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环介导恒温扩增法快速检测曲霉菌的研究

2019-12-16章白苓徐轶杭亚平张楠邹珊

实验与检验医学 2019年6期
关键词:曲霉菌敏感性特异性

章白苓 ,徐轶 ,杭亚平 ,张楠 ,邹珊

(1.南昌大学第二附属医院检验科,江西 南昌 330006;2.江西省人民医院,江西 南昌 330006)

曲霉菌属 (Aspergillus)是侵袭性曲霉菌病等的严重条件致病菌,部分患者病死率高达90%[1,2],目前,临床曲霉菌感染均依据临床症状,培养分离等方法。近年来PCR技术被应用于曲霉菌的鉴定,但需要核酸扩增仪等昂贵仪器和专业操作人员,检测时间还是比较长,并且反应过程容易受污染的影响。本研究采用环介导恒温扩增 (Loop-mediated Isothermal Amplification LAMP)技术,设计 2对引物来识别目标基因的6个不同区域,建立一种快速,简便,经济检测曲霉菌的方法,通过肉眼直接观察颜色变化来判断结果,并初步应用于临床。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 临床标本和标准菌株来源 临床标本(痰液)来自南昌大学第二附属医院临床微生物室,烟曲霉ATCC96918、黄曲霉 ATCC11492,来自上海复祥生物科技有限公司,白念珠菌ATCC 90029、热带念珠菌 ATCC66029、大肠埃希菌 ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC25923、铜绿假单胞菌ATCC27853、肺炎链球菌ATCC49619为本室保存。

1.1.2 仪器和试剂 Vitek-2全自动微生物分析仪(法国生物梅里埃)、PCR扩增仪(美国ABI公司),Bst聚合酶(美国NEB公司),DNA marker(上海生工技术有限公司),试剂盒和荧光染料购自日本荣妍化学株式会社。DNA提取试剂盒购自广州达安基因公司。曲霉菌提取液:100mmol/L KCL,20mmol/lTris-HCL(PH8.3),5mmol/L Mgcl2,0.2g/L 明 胶 ,0.9%吐温20。烟曲霉、黄曲霉等临床常见曲霉菌感染菌,选取保守区域设计LAMP引物,外引物为F3和B3,内引物为FIP和BIP。序列分别为F3(5'-GAGGATGCTTCGGGTGC-3'),B3 (5'-CTCTACTTG TGCGCTATCGG-3'),FIP(5'-ACCCCATCCCAGAC GGGATTCTGTCTAAGTGCCCTGGAAC-3'),BIP(B1 C-B2)(5'-TTCGACGAGTCGAGTTGTTTGGGTCTCCGGCCAGTATTTAGCT-3')由上海生工生物工程有限公司合成。

1.2 方法

1.2.1 纯菌DNA提取 曲霉菌DNA提取参照文献[3-5],将沙保平板纯菌落用无菌水洗涤,15000r/min离心5min,取200mg左右湿润菌落加100μl曲霉菌提取缓冲液,50μl溶细胞酶,37℃1h,再加入100μg蛋白质酶K,55℃ 1h,然后95℃灭活10min,最后15000r/min,4℃离心10min。上清液即为核酸扩增模板。

1.2.2 临床标本处理 痰液标本加入1~3倍痰液体积的胰蛋白酶(0.25%),置37℃水浴1h,2000r/min离心 3min,取上清夜 1ml,15000r/min 离心 5min,弃上清,在沉淀中加入100μl曲霉菌提取缓冲液,制成悬液,再按上述纯菌DNA提取方法操作。

1.2.3 LAMP检测 LAMP反应条件按照试剂盒说明书操作。LAMP反应体系:1.6μmol/l的引物FIP和 BIP,0.2μmol/l引物 F3 和 B3,1X LAMP 反应缓冲液 12.5μl,8U BstDNA 酶 1μl,荧光染料 1μl,2.5μl DNA 模板,纯水至 25μl。 64℃恒温 1.5h,最后80℃5min灭活,BstDNA酶终止反应。模板先进行95℃ 4min,然后冰上冷却处理,再加入2.5μl于上述反应体中,最后以肉眼观察颜色变化。

1.2.4 PCR检测 PCR反应体积为25ul,分别以两条 引 物 F3 (5'-GAGGATGCTTCGGGTGC-3'),B3(5'CTCTACTTGTGGGCTATCGG-3')。 其中引物各0.4umol/l,PCR 缓冲液 12.5μl,DNA 模板 2.5μl,超纯水至 25μl。 94℃预变性 5min,94℃ 30s, 退火55℃30s,72℃延伸 30s,共 30 个循环,最后 72℃延伸10min产物在含荧光染料的1.5%琼脂糖电泳,用凝胶成像系统观察结果。

1.2.5 敏感性试验 烟曲霉菌株按上述方法提取DNA 模板,纯化,制备系列分别含 100、50、5、0.5、0.05pg模板进行LAMP和PCR检测。

1.2.6 特异性实验 将烟曲霉菌、黄曲霉菌及各对照菌提取DNA分别进行LAMP扩增,观察特异性。

2 结果

2.1 特异性试验 LAMP法对烟曲霉、黄曲霉菌扩增后,呈现典型的梯型条带,肉眼观察,阳性扩增小管中呈现绿色混浊,而其他非曲霉菌,均未扩增出产物,肉眼观察小管呈阴性为橙红色,见图1、图2和表1。

2.2 敏感性试验 LAMP法检测烟曲霉菌最低浓度在0.05pg,PCR法检测则最低浓度为0.5pg,LAMP法比PCR法敏感性高10倍。在最低检测浓度时也能进行肉眼直接观察,见图3和表2。

图1 LAMP反应检出结果

图2 LAMP特异性检测结果

表1 LAMP扩增特异性试验检测结果

图3 烟曲霉菌LAMP法与PCR法敏感性检测结果比较

表2 LAMP法和PCR法敏感性的比较

2.3 临床标本检测 经涂片镜检、分离培养和PCR检测确诊的10例临床痰液标本,经处理和提取DNA,经LAMP扩增后,均为阳性。

3 讨论

LAMP技术是Notomi[6]等提出的一种新的核酸扩增技术,由于采取了2对引物来识别目标基因6个不同区段,而具有高度特异性,只需将反应混合液在恒温65℃条件下保持1h左右。反应过程快捷,检测结果直观可见,检测灵敏度比PCR方法高[7]。

侵袭性曲霉病是发生在免疫力低下人群中的一种机会性致病菌感染,IA)发生率逐年增加。此病进展快,早期诊断困难,病死率高,其死亡率在部分患者中可达70%~90%[8,9],其早基因诊断是抗菌治疗的关键,该病的临床症状不特异,影像学检查缺乏特异性,实验室诊断方法主要是分离培养,其培养阳性率低且耗时长。而分子生物学方法是曲霉菌感染诊断中最具有应用前景的一种方法[10]。

本研究采用LAMP技术应用于曲霉菌的诊断、简便快速。通过梯度稀释方法进行敏感性试验,发现LAMP和PCR检测最低浓度分别为0.05pg和0.5pg,相差10倍,与相关报道相似[5,11],比PCR法有更高的敏感性。除曲霉菌阳性外,其余对照菌株均为阴性,特异性好。在10例确诊临床痰液标本检测中均为阳性。分子生物学方法,LAMP方法与传统PCR法相比,有着操作简单、经济、快速、敏感性和特异性好等特点[12-15],值得在临床推广应用。

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