动物医学进展,2012,33(2):9-13 Progress in Veterinary Medicine
环介导等温扩增技术快速检测犬细小病毒方法的建立 温 海 ,秦海斌 ,朱 骞 ,贺星亮 ,陆承平 ,张汇东h (1.公安部南京警犬研究所,江苏南京210012;2.南京农业大学预防兽医学重点实验室,江苏南京210095)
摘 要:旨在建立一种利用环介导等温扩增技术(LAMP)检测犬细小病毒感染的新方法。根据Gen— Bank中犬细小病毒(CPV)VP2基因序列,设计4条LAMP特异性引物,对反应条件、特异性、敏感性、可视 化效果和应用效果进行研究。结果显示,在65℃等温条件下、1 h内可完成LAMP扩增过程;病毒的最低检 出限量为10 个TCID 。/mL;特异性和可视效果良好;对36份临床标本进行检测,阳性检出率为80.5 (29/36),检出率高于普通PCR 72.2 (26/36)。建立的LAMP检测方法,显示了较高的特异性和敏感性, 而且兼具高效、快捷、可视化的优势,为临床检测犬细小病毒感染提供了一种快速简便的新方法。 关键词:环介导等温扩增;犬细小病毒;快速检测
中图分类号:¥852.655;¥858.292 文献标识码:A 文章编号:1007 5038(2012)02—0009—05 犬细小病毒病(Canine parvovirus disease)是一 种以肠炎综合征为特征的犬类、猫科和鼬科动物的 急性传染病,由犬细小病毒(Canine parvovirus, CPV)引起,其较高的发病率和病死率在经济动物、 伴侣动物及军犬和警犬的饲养中造成很大的经济损 失l_】]。该病主要经由粪便向外排毒,犬感染CPV后 4 d~7 d粪便中病毒滴度即达10。TCID 。/g[2],病 毒在粪便或固体污染物中可存活数月乃至数年,极 易造成该病的群体性暴发。因此,该病的快速诊断对 于及时采取综合防治措施、避免该病的流行至关重要。 环介导等温扩增技术(1oop—mediated isother— real amplification,LAMP)是一种新的核酸扩增方 法l_3j,可在15 min 60 min内将DNA扩增10。倍
~10 倍,效率极高,已建立的不同病原的LAMP方 法 。 都证明了其敏感性为常规PCR的1O倍~100 倍,且所需设备简单、反应结果具备良好的可视化效 果,目前已成为病原临床快速诊断的一种新思路。 本文利用环介导等温扩增技术,以粪便作为检测材 料,建立了一种新的诊断犬细小病毒感染的方法,兼具 操作简单、高特异性、高敏感性和高时效性的优势,为 CPV的临床诊断提供了一种新颖有效的手段。 1材料与方法 1.1 材料 1.1.1 毒株与细胞 犬细小病毒(CPV)GN标准 株、CAV I型GN株及其细胞培养物,由南京警犬研
究所分离鉴定、培养、保存;36份粪便或肠内容物等 检测材料,采集自南京及周边地区疑似CPV感染 犬;猫肾细胞(F81)购自中国兽药监察所。 1.1.2 试剂 10×ThermoPol反应缓冲液为New England BioLabs公司产品;5.0 mmol/L Betaine为 Sigma—Aldrich公司产品;dNTP mixture、Taq酶为 宝生物工程(大连)有限公司产品。 1.2 方法 1.2.1 引物的设计与合成 PCR引物根据 GenBank参考序列设计,上游引物为P1:5,_ATG— TACTTTGCGGGACTTGG一3 ,下游引物为P2:5,_ AACCAAAGTCTCCTGGAAG C一3 ,由南京百龙 基因公司合成,扩增CPV VP2高度保守区域718 bp 的片段。LAMP引物的设计,根据CPV VP2 (M38245)基因序列,应用在线软件Primer Explorer V3(NetLaboratory;Fujitsu,Tokyo,Japan)设计 能扩增VP2高度保守区域的引物,引物位置和序列 见表1。 1.2.2 LAMP检测方法的建立 组织样品及细胞 培养物中病毒的DNA模板制备按Trizol法进行。 LAMP反应总体积25 L:内含引物CPV—BIP和一 FIP各1 L(40 pmo1)、CPV—F3和一B3各0.5 L (10 pmo1)、2.5 L 10×Thermo Pol反应缓冲液 [200 mmol/L Tris—HC1, 100 mmol/L KC1, 2O mmol/L M.gSO4,100 mmol/L(NH4)2 SO4, 10 mL/L Tween 20 l、4.0“L 5.0 mmol/L Betaine、
收稿日期:2011-10—20 。 基金项目:公安部应用创新计划(2007YYCXNJJQS161) 作者简介:温 海(1961一),男,吉林四平人,副研究员,主要从事动物疫病防控工作。*通讯作者 10 动物医学进展2012年第33卷第2期(总第224期) CPV—FIP CPV—BIP CP、,_F3 CP、 B3 5'-GTAGAAATCCCCACACCCCC-CTACAGGATCTGGGAACG一3 (F1c—F2) 5'-GGAAAACGGATGGGTGGAAA-TGGCATATTTAAATGTACAAGTCTG一3 (BIc—B2) 5 CCTGCTGTCAGAAATGAAAG一3 5 CCATATTATTTACAACCACTCTTCT一3
4.0 uL 2.5 mmol/LdNTPs mixture、8 U Bst DNA polymerise、2 L模板DNA。引物和模板在60、 63、65℃孵育3O、45、6O min,孵育反应结束后,再在 80℃作用10 min终止反应。根据反应结果选择合 适的扩增条件。 1.2.3 LAMP特异性鉴定 犬传染性肝炎(CAV I型)是犬的另一种主要病毒性传染病,利用CAV I 型GN株和CPV GN株细胞培养产物的DNA进行 LAMP特异性鉴定,于适宜循环参数下进行LAMP 扩增,判断其特异性。 1.2.4 LAMP敏感性试验 将CPV GN株F81 细胞养产物(病毒含量为TCID 。一10/0.1 mL)进 行1O倍系列稀释,获得含有1O。、10 、1O 、100、 10~、10_。、10一、10 个TCID 。病毒量的样本,各 取0.1 mL提取病毒DNA作为PCR反应和LAMP 反应的模板,按1.2.2选择的循环参数下进行扩增, 比较PCR反应和LAMP反应的敏感性差异。PCR 反应总体积2O L:25 mmol/L MgCI2 2.0 L,10 ×RNA PCR buffer 2.0 uL,2.5 mmol/L dNTP mixture 1.6 L,DEPC—H20 11.5 L,Taq酶 0.5 L,样品1.6 L,10 nmol/L P1和P2各 0.4 L。PCR的反应程序为:96℃预变性5 min; 94℃45 S,55℃45 S,72。C 45 S,35个循环;72℃ 10 min,4℃保存备用。 1.2.5 LAMP结果可视化效果检测 分别以 CPV GN株和蒸馏水作为阳性和阴性对照,对36份 临床样本在最佳LAMP条件下进行检测,以琼脂糖 凝胶电泳结果为参照,观察SYBR Green I染色的 可视化效果。琼脂糖凝胶电泳:4 L LAMP产物, 以15 g/L浓度的琼脂糖凝胶电泳,成像、观察。 SYBR Green I染色,按照1:100的比例向LAMP 反应管中加入SYBR Green I,静置观察。 1.2.6 LAMP诊断方法的应用 对36份疑似 CPV感染的病料应用LAMP、PCR方法进行检测, 比较两者的符合率和检出率的高低,初步判定LAMP
方法临床使用效果。 2 结果 2.1 LAMP检测方法的建立 以CPV GN株DNA为模板,分别以6O、63、 65℃反应60 min,15 g/L琼脂糖凝胶电泳,显示在 65℃时该实验的条带清晰、分辨率较高(图1)。在 65℃,分别反应30、45、60 min,以15 g/L琼脂糖凝 胶电泳,表明在45 min、60 min即可实现扩增,考虑 到产物量与时间的关系,本试验选择60 min以提高 反应的灵敏度(图2)。 2.2 LAMP反应特异性试验 分别以CPV GN株、犬传染性肝炎(CAV工型) GN株和蒸馏水对照DNA为模板,在65℃反应 60 min,产物以15 g/L琼脂糖凝胶电泳,CPV对照 的阳性条带明显,CAV工型GN株和蒸馏水对照均 未出现LAMP特异性条带,表明该方法只能特异检 出CPV,对其他犬DNA病毒不能检出(图3)。
2 000 bp 1 000bp 750 bp
500 bp
M.DNA标准DL 2 000;1.65℃;2.63℃;3.60。C M.DNA Marker DL 2 000;1.65℃;2.63℃;3.60℃ 图1 CPV GN株的LAMP反应在 不同温度的扩增结果 Fig.1 LAMP products of CPV GN strain amplified in different temperatures 12 动物医学进展2012年第33卷第2期(总第224期) 表2 CPV LAMP方法和PCR方法的应用比较 Table 2 Comparison between LAMP method and PCR method in clinical diagnosis
3讨论 目前对于CPD的诊断,已建立病毒分离培养、 电镜检查、胶乳凝集试验、免疫荧光技术、ELISA、 HA和PCRc 。 等多种检测CPV的方法,在一定程 度上满足了CPV实验室检测的需要,但在时效性、 灵敏性、便捷性上存在缺陷,有些方法容易出现假阳 性或假阴性结果,无法满足基层现场快速诊断的要 求。本研究建立的快速检测CPV病毒的LAMP方 法,可在65。C等温的条件下、1 h内完成扩增;与常 规pCR相比,检测灵敏度是PCR的100倍;对36 份可疑样本的检测证实LAMP阳性检出率高于 PCR方法,能有效防止假阴性结果的出现Ll ,证明 LAMP扩增技术比现有的检测方法更具临床应用 的前景。 LAMP方法的另一个优势是其结果的可视化, 反应产生的大量焦磷酸盐离子在产物中形成白色的 焦磷酸镁沉淀_1 ,可作为判断LAMP扩增是否发 生的标准;裸眼观察白色沉淀存在一定的误差,添加 溴化乙锭(EB)、SYBR Green I、钙黄绿素等染料进 行染色,能够增加可视化反应的灵敏度。本研究在 LAMP扩增产物中加入1 L SYBR GreenI,阳性产 物在自然光下由橙色转变为绿色,观察效果直观明 显,在临床检测中可替代凝胶电泳,大大增加操作便 捷性和当地操作的可行性。与LAMP方法的高灵 敏度对应,其假阳性是该方法的一个缺陷,尤其是频 繁检测时环境中产生气溶胶污染增加了假阳性的出 现,通过加强操作环境的控制、裸眼观察LAMP产 物的浑浊度进行判定结果、在反应体系中预加羟基 萘酚蓝(HNB)[1 ]可有效降低气溶胶污染。另有报 导应用Real—time Turbidimeter仪来实时监控分析 LAMP反应过程,可以直观、实时地观察反应情况, 能够减低污染因素的干扰l1引,但是仪器造价昂贵, 在当地检测中推广使用较为困难。通过规范操作过 程、增加通风操作、减少开盖检测次数仍然是控制污 染的主要措施。