CN105018575A - 一种多重pcr在败血症真菌检测中的应用 - Google Patents
一种多重pcr在败血症真菌检测中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明名称为:一种多重PCR在败血症真菌检测中的应用。本发明涉及分子生物学技术领域。本发明公开了一种多重PCR体系对真菌性败血症进行快速诊断的方法。本发明设计了一种多重PCR体系,能够弥补已有真菌检测方法的不足,为发病急、死亡率高的真菌性败血症及脓毒症临床治疗提供明确的用药信息,从而赢得宝贵的治疗时间。本发明提供了一种多重PCR技术,其特征在于能够快速、准确、高效的检测真菌,技术简便,易于操作和推广,有着非常广阔的应用空间。
Description
技术领域
本发明设计分子生物学技术领域,具体涉及一种多重PCR体系对真菌性败血症进行快速诊断的方法。多重PCR技术,适用于感染性疾病、肿瘤、遗传病的检测。
背景技术
目前对真菌性败血症快速准确诊断,尚缺乏可靠的检测方法,早期快速诊断,对于真菌性败血症的治疗、预后及耐药性预防,都具有重要意义。在普通外科的病人中血液真菌感染病人病死率高达27%~64%。外科危重病人一旦罹患真菌感染,病死率明显上升。念珠菌败血症在医院感染败血症中居第4位,病死率更是高居首位。真菌性败血症的高死亡率是因为其起病急,后果严重,临床诊断比较困难。该病症常无特异症状和体征, 与细菌感染不易区分,易漏诊或误诊为细菌感染而尝试性地使用广谱抗生素,反而易于导致菌群失调加重病情。
真核生物基因组中编码核糖体的基因包括28S rDNA、5S rDNA、18S rDNA和5.8S rDNA 4种,它们在染色体上头尾相连、串联排列,相互之间由间隔区分隔。其中18S、5.8S和28S rDNA基因组成一个转录单元,三者高度保守。其间的间隔区为内转录间隔区(Internal Transcribed Spacer,ITS),包括ITSI及ITS2两部分,其进化相对迅速而具多态性。本技术基于rDNA—ITS基因多态性的序列分析,选取真菌的rRNA及转录间区片段作为PCR目的基因,以保守序列设计待测真菌的上游通用引物(5’-GCATCGATGAAGAACG-3’),以高变区设计下游特异性引物,既减少了所需引物的数量,又保证了检测的高度特异性。
发明内容
本发明的目的是提供一种多重PCR体系对真菌性败血症进行快速诊断的方法。
本发明设计了一种多重PCR体系,该体系能够弥补已有真菌检测方法的不足,为发病急、死亡率高的真菌性败血症及脓毒症临床治疗提供明确的用药信息,从而赢得宝贵的治疗时间。
本发明提供了一种多重PCR技术,其特征在于能够快速、准确、高效的检测真菌,技术简便,易于操作和推广,有着非常广阔的应用空间。
本发明所采用的技术方案的主要内容是:
一种真菌多重PCR检测方法,主要包括以下序列:
体系一:
白假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
近平滑假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
季也蒙假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
热带假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
维斯假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
葡萄牙假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
克柔假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
光滑假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
新生隐球菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
米根霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CTATAGAAAAACCATAGAGG -5’
少根根霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CTATAGAAAAACCATAGAGG -5’
体系二:
克柔假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- TTGTTGTCTCGCAACACTCG -5’
烟曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
土曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
黄曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
黑曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
茄病镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
串珠镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖胞镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖端赛多孢:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖端赛多孢:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTGCCTTTCGGGCAG -5’
土曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- GGTCAACCTGGAAAAATAAA -5’
本发明以保守序列设计待测真菌的上游通用引物,以高变区设计下游特异性引物,从病原真菌的种属角度利用多重PCR技术对真菌进行分组鉴定。同时本发明选用引物是在各引物浓度为6pmol的等摩尔条件下进行扩增,扩增产物通过普通的琼脂糖凝胶电泳即可有效的分开,方法简单易行。灵敏度达到10fg,优越性非常明显。
本发明还涉及一种真菌多重PCR检测方法,包括:
(1)选取引物序列包括(如上所述)
(2)提取真菌和细菌DNA,作为模板,在包括步骤(1)所述引物序列的PCR反应体系中进行PCR反应。
所述PCR反应体系1总体积为30μL,其组成为:
20xPCR Buffer l.5μL
50mM MgCl2 1.0μL
共用上游引物及体系l两条特异性引物 各6pmol
TaqDNA聚合酶 1U
DNA模板 2μL
以双蒸去离子水补足体积
PCR反应条件为:
预变性94℃ 5min;变性94℃ 60s,退火68℃ 60s,延伸72℃ 45s,35个循环;终延伸72℃ 5min。
所述PCR反应体系2总体积为30μL,其组成为:
20xPCR Buffer l.5μL
50mM MgCl2 1.0μL
共用上游引物及体系2两条特异性引物 各6pmol
TaqDNA聚合酶 1U
DNA模板 2μL
以双蒸去离子水补足体积
PCR反应条件为:
预变性94℃ 5min;变性94℃ 60s,退火68℃ 60s,延伸72℃ 45s,35个循环;终延伸72℃ 5min
(3)取PCR反应产物进行琼脂糖凝胶电泳,根据电泳结果是否出现特异性条带,判断是否含有对应真菌。
本发明所检测的真菌基因是目前临床常见的致病真菌,因此本发明具有实用性;其次,本发明的方法可以缩短检测时间,单个样品从样品制备到结果检出只要6个小时;本发明检测所用方法为常规定性PCR和普通琼脂糖凝胶电泳检测,只需要目前常规的分子生物学试剂,成本低;另外本发明检测灵敏度高,能达到10fg水平,同时相比于单引物PCR检测,本发明准确率高,假阳性比率低。通过不同的PCR仪对比检测以及不同的检测人员操作比对均能得到稳定的检测结果。
本发明的有益效果主要体现在:可快速、准确检测多重真菌,灵敏度高,且成本低,准确率高,假阳性率低。
附图说明
图1是RNA基因及转录间隔区示意图;
图2是选取的真菌目的基因相似性对比;
图3是反应体系1的PCR特异性电泳图
(M. DL2000,1.白假丝酵母,2.近平滑假丝酵母,3.光滑假丝酵母,4热带假丝酵母,5.季也蒙假丝酵母,6.克柔假丝酵母,7.葡萄牙假丝酵母,8.维斯假丝酵母,9.新生隐球菌,10.米根霉,11. 少根根霉,12.烟曲霉,13.土曲霉,14.黄曲霉,15.黑曲霉,16.尖端赛多孢,17. 串珠镰刀菌,18. 茄病镰刀菌,19尖胞镰刀菌,20.双蒸去离子水);
图4是反应体系2的PCR特异性电泳图
(M. DL2000,1.白假丝酵母,2.近平滑假丝酵母,3.光滑假丝酵母,4热带假丝酵母,5.季也蒙假丝酵母,6.克柔假丝酵母,7.葡萄牙假丝酵母,8.维斯假丝酵母,9.新生隐球菌,10.米根霉,11. 少根根霉,12.烟曲霉,13.土曲霉,14.黄曲霉,15.黑曲霉,16.尖端赛多孢,17. 串珠镰刀菌,18. 茄病镰刀菌,19尖胞镰刀菌.,20.双蒸去离子水);
图5是PCR灵敏度电泳图
(M 为DL2000,1为1ng的DNA,2为100pg的DNA,3为10pg的DNA,4为1pg的DNA,5为100fg的DNA,6为10fg的DNA,7为1fg的DNA,8为双蒸去离子水)。
具体实施方式
实施例1:待检测菌种的基因分析及通用引物的设计
从National Center for Biotechnology Information网站查找待测病原真菌的ITS1, 5.8S rRNA, ITS2, 28S rRNA基因,运用软件进行对比分析。
从对比结果可以看出,待测菌种ITS1, 5.8S rRNA, ITS2, 28S rRNA基因中有一段高度同源序列,可以在此区段设计通用引物。但是由于某些菌株已测出的基因序列有限,且共有序列在ITS1, 5.8S rRNA, ITS2, 28S rRNA基因的中间区段,若以此作为共有的上游或下游通用引物,很难选取在各菌种之间长度差别足够大的PCR目的基因。本发明选取真菌的rRNA及转录间区片段作为PCR目的基因,以保守序列设计待测真菌的上游通用引物(5’-GCATCGATGAAGAACG-3’),以高变区设计下游特异性引物。
表1、多重PCR对真菌性败血症致病菌种属鉴定所用下游引物
体系一下游引物 | 待测菌种 | 产物长度 | 体系二下游引物 | 待测菌种 | 产物长度 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 白假丝酵母 | 308 | TTGTTGTCTCGCAACACTCG | 克柔假丝酵母 | 284 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 近平滑假丝酵母 | 281 | CGTTCTTCATCGATGC | 烟曲霉 | 241 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 季也蒙假丝酵母 | 281 | CGTTCTTCATCGATGC | 土曲霉 | 236 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 热带假丝酵母 | 298 | CGTTCTTCATCGATGC | 黄曲霉 | 238 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 维斯假丝酵母 | 289 | CGTTCTTCATCGATGC | 黑曲霉 | 242 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 葡萄牙假丝酵母 | 225 | CGCTCGAACAGGCATGCCCG | 茄病镰刀菌 | 122 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 克柔假丝酵母 | 317 | CGCTCGAACAGGCATGCCCG | 串珠镰刀菌 | 122 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 光滑假丝酵母 | 389 | CGCTCGAACAGGCATGCCCG | 尖胞镰刀菌 | 122 |
CGGGTAGTCCTACCTGATTT | 新生隐球菌 | 344 | CGCTCGAACAGGCATGCCCG | 尖端赛多孢 | 122 |
CTATAGAAAAACCATAGAGG | 米根霉 | 104 | CGCTGCCTTTCGGGCAG | 尖端赛多孢 | 163 |
CTATAGAAAAACCATAGAGG | 少根根霉 | 104 | GGTCAACCTGGAAAAATAAA | 土曲霉 | 310 |
实施例2:DNA提取
真菌DNA的提取,将待测菌种经培养增菌后,采用快速法提取DNA。
细菌DNA的提取,用接种环从细菌培养基上刮取细菌约0.1g,置于1.5mL Eppendorf管内,加入细菌裂解液0.5mL,95℃水浴15min,10000 rpm离心5mim,直接取上清2μL做PCR扩增的模板。
实施例3:多重PCR检测
两个多重PCR反应体系体积均为30μL。体系l成分包括:20xPCR Buffer l.5μL,50mM MgCl21.0μL,共用上游引物及体系l两条特异性引物各6pmol,TaqDNA聚合酶1U,DNA模板2μL,以双蒸去离子水补足体积。体系2成分除下游引物改为体系2五条特异性引物各6pmol外,其他成分不变。采用热启动PCR技术,体系l的PCR反应参数:预变性94℃ 5min;变性94℃ 60s,退火68℃ 60s,延伸72℃ 45s,35个循环;终延伸72℃ 5min。体系2除退火温度改为65℃外,其他参数不变。PCR产物经2%琼脂糖凝胶电泳,紫外灯观察,凝胶成像系统下照相记录,结果见附图3,附图4。
凝胶成像系统显示,体系1中光滑假丝酵母、新生隐球菌和葡萄牙假丝酵母可分别扩增出389bp、344bp和225bp的特异性条带,其他假丝酵母扩增出的条带长度在281bp到317bp的范围内。米根霉、少根根霉的扩增产物均为104bp。(图3)在体系2中,土曲霉可扩增出210bp和338bp的条带。克柔假丝酵母扩增出的特异性条带长度为284bp。镰刀菌的PCR产物均为122bp,曲霉扩增的条带长度在236bp至242bp。(图 4)两体系均不扩增细菌(大肠埃希菌、绿脓假单胞菌、粘质沙雷菌、肺炎克雷伯菌、溶血不动杆菌、结核杆菌、化脓链球菌、金黄色葡萄球菌)和人血液白细胞及组织细胞的DNA。
实施例3:PCR灵敏度实验
以氯化苄法提取白假丝酵母DNA,以酚、氯仿一异戊醇抽提、纯化,加RNase孵育30min,用紫外分光光度计测定DNA质量浓度,根据测定值将DNA进行10倍系列质量浓度稀释,得到1ng~1fg的7个质量浓度,然后在体系一中进行PCR扩增,以双蒸去离子水为阴性对照。
结果显示,反应体系对质量浓度为1ng~10fg的 DNA扩增结果均为阳性,10fgDNA扩增产物较弱。1fgDNA未扩增出阳性结果。故该多重PCR体系的灵敏度为10fg。
SEQUENCE LISTING
<110> 胡东
<120> 一种多重PCR在败血症真菌检测中的应用
<160> 44
<170> PatentIn version 3.5
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Claims (6)
1. 一种多重PCR体系对真菌性败血症进行快速诊断的方法,适用于感染性疾病、肿瘤、遗传病的检测。
2.根据权利要求书1的PCR体系,该体系能够弥补已有真菌检测方法的不足,为发病急、死亡率高的真菌性败血症及脓毒症临床治疗提供明确的用药信息,从而赢得宝贵的治疗时间。
3.根据权利要求书1的PCR检测方法,主要包括以下序列:
体系一:
白假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
近平滑假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
季也蒙假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
热带假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
维斯假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
葡萄牙假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
克柔假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
光滑假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
新生隐球菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGGGTAGTCCTACCTGATTT -5’
米根霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CTATAGAAAAACCATAGAGG -5’
少根根霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CTATAGAAAAACCATAGAGG -5’
体系二:
克柔假丝酵母:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- TTGTTGTCTCGCAACACTCG -5’
烟曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
土曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
黄曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
黑曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGTTCTTCATCGATGC -5’
茄病镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
串珠镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖胞镰刀菌:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖端赛多孢:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTCGAACAGGCATGCCCG -5’
尖端赛多孢:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- CGCTGCCTTTCGGGCAG -5’
土曲霉:上游引物:5’- GCATCGATGAAGAACG -3’
下游引物:3’- GGTCAACCTGGAAAAATAAA -5’
根据权利要求1的PCR体系,本发明以保守序列设计待测真菌的上游通用引物,以高变区设计下游特异性引物,从病原真菌的种属角度利用多重PCR技术对真菌进行分组鉴定。
4.同时本发明选用引物是在各引物浓度为6pmol的等摩尔条件下进行扩增,扩增产物通过普通的琼脂糖凝胶电泳即可有效的分开,方法简单易行。
5.灵敏度达到10fg,优越性非常明显。
6.根据权利要求1的PCR技术,其特征在于能够快速、准确、高效的检测真菌,技术简便,易于操作和推广,有着非常广阔的应用空间。
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