是控制其感染及传播的关键,也是临床正确治疗、合理用药及预后评估的关键[12 13]。
  目前临床有基于各种原理检测RVA的方法,但检测效果均不理想,如ELISA、胶体金等免疫学检测技术,要求检测样本病毒含量较高,即灵敏度差,存在漏诊及误诊,近来核酸检测成为临床前景较好且适用性强的有效检测手段,但依然存在耗时长等缺点[14]。为了建立一种急速、快捷、经济实用且具有普遍适用性的检测方法,本研究采用一步法实时荧光RT PCR法检测RVA。由于粪便标本含有胆盐、胆红素、氯高铁血红素等抑制PCR反应的物质,传统RT PCR对于标本预处理环节繁琐,对仪器要求较高,所用试剂也较多,成本较高,大部分的医院难以达到要求[15]。为了简化标本预处理步骤,本研究首先采用简易式过滤吸附装置快速过滤粪便标本,该装置利用疏水性Immobilon膜具有很高的蛋白结合能力,而对核酸的结合效率较低;该装置孔径为0.2
μm,而病毒体积通常以纳米级为单位,可将粪便标本的颗粒、细菌等样品杂质去除,粪便悬液中的病毒颗粒经正压过滤而固化于膜上,用去垢剂如Tween20和蛋白酶K消化膜结合的病毒颗粒,于是核酸从衣壳中释放出来,同时存在于标本中的RNA酶被失活,可达到一步提取核酸的效果,大大缩短标本预处理及核酸提取时间。
  其次,在Genbank基础上,利用PrimerPremierv5.0、Oligov6.31、TmUtilityv1.3等软件进行检测引物和探针设计,共设计两对引物,分别采用本研究一步法及传统两步法进行扩增,检测引物的特异性及扩增效率,进一步优化引物,结果发现第二对引物一步法检测RVA检出率为95%时的RVA浓度可达2.0×102PFU/mL,提示该法灵敏度高,可用于后续试验。同时本研究采用TthDNA聚合酶使RT和PCR一步完成,可减少污染环节,简化操作程序,节省检测时间,基于RT PCR检测Ct值,结果发现,本研究建立的一步法实时荧光RT PCR法与种属相近病毒无交叉反应,不同浓度RVA上清样本Ct值标准差在0.17~0.42范围内,提示该法具有良好的特异性。CV在0.49%~1.87%范围内,均小于2.5%,提示该法具有良好精密度,可重复性好,可能具有普遍适用性。
  最后,为进一步探究其临床应用价值,将本研究
1LabeledImmunoassays&ClinMed,Nov.2020,Vol.27,No.11

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