王 吉,衛(wèi) 禮,付 瑞,李曉波,王淑菁,鞏薇,岳秉飛,賀爭鳴
(中國食品藥品檢定研究院 國家實(shí)驗(yàn)動物微生物遺傳檢測中心,北京 100050)
貓皰疹病毒I型(feline herpesvirus 1,F(xiàn)HV-1)又叫貓鼻氣管炎病毒(feline rhinotracheitis virus),屬皰疹病毒科,是有囊膜的雙鏈DNA病毒。病毒直徑約為128 nm~168 nm,能在貓胚腎、肺以及睪丸細(xì)胞培養(yǎng)物內(nèi)良好增值和傳代。該病毒能致發(fā)貓鼻氣管炎病,貓是本病唯一的自然宿主,病貓是主要傳染源,通過直接接觸傳播[1-2]。主要侵害仔貓,感染貓癥狀嚴(yán)重時(shí),出現(xiàn)體溫升高,明顯的上呼吸道感染[1-4].貓鼻氣管炎發(fā)病率可達(dá)100%,死亡率可達(dá)50%。病毒在病貓的鼻、咽喉、氣管和支氣管以及舌、結(jié)膜等的部位增殖。該病最早從美國發(fā)現(xiàn),隨后在拿大、英國、荷蘭、瑞士、匈牙利、越南等地發(fā)現(xiàn)和流行,我國已多次發(fā)現(xiàn)可疑病例,并分離到病毒[3-6]。
貓作為實(shí)驗(yàn)動物在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等研究領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,在某些試驗(yàn)中,如降壓實(shí)驗(yàn)、作為弱視動物模型及高眼壓動物模型等具有不可替代的作用[7-9],目前在實(shí)驗(yàn)動物國家標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)中,均沒有對實(shí)驗(yàn)用貓的檢測要求及相關(guān)規(guī)定[10]。
本實(shí)驗(yàn)旨在建立特異、敏感、快速、定量準(zhǔn)確的FHV-1實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法,通過分子生物學(xué)手段,開展對貓攜帶FHV-1核酸的檢測。對今后開展實(shí)驗(yàn)用貓的檢測工作及實(shí)驗(yàn)貓標(biāo)準(zhǔn)化研究具有積極的促進(jìn)作用,同時(shí)通過對貓皰疹病毒攜帶情況的檢測,為貓質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考依據(jù)。
貓皰疹病毒I型(FHV-1)、貓細(xì)小病毒 (又稱貓泛白細(xì)胞減少癥)(feline panleukopenia virus, FPV):購自美國ATCC公司,編號分別為(VR-636、VR-652);單純皰疹病毒I型(herpes simplex virus 1,HSV-1)、犬皰疹病毒(canine herpesvirus ,CHV)、豬偽狂犬病毒(porcine pseudorabies virus,PRV):由中國食品藥品檢定研究院 實(shí)驗(yàn)動物質(zhì)量檢測室提供;pGEM-T Easy-pol質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品:委托寶生物工程(大連)有限公司合成;pGEM T Easy質(zhì)粒(Promega公司):寶生物工程(大連)有限公司;33只貓的48份樣品(眼分泌物、鼻分泌物、眼和鼻分泌物)來源于國內(nèi)7個(gè)單位。
DNA快速提取試劑盒購自德國Qiagen公司;Taq HS酶、脫氧核糖核苷三磷酸(deoxy-ribonucleoside triphosphate,dNTP)、10× PCR buffer、100 bp DNA marker均購自寶生物工程(大連)有限公司;pGEM-T Easy-pol質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品:委托寶生物工程(大連)有限公司合成;pGEM T Easy質(zhì)粒(Promega公司):寶生物工程(大連)有限公司;10× Q-PCR MIX:美國ABI公司。PCR儀:美國Bio-Rad公司MyCycler;核酸瓊脂糖凝膠電泳儀:美國Bio-Rad公司PwerPac Basic;凝膠成像分析儀:美國 Kodak公司 GL212Pro;熒光定量PCR儀:美國ABI公司7500 Fast Real-Time PCR System.。
設(shè)計(jì)1對擴(kuò)增TK基因保守區(qū)域的引物:P-1F:ATACTGTCCGCATTTACATAGA;P-1R:CGGTTCTTGAGCGTCCC。擴(kuò)增片段長531 bp (66442~66972 nt)。該片段包含了探針及其引物所要擴(kuò)增和檢測的片段。將該產(chǎn)物純化后連接到pGEM-T Easy載體,并進(jìn)行克隆。陽性克隆通過測序進(jìn)行鑒定。培養(yǎng)陽性克隆菌并提取質(zhì)粒,用核酸蛋白分析儀測定A260nm和A280nm,并計(jì)算提取的質(zhì)粒含量,質(zhì)粒置-20℃保存?zhèn)溆肹11,12]。
將不同株FHV-1病毒序列進(jìn)行比對,選擇TK基因(序列號:FJ478159)保守區(qū)域[6、11],采用ABI PrimerExpress 3.0實(shí)時(shí)熒光定量PCR引物設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)合成TaqMan探針及引物。探針的熒光標(biāo)記選擇FAM(5’端)作為報(bào)告發(fā)光基團(tuán), NFQ(3’端)為淬滅基團(tuán),探針和引物由美國ABI公司合成。序列如下(表1):
表1 用于擴(kuò)增TK基因的引物與TaqMan探針序列
通過優(yōu)化在熒光定量PCR反應(yīng)體系中使用的探針、引物、10× Q-PCR MIX濃度,確定最佳反應(yīng)體系為10× Q-PCR MIX 10 μL,探針+引物1 μL, DNA 1 μL,補(bǔ)水至20 μL。確定最佳反應(yīng)條件為:50℃保持2 min;然后95℃預(yù)變性10 min;最后95℃ 15 s,60℃ 1 min,共40個(gè)循環(huán),在每個(gè)循環(huán)的延伸結(jié)束時(shí)進(jìn)行熒光信號檢測。在96孔板中按以下體系加樣,每個(gè)樣品做三個(gè)重復(fù)。
用含有目的片段的質(zhì)粒pGEM-T Easy-pol作為標(biāo)準(zhǔn)品,根據(jù)公式copies/μL=(6.02 × 1023)×(ng/μL × 10-9)/(DNA length × 660),算出質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品拷貝數(shù)。將其稀釋為109copies~100copies,作為模板進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng),建立標(biāo)準(zhǔn)曲線[12,13]。
Query:測序結(jié)果;sbjct:FHV-1文獻(xiàn)序列
設(shè)定FHV-1、FPV、HSV-1、CHV、PRV及CRFK陰性對照,檢測FHV-1實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法的特異性;用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法對105copies/μL、104copies/μL、103copies/μL 3個(gè)不同濃度陽性標(biāo)準(zhǔn)品,分3個(gè)不同時(shí)間重復(fù)檢測3次,計(jì)算批間變異系數(shù),評價(jià)本方法的重復(fù)性和穩(wěn)定性。
取109~100copies標(biāo)準(zhǔn)品,進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測,每個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)品各做3個(gè)復(fù)孔。所能檢測的最小濃度梯度的循環(huán)閾值(CT)≥35,拷貝數(shù)(copies)≥10時(shí),此濃度為方法的檢測靈敏度。
實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測,48份樣品分2次檢測,第1次檢測b1~b15,第2次檢測y1~y15、yb56、yb64、yb65、x16、x18、x19、x24、x28、x29、x38、x40、x41、x44、x46、x47、x56、x57、x63。每次設(shè)107~103copies標(biāo)準(zhǔn)品和CRFK細(xì)胞陰性對照。標(biāo)準(zhǔn)品、陰性對照及樣品均做3個(gè)重復(fù)。
判斷標(biāo)準(zhǔn)的制定:建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)Slope在-3~-3.5之間、R2大于0.99、Eff%在90%-110%之間,實(shí)驗(yàn)成立可用于定量檢測。
樣品循環(huán)閾值(CT)≥35,同時(shí)拷貝數(shù)(copies)≥10,判定該樣品檢測結(jié)果為陽性;循環(huán)閾值(CT)≥35、拷貝數(shù)(copies)<10,或者循環(huán)閾值(CT) <35、拷貝數(shù)(copies)≥10,或者循環(huán)閾值(CT) <35、拷貝數(shù)(Copies)<10,此樣品超出檢測限,不能確定被檢樣品是陽性樣品,結(jié)果判為陰性[12,13]。
陽性克隆經(jīng)測序進(jìn)行鑒定,測序結(jié)果與GenBank中FHV-1標(biāo)準(zhǔn)株核苷酸序列進(jìn)行比對,其同源性均為100%,見圖1。說明成功制備了陽性質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品,可作為熒光定量PCR檢測的標(biāo)準(zhǔn)對照品。
經(jīng)拷貝數(shù)計(jì)算公式copies/μL=(6.02 × 1023)×(ng/μL × 10-9)/(DNA length × 660)計(jì)算,質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品原濃度為2.55× 1011copies/μL。
對引物及探針濃度進(jìn)行優(yōu)化后,得到FHV-1擴(kuò)增曲線結(jié)果如圖2。FHV-1的循環(huán)閾值CT值為14.023,拷貝數(shù)為2.597×107copies/μL。
用含有目的片段的質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品,分別設(shè)為1.0×109、1.0×108、1.0×107、1.0×106、1.0×105、1.0×104、1.0×103、1.0×102copies/μL,作為模板進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR反應(yīng),擴(kuò)增曲線如圖3。擴(kuò)增曲線各稀釋梯度間距均勻,線性范圍1個(gè)log(1×102~1×109拷貝),標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)Slope為3.23(在-3~-3.5之間),R2值為0.997(>0.99)說明相關(guān)性高,定量結(jié)果有效,擴(kuò)增效率Eff為103.418%(90%~110%之間)。標(biāo)準(zhǔn)品及待測樣本三個(gè)重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)差(CTSD值)均小于0.232,說明定量結(jié)果精密度高,具有很好的重復(fù)性。建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍,可用于定量檢測。
圖2 FHV-1Q-PCR擴(kuò)增曲線
圖3 109~102 copies標(biāo)準(zhǔn)品擴(kuò)增曲線
2.3.1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法特異性檢測:分別以FHV-1、FPV、HSV-1、CHV、PRV及CRFK細(xì)胞為模板進(jìn)行檢測,結(jié)果如圖4所示,可以看出以FPV、HSV-1、CHV、PRV為模板,擴(kuò)增曲線均為直線無擴(kuò)增,陰性對照CRFK細(xì)胞也為直線無擴(kuò)增,而以FHV-1為模板擴(kuò)增曲線明顯。說明建立的熒光定量PCR檢測方法具有良好的特異性。
2.3.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法重復(fù)性和穩(wěn)定性檢測結(jié)果:起始濃度分別為1×105copies/μL、1×104copies/μL、1×103copies/μL的標(biāo)準(zhǔn)品的最終實(shí)測值的均值分別為0.991×103、1.060×104、1.005×105copies/μL,對應(yīng)CTSD值及CV值分別為見表2。3個(gè)濃度梯度3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)Ct值的變異系數(shù)(CV)均小于5%,表明方法重復(fù)性、穩(wěn)定性良好。
1:FHV-1;2-6: FPV、HSV-1、CHV、PRV、CRFK
圖5 109~100 copies標(biāo)準(zhǔn)品的擴(kuò)增曲線
表2熒光定量PCR檢測方法的重復(fù)性和穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果
Tab.2The results of repeatability and stability test of the Q-PCR
標(biāo)準(zhǔn)品(copies/μL)standard(copies/μL)實(shí)驗(yàn)次數(shù)The number of experiment每次檢測CT均值Mean CT value of every time detection 3次檢測CT均值Mean CT value of three times detection標(biāo)準(zhǔn)差CTSD變異系數(shù)CV (%)Coefficient of variation (%)118.694105217.26418.0520.7264.0318.197122.354104221.72622.2910.5362.4322.793125.957103225.02125.8760.8173.2326.649
圖6 109~100 copies標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線
如圖5、圖6可知,擴(kuò)增曲線各稀釋梯度間距均勻,線性范圍 (1×100~1×109copies/μL),良好。標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率Slope為-3.156、相關(guān)系數(shù)R2值為0.993(>0.99),擴(kuò)增效率Eff%為107.052%(90%-110%之間)。標(biāo)準(zhǔn)品稀釋到1.0×101copies/μL時(shí)有明顯擴(kuò)增曲線,CT值為31.856,拷貝數(shù)為10.23 copies,仍在可信范圍之內(nèi); 1.0×100copies/μL時(shí)有擴(kuò)增曲線,CT值為34.705,拷貝數(shù)為1.121 copies,已超出可信范圍。所以臨界稀釋度為1.0×101時(shí),其對應(yīng)的拷貝數(shù)為10,因此最低檢測限度為10個(gè)拷貝/μL。說明建立的熒光定量PCR方法有很高的靈敏度。
圖7 1~15號貓鼻分泌物(b1~b15)擴(kuò)增曲線
將所建立的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法用于33只貓的48份樣品檢測,得到擴(kuò)增曲線如圖3-7為b1~b15擴(kuò)增曲線;圖8為y1~y15擴(kuò)增曲線;圖9為yb56、yb64、yb65、x16、x18、x19、x24、x28、x29、x38、x40、x41、x44、x46、x47、x56、x57、x63擴(kuò)增曲線。2次檢測標(biāo)準(zhǔn)品擴(kuò)增曲線分別為 圖10、圖11,標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)Slope分別為3.19、3.27(均在-3~-3.5之間),R2值分別為0.996、0.994(均>0.99),擴(kuò)增效率Eff分別為105.127%、101.639(均在90%-110%之間)。
經(jīng)過熒光定量PCR檢測b3、b4、b5、b6、b7、b8、b11~b15,y4、y5、y6、y7、y11~y15,yb56、yb64、yb65、x16、x19、x24、x28、x38、x41、x47、x56、x57、x63的循環(huán)域值(Ct值均≥35)和拷貝數(shù)(copies均≥10)均在檢測限之內(nèi),所以判定上述樣品為熒光定量檢測陽性。其他15份樣品或循環(huán)域值(CT)超出檢測限,或擴(kuò)增拷貝數(shù)小于檢測限,或同時(shí)在檢測限之外,所以均判為陰性(樣品檢測結(jié)果見表3)。48份樣品檢測結(jié)果陽性率為(33/48)68.75%,33只貓經(jīng)檢測FHV-1陽性率為(23/33)69.70%。
圖8 1~15號貓眼分泌物(y1~y15)擴(kuò)增曲線
圖9 3只貓眼鼻分泌物和15份血清擴(kuò)增曲線
圖10 第一次檢測的標(biāo)準(zhǔn)品擴(kuò)增曲線
圖11 第二次檢測的標(biāo)準(zhǔn)品擴(kuò)增曲線
貓可較好的耐受麻醉和一般手術(shù),手術(shù)時(shí)能保持正常血壓。在藥品的降壓物質(zhì)檢查中,貓作為中國藥典規(guī)定的實(shí)驗(yàn)動物[10,15],越來越多的被用于形覺波剝奪性弱視、食管病等研究[16,17]。貓作為實(shí)驗(yàn)動物,雖然應(yīng)用越來越廣泛[18-20],但國內(nèi)目前尚未見有開展貓的檢測。雖然早在1999年,蔣虹等[21]就建立過貓鼻氣管炎病毒血清學(xué)檢測方法,2011年前劉寶山、林穎、屈哲[22-24]先后建立了FHV-1 PCR檢測方法,但都沒有推廣開來,實(shí)驗(yàn)用貓到目前為止也沒有標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。目前,實(shí)驗(yàn)用貓也多是從商販或收購型飼養(yǎng)場購買,其來源混雜,遺傳、年齡、微生物和寄生蟲等攜帶情況不清,實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性差,結(jié)果隱存著未知因素的影響[15]。FHV-1是目前已知最重要的貓呼吸道疾病之一,其發(fā)病率和死亡率均較高,嚴(yán)重危害貓的健康。目前國內(nèi)還沒有開展貓皰疹病毒等貓易感病毒臨床檢測的機(jī)構(gòu),仍未見有開展實(shí)驗(yàn)用貓F(tuán)HV-1檢測的報(bào)道,國內(nèi)也沒有相關(guān)檢測試劑盒的出售。
近年來,實(shí)時(shí)熒光定量PCR (real-time fluorescent quantitative PCR, FQ-PCR) 技術(shù)以其靈敏度高、速度快、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在基因表達(dá)水平分析、突變和多態(tài)性研究、病原體的定性和定量檢測等方面得到廣泛應(yīng)用[12-14]。該方法提供了用于對FHV-1進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測的引物和TaqMan探針,以實(shí)現(xiàn)貓F(tuán)HV-1核酸的定量檢測,提高檢測的特異性和準(zhǔn)確性。
表3 熒光定量PCR方法檢測48份樣品結(jié)果
實(shí)驗(yàn)所建立的TaqMan探針實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法,以重組質(zhì)粒為標(biāo)準(zhǔn)品,擴(kuò)增曲線各稀釋梯度間距均勻,線性范圍8個(gè)log(102~109拷貝)定量范圍寬,標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)R2值均為>0.99,說明相關(guān)性高定量結(jié)果準(zhǔn)確。建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)(Slope均在-3~-3.5之間、R2均大于099、Eff%均在90%~110%之間)均在規(guī)定范圍之內(nèi),優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)特異性檢測與貓細(xì)小病毒、單純皰疹病毒1型、犬皰疹病毒及豬偽狂犬病毒均無交叉反應(yīng),證明方法特異性良好。經(jīng)靈敏度檢測,標(biāo)準(zhǔn)品稀釋到101時(shí)仍有擴(kuò)增曲線,最低可檢測到10拷貝/μL。對起始濃度分別為1×103、1×104、1×105拷貝/μL的標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行重復(fù)測定, CT值變異系數(shù)均小于5%。說明此方法具有較好的準(zhǔn)確性和重復(fù)性[12-14]。
用熒光定量PCR技術(shù)檢測FHV-1,目前在國內(nèi)尚未有報(bào)道。本研究對引物和探針的濃度及反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,建立了特異、敏感的FHV-1快速定量檢測方法。對貓的檢測結(jié)果顯示,該方法檢測的33只貓,陽性率為69.70%(23/33),明顯高于本室建立的常規(guī)PCR(陽性率63.64(21/33))檢出率。但從檢測成本考慮,熒光定量PCR檢測成本稍高于常規(guī)PCR。實(shí)驗(yàn)建立的FHV-1熒光定量PCR方法為進(jìn)一步研究FHV-1在貓群中的流行情況及對貓的感染機(jī)制及其致病機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。為實(shí)驗(yàn)用貓的質(zhì)量控制及標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了科學(xué)參考依據(jù)。
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