重组聚合酶等温扩增-侧流层析试纸条检测技术在诊断病原微生物中的应用研究进展

重组聚合酶等温扩增(RPA)技术是新开发的具有高灵敏度、高特异性的等温扩增技术,将RPA与侧流层析试纸条检测(LFS)技术相结合,可快速鉴别目的基因。迄今为止,RPA-LFS技术已广泛运用于医药、食品、植物学等领域。本文将对RPA-LFS技术在病原微生物中的诊断进行综述,为实现病原微生物的即时诊断提供参考。

简单异尖线虫重组酶聚合酶等温扩增检测方法的建立

为建立基于重组酶聚合酶等温扩增(RPA)技术的简单异尖线虫检测方法,本研究根据简单异尖线虫rDNA的ITS2基因序列设计特异引物,建立了简单异尖线虫的RPA检测方法。通过对反应体系的优化确定最优反应温度为40℃和最优反应时间为25 min。特异性检测结果显示,本研究建立的简单异尖线虫RPA检测方法与典型异尖线虫、抹香鲸异尖线虫、宫脂线虫、伪地新线虫和对盲囊线虫无交叉反应;该方法对简单异尖线虫基因组DNA最低检出限为10 pg/μL;人工污染检测结果表明,该方法能在100 g鲈鱼肉中检出单条简单异尖虫的混入污染,应用效果良好。因此,本研究所建立的简单异尖线虫RPA检测方法特异性强、灵敏度高、反应快速、无需昂贵设备,可应用于基层单位和现场快速检测。

重组酶聚合酶等温扩增和重组酶介导扩增技术在兽医领域的应用

近年来,随着畜牧兽医行业的发展和人民卫生水平的提高,核酸检测起着越来越重要的作用,即时检测在兽医实践中的需求十分迫切。重组酶聚合酶等温扩增(RPA)和重组酶介导扩增技术(RAA)是近年发展起来的核酸恒温扩增技术,可与侧向流层析等多种技术相结合,实现恒定温度下的快速检测。相对于PCR等传统方法,RPA和RAA具有操作简单快速、不易交叉污染、不需要大型仪器、结果判定简单明确、利于基层应用的优点,因而在兽医领域得到了广泛应用。该文对RPA和RAA技术的发展和在兽医领域的应用进行了综述。

等温扩增技术在水产品寄生虫检测中的应用研究进展

水产品中寄生虫可引起食源性疾病,已成为影响食品安全的重要因素之一。近年来,基于传统分子生物学发展而来的等温扩增技术以其恒温、高效、耗时短、不过度依赖设备和仪器等优点,逐渐应用于分子诊断和疾病检测。该文在介绍等温扩增技术原理与特点的基础上,综述了其在水产品中寄生虫检测方面的应用研究进展,提出存在问题与解决办法,并展望了等温扩增技术的应用前景,以期为快检技术在水产品质量安全控制技术中的研究开发提供理论参考。

重组酶聚合酶等温扩增技术在食品安全检测领域的应用

重组酶聚合酶等温扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)是一种新型核酸等温扩增技术。该技术相对于PCR等其他核酸体外扩增技术具有灵敏度高、特异性强、检测时间短、操作简便等特点。RPA技术在常温下即可进行等温扩增,其最适温度在37~42℃,RPA技术可在简单设备甚至恶劣环境对核酸的进行快速扩增,结合侧流层析技术荧光检测装置可对检测结果进行定性定量分析。文章综述了RPA技术的原理,操作条件及其在食源性病毒、食源性致病菌、动物源性检测及转基因食品检测等方面的应用,为该技术进行更加深入和广泛的研究提供参考。

重组酶聚合酶等温扩增技术在食源性致病菌检测中的应用

食品安全是人类面对的重大问题,对食源性致病菌的检测也一直是各种研究关注的重点。基于聚合酶链式扩增(PCR)核酸检测方法虽然已克服传统微生物培养耗时长、准确度不高等缺点,成为目前应用最广的致病菌检测方法,但由于需要精确温度控制大大限制了其在现场检测中的应用。重组酶聚合酶等温扩增技术(RPA),作为一种新兴等温扩增技术,在近十年来发展迅速。该技术打破PCR的壁垒,弥补热循环、需要昂贵仪器等不足,更加适用于资源有限的现场检测。本文总结了重组酶聚合酶等温扩增(RPA)反应机理、引物及探针的设计方法,全面论述RPA在食源性致病菌检测中的应用,概述RPA发展的热点问题并对RPA技术未来发展方向进行展望。

单核细胞增生李斯特菌重组酶聚合酶恒温扩增快速检测方法的建立

为建立基于重组酶聚合酶等温扩增(RPA)技术的单核细胞增生李斯特菌快速检测方法,本研究针对单增李斯特菌的基因组序列设计特异性引物,通过对反应体系的优化确定最佳反应温度为42℃和最佳反应时间为15 min。特异性试验结果显示:本研究建立的RPA方法与伊氏李斯特菌、无害李斯特菌、斯氏李斯特菌、格氏李斯特菌、肠致病性大肠埃希菌O157、沙门氏菌、蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌均无交叉反应;敏感性试验结果显示:该方法对单增李斯特菌基因组DNA和菌液的最低检出限分别为3×102拷贝/μL和103 cfu/mL。利用本研究建立的RPA快速检测方法分别对50份人工污染的牛奶、牛肉和鱼肉样品进行检测,并与荧光定量PCR检测结果进行对比,结果一致。本研究建立的单增李斯特菌RPA检测方法具有反应快速、灵敏度高、特异性强、操作简便的特点,适用于基层实验室和现场快速检测。

重组酶等温扩增试纸条快速检测阪崎克罗诺杆菌

将重组酶聚合酶等温扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)与免疫层析试纸条(lateral flowstrip,LF)相结合,建立一种阪崎克罗诺杆菌快速检测方法(RPA-LF)。将引物分别用生物素和地高辛修饰后进行RPA,产生生物素和地高辛标记的双链DNA产物,扩增产物与胶体金标记的地高辛抗体及试纸条上固定的链霉亲和素发生特异性结合,最终在试纸条上呈现肉眼可见的结果。灵敏度分析结果显示,该方法对纯培养目标菌的检测限为1.7×102 CFU/mL,特异性分析结果显示RPA-LF方法与其他常见病原菌无交叉反应。利用人工污染的食物样品评估RPA-LF检测效果,结果显示不同样品增菌4 h或6 h后,检测限达到1.7×100 CFU/g。利用20 种实际样品作为检测对象、利用国标方法作为对照,评估方法的检测效果,结果显示本研究所建立的方法与国家标准检测方法获得一致的检测结果。

重组酶聚合酶恒温扩增结合乳胶微球试纸条快速检测金黄色葡萄球菌

通过建立一种将重组酶聚合酶恒温扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)与乳胶微球试纸条(latex microsphere test strips,LMTS)相结合的方法,快速检测金黄色葡萄球菌。根据金黄色葡萄球菌保守区序列(nuc)设计特异性引物,经RPA扩增后用LMTS检测,确定RPA-LMTS检测金黄色葡萄球菌的灵敏度和特异性。灵敏度结果显示RPA-LMTS检测限为500 fg DNA和1.2×101 CFU/mL纯菌液;特异性结果表明与沙门氏菌、大肠杆菌O157∶H7、志贺氏菌、产气肠杆菌和单增李斯特菌无交叉反应,特异性良好;用食物样品评估RPA-LMTS检测效果,结果显示经过增菌3小时后,RPA-LMTS可检测1.2×100 CFU/mL(g)的金黄色葡萄球菌。

副溶血弧菌重组酶聚合酶扩增快速检测方法的建立及初步应用

为建立副溶血弧菌快速检测方法,本研究以副溶血弧菌不耐热溶血素(tlh)基因作为靶序列设计特异性引物,经反应条件优化建立了检测副溶血弧菌的重组酶聚合酶扩增(RPA)方法。优化试验结果显示该方法在37℃和35 min条件下检测效果最佳;特异性试验结果显示,该方法除对副溶血弧菌的检测结果为阳性外,对其余8种常见的弧菌检测结果均为阴性,特异性较强;敏感性试验结果显示,该RPA方法对副溶血弧菌的检出限为104cfu/mL,敏感性较高。利用建立的RPA检测方法、培养法及普通PCR方法同时对采集的48份海鲜样品进行检测,结果显示:该RPA方法能够对临床样品快速检测,并且检测结果与国家标准培养法及普通PCR方法的符合率为100%,能够满足临床样品的检测需求。本研究建立了一种检测副溶血弧菌的方法,该方法具有反应快速、特异性强、敏感性高等特点,为副溶血弧菌的快速检测奠定基础。

基于CRISPR Cas12a的等温核酸检测技术用于新型隐球菌高敏诊断的临床研究

目的:构建基于CRISPR Cas12a的高敏等温核酸检测方法,并评估其在支气管肺泡灌洗液及脑脊液中对于新型隐球菌的诊断能力。方法:利用NCBI Blast确定新型隐球菌保守序列,针对保守序列,设计等温重组酶聚合酶扩增引物及crRNA序列。利用新型隐球菌标准菌株及其他菌株(白念珠菌、热带念珠菌、光滑念珠菌、近平滑念珠菌、金黄色葡萄球菌、脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌),提取其核酸,以评估方法的特异性及最低检测限。进一步收集临床确诊的10例肺部及10例中枢神经系统新型隐球菌感染患者的支气管肺泡灌洗液及脑脊液,以评估本研究构建的核酸诊断方法的临床检测性能。结果:共设计6组引物及crRNA组合,经筛选得到1组最佳组合。本研究构建的检测方法特异性高(与7种其他类型菌株无交叉反应),最低检测限达到5 copies/μL,整个检测流程速度快(在1 h内完成)。针对10例支气管肺泡灌洗液及10例脑脊液临床标本的阳性检出率均为100%。结论:本研究构建的新型核酸检测方法,具有高度的特异性和良好的检测限,在临床标本检测中同样具有优良检测性能,具备了较强的临床新型隐球菌核酸检测的应用潜力。

多重组等温聚合酶快速扩增技术在新冠病毒检测中的应用

目的探讨多重组等温聚合酶快速扩增技术(MIRPA)在新冠病毒检测中的应用价值。方法从GenBank数据库下载新冠病毒基因核苷酸序列,选取保守区域ORF1ab基因作为扩增对象,设计MIRPA检测的特异性引物。通过引物筛选、反应体系优化,建立检测新冠病毒的MIRPA方法,用建立的MIRPA方法检测人类冠状病毒OC43(HCoVOC43)、HCoV-229E、流感病毒B型(FluB)阳性咽拭子样本,评估其特异性;和实时荧光定量PCR检测结果比较,评估其准确度。结果针对新冠病毒ORF1ab基因序列设计合成引物和探针,建立MIRPA检测体系。用优化的MIRPA体系检测新冠病毒阳性参考品均为阳性,HCoV-OC43、HCoV-229E、FluB均为阴性;MIRPA方法的灵敏度为100拷贝/ml;和实时荧光定量方法的检测结果符合率达100.00%。结论建立的MIRPA方法检测新冠病毒的特异性强、灵敏度高,结果准确可靠,具有重要的经济和社会价值。

荧光重组酶聚合酶扩增/CRISPR-Cas12a快速检测恶性疟原虫方法的建立与初步评价

目的建立一种基于重组酶聚合酶扩增(recombinase-aided amplification,RAA)和CRISPR-Cas12a系统的荧光快速检测恶性疟原虫方法,并对其检测效能进行初步评价。方法选择恶性疟原虫18S核糖体RNA(rRNA)基因为靶序列,设计和合成3组RAA引物及CRISPR来源RNA(crRNA),选择最佳组合并优化反应条件,建立荧光RAA/CRISPRCas12a检测方法。构建包括靶标区的恶性疟原虫3D7株18S rRNA基因质粒,将质粒浓度分别稀释成1000、100、10、1拷贝数/μL进行荧光RAA/CRISPR-Cas12a反应,评价荧光RAA/CRISPR-Cas12a法检测敏感度;分别以间日疟原虫、三日疟原虫、卵形疟原虫、乙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒、梅毒螺旋体基因组DNA为模板,进行荧光RAA/CRISPR-Cas12a反应,评价荧光RAA/CRISPR-Cas12a法检测特异度。分别采用荧光RAA/CRISPR-Cas12a法和巢式PCR法对50份疟疾临床样本进行检测,比较两种方法检测一致性。体外培养恶性疟原虫3D7株,经培养后获得的培养物采用健康人O型红细胞悬液稀释成1000、500、200、50、10个/μL等不同虫密度血液样本,以荧光RAA/CRISPR-Cas12a法进行检测,评价检测效果。结果选择Pf-F3/Pf-R3/crRNA2作为引物组合、2.5μL作为B buffer添加量、40 min作为RAA反应时间和37℃作为CRISPR-Cas12a反应温度建立荧光RAA/CRISPR-Cas12a法,其可检出浓度为1拷贝数/μL的含恶性疟原虫3D7株18S rRNA基因的质粒;该法检测恶性疟原虫可见荧光信号,但检测卵形疟原虫、三日疟原虫、间日疟原虫及阴性对照均无荧光信号,且与梅毒螺旋体、人类免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒等其他病原体亦无交叉反应。采用荧光RAA/CRISPRCas12a法和巢式PCR法分别检测50份疟疾临床样本,两种方法检测结果完全一致(kappa值=1.0,P<0.001)。恶性疟原虫3D7株经6d体外培养,获得10 mL培养物,采用荧光RAA/CRISPR-Cas12a法检测稀释后的临床样本,得到最低检测限为50个疟原虫/μL。结论荧光RAA/CRISPR-Cas12a法检测恶性疟原虫快速、敏感、特异,有望用于恶性疟原虫快速检测和风险监测。

重组酶聚合酶等温扩增快速检测结核分枝杆菌

目的建立一种基于重组酶聚合酶介导的等温扩增技术(RPA)快速检测结核分枝杆菌的方法。方法根据结核分支杆菌基因保守序列设计的2对引物和特异性寡核苷酸探针,以结核分枝杆菌阳性菌株和其他5种非结核分枝杆菌基因组DNA为模板,考察该方法的检测灵敏度和特异性。结果 RPA快速检测结核分枝杆菌方法仅需15 min,检测灵敏度为可检出0.043 ng/μl的基因组DNA;5种非结核分支杆菌均不能扩增,特异性较高。结论本研究建立了结核分枝杆菌的RPA快速检测方法,具有快速、简单、成本较低等优点,为结核分枝杆菌的快速检测提供一个新的工具。

重组聚合酶扩增技术(RPA)定量检测淋巴细胞中的HIV-1pol基因

目的建立一种方便快捷的重组聚合酶介导等温扩增技术定量检测HIV-1 DNA的方法。方法参考文献合成1对引物,选择内参基因,用标准品扩增结果绘制标准曲线,对HIV血清学确证阳性(HIV抗体阳性)样本的淋巴细胞总DNA进行检测。结果 HIV-1 DNA标准品在10^2~10^6拷贝线性关系良好,R=0. 99,HIV血清学确证阳性病人淋巴细胞检测结果均为HIV DNA阳性。结论本研究初步建立了内标法定量快速检测淋巴细胞中HIV-1 DNA的方法,为HIV感染检测提供一个新的方法。

鳗鲡疱疹病毒基础RPA及RPA-LFD检测方法的比较

【目的】鳗鲡疱疹病毒(Anguillid herpesvirus,AngHV)是鳗鲡“脱黏败血综合征”的主要病原,对鳗鲡养殖产业造成了严重的经济损失。为达到早期预警和防止病毒扩增蔓延的目的,建立一套AngHV快速检测技术对中国鳗鲡养殖疾病防控具有重要意义。【方法】本研究根据AngHV ORF55设计了扩增引物和探针,建立了基于重组酶聚合酶等温扩增技术(RPA)的基础RPA及RPA侧向流层析试纸条法(RPA-LFD)检测方法,探究了不同时间和温度对基础RPA和RPA-LFD扩增效果的影响,并比较了2种方法的灵敏度、特异性和临床应用效果。【结果】本研究建立的AngHV基础RPA及RPA-LFD快速检测方法扩增产物大小为394 bp;2种检测方法都仅需20~40 min即可完成检测过程;温度的变化对检测方法的影响不大,37~43℃范围内均能得到较好的扩增效果;2种检测方法均与鳗鲡圆环病毒(Eel circovirus)、锦鲤疱疹病毒(Koi herpesvirus)和鲤疱疹病毒(Cyprinid herpesvirus)无交叉反应,表现出良好的特异性;RPA-LFD检测方法具有更高的检测灵敏度,检出限至1.32×10^(0)copies/mL,基础RPA检出限至1.32×10^(3)copies/mL;检测实验室保存的20份鳗鲡病料DNA,2种方法检测的结果一致,阳性率均为30%,表明AngHV基础RPA和RPALFD检测方法均具有良好的临床应用潜力。【结论】AngHV基础RPA和RPA-LFD检测方法十分适用于基层科研单位、鳗鲡产品加工场及养殖场的病毒检测,丰富了AngHV检测手段的可选性。

禽呼肠孤病毒RT-RPA-LFD快速检测方法的研发

禽呼肠孤病毒(avian reovirus,ARV)主要感染鸡和火鸡,引起关节炎、腱鞘炎等症状。为满足疾病早期快速诊断的需求,建立一套应用重组聚合酶核酸等温扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)检测ARV的方法,使用侧向流动免疫试纸条(lateral flow dipstick,LFD)观测结果。首先针对ARV较为保守的片段M1基因设计数套引物,使用普通RT-PCR筛选出一套无非特异条带、敏感性优良的引物组建立ARV RT-RPA-LFD反应体系,优化探针浓度和反应温度,使用建立的反应体系进行特异性和敏感性试验,最后以最低检测模板浓度优化反应时间。结果显示,建立的ARV RT-RPA-LFD反应体系在探针工作浓度为0.12 mmol/L,37℃条件下反应20 min,可最低检测到1.5×10^(1)copies/反应的ARV RNA,并且不与其他常见禽病原体核酸发生反应。使用建立的方法检测40份临床病料,发现有3份ARV阳性,与之前本实验室建立的二重qRT-PCR检测结果一致。结果表明,本研究建立的ARV RT-RPA-LFD检测方法,具有快速、特异,不需要大型复杂仪器,可直观观测结果的优势,为基层兽医实验室和兽医现场检测提供了技术参考。

重大活动食品安全保障中沙门氏菌现场检测方法的建立

目的针对重大活动食品安全保障工作对于现场检测的时间短和设备简单的要求及供应食品的类型,建立经加热处理和未经加热处理食品的沙门氏菌检测方法。方法将重组酶聚合酶等温扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)与侧流免疫层析法(lateral flow immunoassay,LFS)结合,建立RPA-LFS方法对切片水果样品进行检测,再加上叠氮溴化丙锭(propidium monoazide,PMA)处理,建立PMA-RPA-LFS方法,对熟肉制品进行检测。并通过检测人工污染样品及实际样品验证方法的适用性。结果RPA-LFS的沙门氏菌纯菌检出限为2.0×10^(1)CFU/mL,新鲜水果基质检出限为2.0×10^(1)CFU/g。对人工污染样品和实际样品的检测结果与GB4789.4—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》方法的结果一致。PMA-RPA-LFS的PMA处理方法为0.1%脱氧胆酸钠37℃处理20 min,加入10μg/mL PMA,室温避光孵育10 min,曝光15 min。PMA-RPA-LFS方法的纯菌检出限为2.0×102CFU/mL,同时可抑制浓度为105CFU/mL的死菌的扩增。对人工污染样品和实际样品的检测结果与GB4789.4—2016方法的结果一致。结论本研究建立的PMA-RPA-LFS能区分沙门氏菌死菌和活菌,适用于经加热处理的食品的检测。RPA-LFS与PMA-RPA-LFS结合使用,能更好地满足不同类型食品类别的检测需求,为重大活动食品安全保障工作中致病菌检测的研究积累数据。

基于双重CRISPR-Cas12a的新型冠状病毒核酸胶体金检测试纸条的研制

目的为实现快速检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2),干预和防止病毒的传播,研制一种基于双重CRISPR-Cas12a的SARS-CoV-2核酸胶体金快速检测试纸条。方法通过设计基于ORF1ab和N基因靶序列内的正反两个依赖原间隔邻近基序(PAM)位点crRNAs,将恒温扩增技术与CRISPR-Cas12a检测相结合,并结合侧向层析试纸条技术,实现对SARS-CoV-2 ORF1ab和N基因同时扩增与双重CRISPR的可视化检测。结果检测试纸条可在37℃条件下20 min内取得结果,具有较好的灵敏度、特异度及热稳定性。对SARS-CoV-2假病毒的检测灵敏度为250 copy/mL,检测16种其他呼吸道病原体均无交叉反应,在37℃条件下存放8 d仍然具有较好检测效果。临床研究显示,检测SARS-CoV-2总符合率为95.00%(57/60)。结论基于双重CRISPR-Cas12a的SARS-CoV-2核酸胶体金快速检测试纸条提高检测效率和准确度的同时降低了成本,可用于SARS-CoV-2的现场快速检测。

基于侧向流免疫的单增李斯特氏菌检测方法的建立

传统微生物方法以及实时荧光聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)方法都不能完全满足重大活动食品安全保障工作中现场检测的要求,因此研究将重组酶聚合酶等温扩增(Recombinant polymerase isothermal amplification,RPA)与侧向流免疫试纸(Lateral flow immunoassay,LFS)技术结合用于检测单增李斯特氏菌。RPA-LFS方法在纯菌、人工污染熟肉制品和新鲜水果中的检出限分别为3.0×10^(1)、3.0×10^(1)CFU/g和3.0×10^(2)CFU/g。结合叠氮溴化丙啶(Propidium monoazide,PMA)处理,建立了检测活菌的PMA-RPA-LFS检测方法,该方法可以抑制10^(4)CFU/mL浓度水平的死菌的扩增。将2种方法和GB 4789.10—2016用于人工污染和实际样品的检测,结果发现PMARPA-LFS可减少死菌带来的假阳性。建立的方法分别适用于未经或经热处理的食品。该研究为不同类型食品提供不同的检测方法选择,同时为重大活动食品安全保障工作中致病菌的检测提供了新思路。