1、2、3型副流感病毒一管多重荧光PCR检测方法及试剂盒
技术领域
本发明涉及分子生物学检测技术领域,具体是1、2、3型副流感病毒一管多重荧光定量PCR检测方法及试剂盒。
背景技术
人类副流感病毒(Human parainfluenza virus,HPIVs)是单链RNA病毒,属于副黏病毒科。病毒表面含有溶合酶和红血球凝聚素-神经氨酸苷酶的糖蛋白刺。从血清学上,人类副流感病毒可分为4型(I型到IV型),病毒颗粒大小不一(平均直径大小在150纳米~300纳米之间),形态各异。HPIVs常常引起儿童呼吸道感染,潜伏期一般在1~7天左右,其致病性仅次于呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus pneumonia,RSV)。与RSV一样,人类副流感病毒可以造成反复发作的上呼吸道感染(如感冒和喉咙痛),它也能造成严重的反复感染的下呼吸道疾病(如肺炎、支气管炎和细支气管炎),特别是在老年人中和有免疫缺陷人群中。人类副流感病毒的四种亚型各有不同的临床和流行病学特征。I型和II型的最典型的临床特征是造成儿童喉气管支气管炎,I型是这种儿童喉气管支气管炎的主要原因,而II型次之。I型和II型均能造成其它的上呼吸道和下呼吸道疾病。III型经常导致肺炎和细支气管炎。IV型则较少有报道引起严重的疾病。
副流感病毒是通过与感染者近距离密切接触或接触了污染物而传播的。但具有传染性的物质接触了人的眼睛、口腔或鼻子里的粘膜后就会发生感染,或通过吸入由于喷嚏和咳嗽产生的呼吸道分泌物的飞沫而感染。血清学监测表示,5岁及以上儿童有90%以上有抗人类副流感病毒III型的抗体,有大约75%有抗人类副流感病毒I型和II型的抗体。
鉴于人类副流感病毒所造成的严重呼吸道疾病,特别是在儿童中,这就需要医疗机构提供准确快速灵敏的检测方法,快速诊断治疗,以达到控制疾病防止其流行的目的。目前,副流感病毒的诊断方法主要有以下几种:(1)病毒的培养分离;(2)血清学检测特异IgG及IgM;(3)RT-PCR方法及荧光定量PCR方法。前两种方法都是早期开发的经典方法,PCR方法是针对病原体核酸的检测方法,克服了前面两种方法中存在的周期长、灵敏度不高的问题,特别是荧光定量PCR方法的引进,解决了PCR方法容易产生假阳性的问题,使其得到了快速的发展,该方法具有高特异性、高灵敏度、周期短、操作简单、成本较低等多种优点。
但目前开发的副流感病毒分型试剂基本上都为单重荧光定量PCR检测试剂,不能对人副流感病毒1、2、3型(PIV-1、2、3)进行同时检测;如要同时检测,也需要分别在三管中进行,其操作繁琐、费时耗力。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明的目的之一是提供一种人副流感病毒1、2、3型的一管多重荧光PCR检测方法,以改进目前现有方法,从而使检测达到灵敏、快速、准确、节约材料和试剂的目的。
本发明的1、2、3型副流感病毒一管多重荧光PCR检测方法包括样品核酸的制备和多重PCR扩增步骤,其中,多重PCR扩增步骤中采用了序列如下所示的引物(见序列表SEQ ID NO:1-6所示序列):
P1F:TGTAGGAAGTGGGATAAAGATTGAAA;
P1R:GTGTCGCCTTGGAGCGGAGTT;
P2F:AAGTGACAACCAGCAGAGATTCAA;
P2R:TGTTGGAACTCTTCACTGCTCATAC;
P3F:CAACCATATGCTGCGCTATACC;
P3R:CAAGACCTCCATATCCGAGAAATATT。
其中,引物P1F和P1R用来检测1型副流感病毒,我们称之为PIV-1组引物;引物P2F和P2R用来检测2型副流感病毒,本发明中称之为PIV-2组引物;引物P3F和P3R用来检测3型副流感病毒,我们称之为PIV-3组引物。
上述方法中,还采用了序列如下所示的探针(见序列表SEQ ID NO:7-9所示序列):
P1P:TACACTCGTTTTCCTAGGGTACGGTGGCTT;
P2P:CCCCCCATACCGCAAAGAACATCA;
P3P:ATCTGTTGGACCAGGGATATACTACAAAGGCAA。
优选的,上述探针的荧光标记具体如下:
P1-FAM:FAM-TACACTCGTTTTCCTAGGGTACGGTGGCTT-BHQ;
P2-JOE:JOE-CCCCCCATACCGCAAAGAACATCA-BHQ1;
P3-TAMRA:TAMRA-ATCTGTTGGACCAGGGATATACTACAAAGGCA
A-BHQ2。
其中,P1-FAM是用来检测1型人副流感病毒的探针,P2-JOE是用来检测2型人副流感病毒的探针,P3-TAMRA是用来检测3型人副流感病毒的探针。上述三种荧光标记的探针在本发明中被称之为FAM/JOE/TAMRA多重荧光素标记探针。
本发明中采用一管多重方式检测1、2、3型副流感病毒时,将上述PIV-1、PIV-2和PIV-3组引物和三种Taqman探针混合在一个反应管中,使用‘PrimeScript一步法RT-PCR试剂盒(Ver.2)’(TAKARA‘PrimeScript One StepRT-PCR Kit Ver.2’)中的RT-PCR缓冲液进行试剂配制,其中各引物的使用量为7-15pmol,各探针的使用量为0.5-5pmol。反应总体积为25μl,其中,配制试剂体积18μl/反应,预留2μl用于添加酶混合物,预留5μl用于添加模板,该方法的反应条件为50℃30分钟,94℃2分钟,热循环为94℃10秒,55℃35秒,共40个循环。需要说明的是,本发明所说的一管多重方式包括在同一反应管内同时检测1、2、3型副流感病毒中的任意两种病毒或三种病毒。
本发明的目的之二是提供了用于1、2、3型副流感病毒PCR检测的引物和探针。引物序列选自与如下序列中的至少一种相同、相似或互补的序列(见序列表SEQ ID NO:1-6所示序列):
P1F:TGTAGGAAGTGGGATAAAGATTGAAA;
P1R:GTGTCGCCTTGGAGCGGAGTT;
P2F:AAGTGACAACCAGCAGAGATTCAA;
P2R:TGTTGGAACTCTTCACTGCTCATAC;
P3F:CAACCATATGCTGCGCTATACC;
P3R:CAAGACCTCCATATCCGAGAAATATT。
所述相似序列是指与上述序列存在个别不同的碱基,比如1-5个碱基,只要不影响扩增效果;不同的碱基表现可以为在原有序列基础上插入、缺失、替换等方式。
本发明所提供的用于副流感病毒PCR检测的探针是能与用上述引物(序列表SEQ ID NO:1-6所示序列)扩增后得到的核酸序列杂交的序列。
优选的,所述探针选自如下序列中的至少一种相同、相似或互补的序列(见序列表SEQ ID NO:7-9):
P1P:TACACTCGTTTTCCTAGGGTACGGTGGCTT;
P2P:CCCCCCATACCGCAAAGAACATCA;
P3P:ATCTGTTGGACCAGGGATATACTACAAAGGCAA。
上述探针可以根据实际情况标记不同荧光标记。
优选的,所述探针为以下荧光标记的探针中的至少一种:
P1-FAM:FAM-TACACTCGTTTTCCTAGGGTACGGTGGCTT-BHQ;
P2-JOE:JOE-CCCCCCATACCGCAAAGAACATCA-BHQ1;
P3-TAMRA:TAMRA-ATCTGTTGGACCAGGGATATACTACAAAGGCA
A-BHQ2。
本发明还提供了一种1、2、3型副流感病毒一管多重荧光PCR检测试剂盒,该试剂盒包含如下引物(见序列表SEQ ID NO:1-6):
P1F:TGTAGGAAGTGGGATAAAGATTGAAA;
P1R:GTGTCGCCTTGGAGCGGAGTT;
P2F:AAGTGACAACCAGCAGAGATTCAA;
P2R:TGTTGGAACTCTTCACTGCTCATAC;
P3F:CAACCATATGCTGCGCTATACC;
P3R:CAAGACCTCCATATCCGAGAAATATT。
该试剂盒还包含如下的荧光标记探针:
P1-FAM:FAM-TACACTCGTTTTCCTAGGGTACGGTGGCTT-BHQ;
P2-JOE:JOE-CCCCCCATACCGCAAAGAACATCA-BHQ1;
P3-TAMRA:TAMRA-ATCTGTTGGACCAGGGATATACTACAAAGGCA
A-BHQ2。
与现有技术相比,本方法采用自身设计的PIV-1/PIV-2/PIV-3特异引物及Taqman探针,使用FAM/JOE/TAMRA多重荧光素标记,实现对人副流感病毒1、2、3型的一管多重检测,具有特异性强、灵敏度高、快速、操作简单方便、节约耗材、成本低廉等多种优点,可作为人副流感病毒1、2、3型检测的试剂,用于科研及临床应用,包括对人副流感病毒的流行病学研究等方面。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,下列实施例中未提及的具体实验方法,通常按照常规实验方法进行。
实施例1:引物、探针的特异性实验
运用生物信息学和设计引物探针的生物软件对现有数据库中的人副流感病毒序列资料进行对比分析后,设计了如表1所示的引物和探针,以实现1、2、3型人副流感病毒一管多重荧光PCR检测。表1为人副流感病毒1、2、3型引物及探针序列。
表1
为验证所设计的引物和探针的特异性,首先设计单重荧光PCR反应,对引物和探针进行评估,即分别检测PIV-1、PIV-2和PIV-3三组引物探针单独检测的特异性。实验采用培养分离的阳性株进行,阳性株来源于广州呼吸疾病研究所和呼吸疾病国家重点实验。分别选择副流感1(PIV-1)、副流感2(PIV-2)、副流感3(PIV-3)、流感A(infA)、流感B(infB)、呼吸道合胞病毒(RSV)、腺病毒(ADV)、鼻病毒(HRV)、偏肺病毒(HMP)、冠状病毒(HCoV)229E和OC43、肺炎支原体(MP)、肺炎衣原体(CP)各2株。实验分别取100μl上述培养物标本,通过常规RNA/DNA提取方法,得到50μl核酸产物,使用DEPC水对核酸提取产物100倍稀释后作为模板(其中冠状病毒及偏肺病毒产物稀释10倍)。使用TAKARA‘PrimeScript One Step RT-PCR Kit Ver.2’(‘PrimeScript一步法RT-PCR试剂盒(Ver.2)’)中的RT-PCR缓冲液进行试剂配制,其中加入表1中的各条引物的量为7-15pmol,加入表1中的各条探针的量为0.5-5pmol,配制试剂体积为18μl/反应,即在八排管中分别加入18μl三种PIV的各单重反应液,预留2μl用于添加酶混合物,预留5μl用于添加模板,反应总体积为25μl;最后放置于荧光定量PCR仪中反应,反应条件如下:50℃30分钟,94℃2分钟,热循环为94℃10秒,55℃35秒,共40个循环,表2为引物探针的单重反应的特异性检测结果。
表2
样品编号 |
PIV-1(CT值) |
PIV-2(CT值) |
PIV-3(CT值) |
PIV-1 08031101 |
23..45 |
- |
- |
PIV-1 09120114 |
24.76 |
- |
- |
PIV-2 09030132 |
- |
25.01 |
- |
PIV-2 07120111 |
- |
24.12 |
- |
PIV-3 08012322 |
- |
- |
24.20 |
PIV-3 07052107 |
- |
- |
26.15 |
infA-02588 |
- |
- |
- |
infA-02145 |
- |
- |
- |
infB-01225 |
- |
- |
- |
infB-01266 |
- |
- |
- |
RSV-03211 |
- |
- |
- |
RSV-03147 |
- |
- |
- |
HMP-07214 |
- |
- |
- |
HMP-07113 |
- |
- |
- |
HRV-05101 |
- |
- |
- |
HRV-05102 |
- |
- |
- |
ADV-04130 |
- |
- |
- |
ADV-04103 |
- |
- |
- |
HCoV-229E-08001 |
- |
- |
- |
HCoV-229E-08002 |
- |
- |
- |
HCoV-OC43-09001 |
- |
- |
- |
HCoV-OC43-09002 |
- |
- |
- |
MP-m09011 |
- |
- |
- |
MP-m09031 |
- |
- |
- |
CP-c08025 |
- |
- |
- |
CP-c08012 |
- |
- |
- |
DEPC水 |
- |
- |
- |
DEPC水 |
- |
- |
- |
表2的实验结果表明,利用本发明的引物探针对阳性培养物进行对照检测筛查,所设计的引物探针特异性高,与其他常见呼吸道病原体,包括流感A、流感B、呼吸道合胞病毒、腺病毒、鼻病毒、偏肺病毒、冠状病毒229E/OC43、MP、CP等无交叉反应,PIV-1、PIV-2、PIV-3之间亦无交叉反应,检测方法特异性高。
实施例2:PIV多重检测试剂的特异性实验
多重检测试剂使用TAKARA‘PrimeScript一步法RT-PCR试剂盒(Ver.2)’(TAKARA‘PrimeScript One Step RT-PCR Kit Ver.2’)中的RT-PCR缓冲液进行试剂配制,将表1中PIV-1、2、3的引物及三种探针配制为一管反应液(M-PIV123),配制试剂体积为18μl/反应,各引物使用量在7-15pmol范围内,各探针使用量为0.5-5pmol;预留2μl用于添加酶混合物,预留5μl用于添加模板;反应总体积为25μl/反应。
分别使用单阳性模板(副流感1、副流感2或副流感3);双阳性模板(副流感1和2混合;副流感1和3混合或副流感2和3混合);三阳性模板(副流感1、2和3混合)对多重检测试剂进行实验,同时使用单重荧光PCR试剂进行对比。实验结果见表3,表3是各种模板情况下多重副流感病毒检测试剂与单重检测的对比结果表。
表3
从表3的实验数据可看出,多重检测试剂的特异性与单重相比基本没有什么差异,同时从CT值的表现来看,多重副流感病毒检测试剂与单重检测基本一致甚至优于单检试剂。
实施例3:PIV多重检测试剂的灵敏性实验
为进一步检验试剂的灵敏性,对副流感1、2、3阳性样品进行10倍梯度稀释,为稀释度1~6,分别表示PIV-1、PIV-2、PIV-3病毒稀释10~106倍,分别用多重副流感病毒检测试剂与单重检测进行对比,同时进行病毒培养检测。定量PCR实验结果见表4。病毒培养可鉴定的范围在稀释度3-稀释度4之间,灵敏度远低于单重或多重PIV定量PCR检测(数据未显示)。表4为多重及单重副流感定量PCR检测试剂对10倍梯度稀释的病毒的对比实验结果数据表。
表4
从上面的实验结果,根据其稀释的倍数分别做标准曲线,得出各自的线性相关系数(R2)都在0.99以上,线性较好,多重副流感检测试剂和单重检测试剂检测灵敏度远高于病毒培养分离,适用于PIV-1、PIV-2、PIV-3的检测。同时多重副流感检测试剂可以替代单重检测,而不影响实验结果。
实施例4:多重PIV检测试剂临床标本检测实验
使用单重和多重PIV定量PCR检测试剂同时对826份咽拭子临床标本(标本来源于广州医学院第一附属医院、广州呼吸疾病研究所、呼吸疾病国家重点实验室),检测获得PIV-1阳性4株、PIV-2阳性1株、PIV-3阳性2株。培养阳性PIV-1为3株,低于PCR检测结果,灵敏度不高,结果见下表5。表5表示826份临床呼吸道咽拭子样品使用单重和多重检测的结果:
表5
从上面的实验表明,本发明所研发的一管多重副流感1、2、3检测试剂,可以用于科研及临床工作,达到灵敏、快速、准确、节约的检测副流感1、2、3型的目的。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
序列表
<120>1、2、3型副流感病毒一管多重荧光PCR检测方法及试剂盒
<160>9
<210>1
<211>26
<212>人工序列P1F
<400>1
tgtaggaagt gggataaaga ttgaaa 26
<210>1
<211>21
<212>人工序列P1R
<400>2
gtgtcgcctt ggagcggagt t 21
<210>1
<211>24
<212>人工序列P2F
<400>3
aagtgacaac cagcagagat tcaa 24
<210>1
<211>25
<212>人工序列P2R
<400>4
tgttggaact cttcactgct catac 25
<210>1
<211>22
<212>人工序列P3F
<400>5
caaccatatg ctgcgctata cc 22
<210>1
<211>26
<212>人工序列P3R
<400>6
caagacctcc atatccgaga aatatt 26
<210>1
<211>30
<212>人工序列P1P
<400>7
tacactcgtt ttcctagggt acggtggctt 30
<210>1
<211>24
<212>人工序列P2P
<400>8
ccccccatac cgcaaagaac atca 24
<210>1
<211>33
<212>人工序列P3P
<400>9
atctgttgga ccagggatat actacaaagg caa 33