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鲤疱疹病毒Ⅱ型RAA-LFD检测方法的建立

2020-07-04吕晓楠徐立蒲王静波王小亮

质量安全与检验检测 2020年3期
关键词:拷贝质粒特异性

王 姝 吕晓楠 徐立蒲 张 文 王静波 王小亮 曹 欢

(北京市水产技术推广站 北京 100176)

1 前言

鲤疱疹病毒Ⅱ型(CyHV-2)是能感染金鱼和鲫鱼并引起造血器官坏死的高致病性病原[1,2]。感染病毒的鱼行动迟缓、腹部膨大、体表出血[3]。一旦发病,死亡率在50%以上,甚至可达90%。CyHV-2首次在日本养殖的金鱼体内分离出,之后迅速蔓延至美国、中国、澳大利亚、英国等国家[4-6]。该病毒传入我国后,在鲫鱼主养区暴发,造成养殖金鱼和鲫鱼的大批死亡,仅2012年江苏养殖鲫鱼发病面积就达约3万ha[7]。

目前,尚无敏感细胞系可用于分离CyHV-2,检测主要依赖于荧光聚合酶链式反应(PCR)、套式PCR等分子生物学方法[8,9]。这些方法对检测人员有较高的技术要求,且难以实现非实验室现场的快速检测及基层普及。为了更好地通过检测发现潜在病毒,及时采取防控措施,控制疾病扩散,应建立快速、简便的适用于现场检测CyHV-2的方法,作为现有方法的有力补充。

重组酶介导扩增法(Recombinase-Aid Amplification,RAA)[10]、重组酶聚合酶扩增法(Recombinase Polymerase Amplification,RPA)[11]等恒温核酸扩增技术,在37℃~39℃下依赖于特异性寡核苷酸引物或探针的侧向流试纸条(Lateral Flow Dipstick,LFD)检测目的基因片段,具有灵敏度高、特异性强、检测时间短、肉眼读取结果、操作简便等优点。目前,RAA、RPA快速检测方法已经应用于鸡传染性喉气管炎病毒等陆生动物病毒[12,13]以及传染性造血器官坏死病毒(IHNV)等水生动物病的原检测领域[14]。

本研究以RAA技术为基础,联合胶体金LFD技术,建立了一种可以在现场快速、准确检测CyHV-2的方法,为有效防控CyHV-2提供技术支持。

2 材料与方法

2.1 主要实验材料

材料:2012—2017年,在22个北京观赏鱼场采集养殖金鱼样品,每个样品含10~15尾鱼。取每尾鱼的肾、脾组织,研磨成组织液,备用。鲤春病毒(SVCV)、鲤浮肿病毒(CEV)、传染性造血器官坏死病毒(IHNV)、草鱼出血病毒(GCRV-9014)、锦鲤疱疹病毒(KHV)、斑点叉尾鮰疱疹病毒(CCV)、流行性造血器官坏死病毒(EHNV)均由本实验分离保存。

试剂:DNA Blood Mini Kit试剂盒(QIAGEN公司);RAA核酸扩增试剂(杭州众测生物技术有限公司);2×Power Taq PCR MasterMix(北京百泰克生物技术有限公司);引物(上海生工生物工程技术服务有限公司)。

2.2 重组质粒的构建与定量

由北京华大基因合成CyHV-2的helicase基因序列(1446bp),将其克隆至pUC57载体上,构建成标准质粒pUC57-CyHV-2,标准质粒浓度约为10.6ng/μL。该重组质粒经测序鉴定正确后,测定其浓度并根据公式{质粒浓度(ng/μL)×10-9/[660×(质粒长度+载体长度)]}×6.023×1023=质粒拷贝数(拷贝/μL)换算为其拷贝数。

2.3 引物的设计与筛选

对GenBank中登录的CyHV-2的helicase基因序列(参照GenBank Accession AFJ 20501)进行比对,依据RAA引物设计原则,采用DNAman 6.0软件进行序列比对分析,选取同源性高的片段,用primer 5.0进行引物设计(表1)。以pUC57-CyHV-2标准质粒(8×105拷贝/μL)作为模板,对 RAA 引物进行筛选。扩增反应参照试剂盒说明书进行。反应条件采用37℃孵育10 min,反应结束后经1.5%琼脂糖凝胶电泳检测RAA产物。选择扩增条带单一的1对引物,对上、下游引物5’端分别用异硫氰酸荧光色(FITC)和生物素(Biotin)进行标记,合成与标记由上海生工生物工程技术服务有限公司完成,标记后的引物用于后续的方法建立。

表1 用于GFHNV检测的引物信息

2.4 RAA-LFD方法的优化及建立

所有优化试验均以标准质粒pUC57-CyHV-2(8×105拷贝/μL)为模板。采用方阵法对标记的引物(366-CyHV-2-hel-F/R)的浓度(1、5、10、50、100 μmol/L)、反应温度(25℃、34℃、37℃、40℃、45℃)、反应时间(5、10、15、20、25 min)进行优化,反应体系参照 RAA 试纸条型核酸扩增试剂盒。

所有优化试验的扩增产物均通过LFD检测。为防止反应产物产生的气溶胶影响检测结果,本研究将50 μL RAA反应产物直接放于装置内,与装置自带液泡缓冲液充分混合后竖立在水平操作台上,在3~5 min后观察并拍照记录结果,选择阳性样品出现最强检测线和质控线、阴性样品不出现检测线仅出现质控线时的条件作为RAA-LFD的优化条件。

2.5 灵敏度实验

比较已建立的RAA-LFD检测方法与CyHV-2的helicase基因标准PCR检测方法[15]的灵敏度。将标准质粒pUC57-CyHV-2进行10倍系列稀释,浓度从 8.13×100~8.13×108拷贝/μL 的梯度稀释,分别以其为模板进行RAA-LFD检测和常规PCR检测。

2.6 特异性实验

利用Qiagen RNA提取试剂盒抽提IHNV、SVCV、GV-9014的核糖核酸(RNA),并将其逆转录为相应的互补脱氧核糖核苷酸(cDNA)。采用Qiagen DNA提取试剂盒抽提CEV、KHV、EHNV、CCV基因组DNA。利用已建立的RAA-LFD检测方法检测上述cDNA和DNA。

3 结果

3.1 引物筛选

根据RAA的引物设计原则共设计了4对CyHV-2特异性引物,利用杭州众测的RAA核酸扩增试剂盒对引物进行筛选。结果显示,4对引物均能够扩增出目的条带,但引物CyHV-2-3-R、CyHV-2-3-F扩增的产物较单一且明亮(图1),因此选择其作为建立RAA-LDFD方法用的引物,并在上、下游引物的5’端分别标记FITC和Biotin,以便用胶体金LFD检测扩增产物。

图1CyHV-2的RAA引物筛选

3.2 特异性试验

分别以IHNV、SVCV、GV-9014的cDNA和CEV、KHV、EHNV、CCV的DNA为模板验证已建立的检测CyHV-2的RAA-LFD方法的特异性。结果显示,仅CyHV-2的DNA模板出现正常扩增,在试纸条上同时出现检测线和质控线。阴性对照(DEPC处理水)及IHNV、SVCV、CEV、KHV等样品均未出现扩增,仅出现质控线(图2)。由此可知,该方法能特异性扩增出CyHV-2中的靶序列,而不与其他病毒核酸发生交叉反应。

图2 检测CyHV-2的RAA-LFD方法的特异性

3.3 灵敏度试验

采用倍比稀释的标准质粒作为模板,比较RAALFD方法与常规PCR的敏感性。结果显示,本实验建立的RAA-LFD方法最低检出限为8×100拷贝/μL(图 3a),普通 PCR 的检出限仅为 8×101拷贝/μL(图3b),表明本研究建立的RAA-LFD方法敏感性高于普通PCR。

图3 检测CyHV-2的RAA-LFD方法的敏感性

3.4 临床样品检测

利用所建立的RAA-LFD方法与PCR方法分别检测疑似病例45份。检测结果显示RAA-LFD检测出阳性样品22份,阴性样品23份;普通PCR检测出阳性样品20份,阴性样品25份。2种方法的阳性符合率为95%,表明本研究建立的RAA-LFD方法可用于CyHV-2的现场检测。

4 讨论

疱疹病毒的特点之一是潜伏感染。在CyHV-2感染实验的第151天后,日本学者用PCR方法在5尾表面健康实验鱼体内检测到4尾鱼是CyHV-2阳性[16]。也有学者对18个渔场中的健康金鱼进行定量PCR检测,14个渔场的样品是CyHV-2阳性[17]。潜伏感染给CyHV-2的确诊带来难度。尽早发现病毒感染,尽快采取积极的防控措施,是降低因CyHV-2感染发病而造成鱼类死亡的关键环节,也是避免引入潜伏感染苗种的重要保障。

现有的鱼类细胞对CyHV-2敏感性低,细胞培养方法在建立更加敏感而稳定的细胞系后才能被广泛使用[18]。目前,检测 CyHV-2最普遍有效的方法是PCR扩增技术,包括普通PCR技术、实时荧光定量PCR技术、LAMP技术等。Waltzek等[19]基于CyHV-2的解旋酶基因建立了常规PCR,该方法具有较高的特异性和敏感性,针对构建的质粒和患病金鱼肾脾组织DNA抽提液的分析灵敏度分别为78拷贝/μL和84 拷贝/μL,与普通 PCR 的检出限(8×101拷贝/μL)一致。

RAA是一种借助于重组酶、聚合酶和单链结合蛋白的新型等温扩增技术。与其他DNA扩增技术相比,RAA不需要特殊设备即可在更短时间内和较低温度下将目的DNA扩增至可检测水平。LFD是不需昂贵复杂仪器,可操作性高的可视化检测工具。本研究联合2种技术,按照RAA引物原则设计引物及探针,通过引物筛选、灵敏度和特异性实验、临床样品检测,建立了一种针对CyHV-2的RAA-LFD检测方法。该检测方法在37℃恒温下反应10 min,即可实现对CyHV-2目的基因片段的有效扩增,操作简便,并与其他常见水生动物疫病病原核酸无交叉反应;RAA扩增产物直接用LFD肉眼观察,最低检测限为8拷贝/μL,敏感性比普通PCR高10倍。对45份疑似病例进行检测,2种方法符合率可达到95%,本研究建立的RAA-LFD方法可用于CyHV-2的现场检测。

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