CN111394510A - 一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于病毒检测领域,具体涉及一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒及方法。本发明公开了一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒,其包含病毒裂解反应液和引物探针酶预混液,避免了传统核酸检测体系需要核酸提取步骤,时间长,因样品处理量少检测敏感度低等问题;又避免了近几年建立的“一步裂解法”及“免提取直扩方法”中实际采样体积过低造成的敏感度低的缺陷。本发明所述病毒裂解反应液特别适用于人及动物传染病筛查,尤其是高风险的呼吸道病毒的安全筛查。
Description
技术领域
本发明属于病毒检测领域,具体涉及一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒及方法。
背景技术
聚合酶链式反应(PCR)是一种有用的工具,用于食品、环境、临床样本的快速检测,尤其是在传染病快检中,核酸检测标准操作程序大体为样本采集、运送、核酸提取、PCR检测,此外对于一些传染病病毒,相关规范要求对原始样本在进行核酸提取前进行可靠的灭活。
典型的PCR反应需要对样本进行DNA/RNA提取和纯化的前处理步骤,去除掉众多的抑制PCR反应的因素,这一前处理步骤通常需要0.5小时完成。
现有的病毒DNA/RNA提取方法的缺点一是操作步骤繁琐,耗费时间,不利于现场样本的快速检测;缺点二常用的核酸提取方法因其提取产物浓度、纯度的差别以及对RNA的保护程度不同,将在一定程度上影响病毒核酸尤其是临界阳性样本的核酸检出。
为此,若能提供一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒及方法可免去现有方法中核酸提取步骤,将减少检测时间,同时也能减少假阴性结果,提高检出率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒及方法,可免去现有PCR病毒检测方法中核酸提取步骤,将减少检测时间,同时也能减少假阴性结果,提高检出率。
一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒,其包含病毒裂解反应液和引物探针酶预混液,其特征在于所述病毒裂解反应液分A和B两类,病毒裂解反应液A适用于RNA病毒PCR双酶一步法,病毒裂解反应液B适用于DNA/RNA病毒PCR单酶一步法,其中病毒裂解反应液A含有下列组分:
20-150mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,10-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,2-8mM镁离子(Mg2+),1-50mM硫酸铵,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油及,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100;
病毒裂解反应液B含有下列组分:
20-150mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,1-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100。
一些实施例中,所述病毒裂解反应液A,其由下列组分组成:
20-150mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,10-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,2-8mM镁离子,1-50mM硫酸铵,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100。
一些实施例中,所述病毒裂解反应液B,其由下列组分组成:
20-150mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,1-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100。
一些实施例中,所述病毒裂解反应液A,其由下列组分组成:100mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,100mM 氯化钾,100mM醋酸钾,2.5mM镁离子,25mM硫酸铵,0.2M海藻糖,8%体积比的甘油,0.02%的吐温20或曲拉通-100。
一些实施例中,所述病毒裂解反应液B,其由下列组分组成:115mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,100mM 氯化钾,100mM醋酸钾,0.2M海藻糖,8%体积比的甘油,0.02%体积比的吐温20或曲拉通-100。
本发明所述病毒裂解反应液兼有拭子样品采样液,样品裂解液,扩增反应缓冲液的三种功能,其中组分吐温20或曲拉通-100为非离子型表面活性剂,与蛋白结合力强,用于防止物质分子疏水间相互作用,用于膜蛋白的非变性条件下的溶解,可导致病毒颗粒破裂内容物逸出。
一些实施例中,所述引物探针酶预混液含有DNA/RNA模板扩增的扩增酶,根据扩增子设计的探针和引物,保护剂成分。
一些实施例中,所述扩增酶为qPCR扩增酶或RT-qPCR酶或恒温扩增酶。
一些实施例中,检测样品为RNA病毒时,所述引物探针酶预混液含5-200U抗抑制的高温逆转录酶;2-10U抗抑制的热启动PCR酶;10-100U RNA酶抑制剂;0.5-5mM DTT;2-4uMdNTP;0-100U的UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。所述高温逆转录酶可为TOROIVD®III ,SuperScriptTM IV/III 或ReverTra Ace®反转录酶产品;所述热启动PCR酶可为TOROIVD® 5G 聚合酶,TTX 聚合酶,Hawk fast Z05 等聚合酶。
一些实施例中,检测样品为DNA病毒时,所述引物探针酶预混液含2-10U抗抑制的热启动PCR酶;2-4uM dNTP;0-100U的UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。所述热启动PCR酶可为TOROIVD® 5G 聚合酶,TTX 聚合酶,Hawk fast Z05 等聚合酶。
一些实施例中,检测样品为RNA病毒时,所述引物探针酶预混液含2-10U抗抑制的热启动PCR酶;10-100U RNA酶抑制剂;0.5-5mM DTT;2-4uM dNTP;0-100U的UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。所述热启动PCR酶可为TOROIVD® 5G 聚合酶,TTX 聚合酶,Hawkfast Z05 等聚合酶。
另一方面,本发明还公开了一种病毒采样管,其包含管腔、管体和管盖,管腔含有本发明所述的病毒裂解反应液。病毒采样管采用500ul-5ml体积的采样管,材质不限于玻璃或医用塑料,无菌无核酸酶污染。病毒采样管中已经含有200ul-3ml的裂解反应液,兼顾采样方便及灵敏度优选500ul-1ml的溶液体积。
一优选实施例中,所述的管盖与管体的管口之间采用螺纹连接。
一优选实施例中,所述的管盖为含橡胶垫的管盖,以避免灭活后样品的安全及污染问题,方便针式移液。
一优选实施例中,所述的管体的外壁上贴设有标签。
一优选实施例中,所述的管腔底部含有石蜡密封的RNA酶抑制剂,最优选为RNA酶抑制剂冻干剂,以便于减少样品灭活时RNA降解,同时降低病毒采样管保存及运输要求。
另一方面,本发明还公开了一种PCR反应管或板,其包含管腔和管体,管腔含有本发明所述的所述引物探针酶预混液。所述引物探针预混液体积为总反应体积的0-50%之间,优选20%(液体)及0(冻干)体积,以最大提高加样体积。
所述反应管采用50ul-300ul的带盖或封膜式的PCR单管或八联管,或96及384PCR板,不限于其它该体积范围的反应管;反应管可以采样开盖形式,考虑到交叉污染及安全性,优选膜封闭的反应管或板。
另一方面,本发明还公开了一种适于拭子样品的核酸检测方法,包括下列步骤:
1)拭子采样;
2)拭子置于本发明所述病毒采样管中;
3)加热灭活;
4)灭活的裂解反应液加样至本发明所述反应管中;
5)核酸扩增分析。
加热灭活可采用热水浴,金属浴或自动化仪器的加热模块,在RNA样品在50-65℃之间,DNA样品在50-98℃之间灭活;根据病毒种类或样品种类不同,灭活时间在10分钟-1小时之间。
灭活的裂解反应液加样可用移液器或自动化移液工作站加样,为提高安全性和避免交叉污染;优选注射器等针头式手工加样或采用自动化针式加样。为最大提高灵敏度,尽量采用最大反应体系,本案例最优推荐40-100ul反应体系。含样品的“裂解反应液”移液体积40-100ul。“引物探针酶预混液”为液体时,可移液反应体系的70%-80%。为冻干形态时,可移动移液反应体系的100%。
核酸扩增分析采用荧光定量PCR仪或恒温荧光分析仪器,优选采用荧光定量PCR仪。
本发明所述核酸检测盒及方法,避免了传统核酸检测体系需要核酸提取步骤多,时间长;因样品处理量少检测敏感度低等问题;又避免了近几年建立的“一步裂解法”及“免提取直扩方法”中实际采样体积过低造成的敏感度低的缺陷。本发明所述核酸检测盒及方法特别适用于口腔拭子/鼻咽拭子阴道拭子样品的筛查,特别适用于人及动物传染病筛查,肿瘤早筛及伴随诊断等筛查,尤其是高风险的呼吸道病毒的安全筛查。
附图说明
图1 Ms2 RNA双酶法扩增曲线。
图2 2019-nCoV-CDC阳性质粒扩增曲线。
图3 Ms2 RNA单酶法扩增曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。以下试剂均为市售,相关指标和方法参照产品说明书。
1.配制病毒裂解反应液
按照下表1/2配制
表1.病毒裂解反应液A
配方1 | 配方2 | 配方3 | |
Tris缓冲液 | 20mM | 100mM | 150mM |
氯化钾 | 10mM | 100mM | 220mM |
醋酸钾 | 50mM | 100mM | 150mM |
镁离子 | 2mM | 2.5mM | 8mM |
硫酸铵 | 50mM | 25mM | 1mM |
海藻糖 | 0.05mM | 0.2mM | 0.3mM |
甘油 | 1%(v/v) | 8%(v/v) | 15%(v/v) |
吐温20 | 0.01%(v/v) | / | 0.05%(v/v) |
曲拉通-100 | / | 0.02%(v/v) | / |
pH | 8.0 | 8.5 | 8.8 |
表2.病毒裂解反应液B
配方4 | 配方5 | 配方6 | 配方7 | |
Bicine缓冲液 | / | / | / | 115mM |
Tricine缓冲液 | 20mM | 100mM | 150mM | / |
氯化钾 | 10mM | 180mM | 220mM | 100mM |
醋酸钾 | 50mM | 100mM | 150mM | 100mM |
海藻糖 | 0.05mM | 0.1mM | 0.3mM | 0.2mM |
甘油 | 1%(v/v) | 10%(v/v) | 15%(v/v) | 8%(v/v) |
吐温20 | 0.01%(v/v) | / | 0.05%(v/v) | 0.02%(v/v) |
曲拉通-100 | / | 0.03%(v/v) | / | / |
pH | 8.0 | 8.5 | 8.8 | 8.5 |
2、实施例1:双酶一步法 RNA 扩增检测
a. 制备引物探针酶预混液
100ul反应体系含各成分终浓度是: 0.5U/ul抗抑制的高温逆转录酶TOROIVD® III(TOROIVD)(或使用 SuperScriptTM IV/III(Thermo) 或ReverTra Ace®(TOYOBO)等反转录酶);5U抗抑制的热启动PCR酶TOROIVD® 5G 聚合酶(TOROIVD)(或使用TTX 聚合酶(TOYOBO),Hawk fast Z05 等聚合酶(Roche));50U RNA酶抑制剂(TOYOBO或TOROIVD);1mMDTT;2uM dNTP(或将dTTP换成1-2倍的UTP);10U的UNG酶(TOYOBO或TOROIVD);5uM的上下游引物和5uM探针混合物。本案例所使用的Ms2引物和探针序列如下:
上游引物: 5’-TCCTGCTCAACTTCCTGTCGAG-3’
下游引物:5’-CACAGGTCAAACCTCCTAGGAATG-3’)
Taqman探针:FAM-CCCGTGGGATGCTCCTACATGTCA-TAMRA
b. RT-qPCR
咽喉拭子蘸取Ms2 RNA样品液,置于含1ml裂解反应液A(表1配方2)的病毒采样管中,然后56度30min裂解及灭活,然后采用裂解反应液梯度稀释,分别取80ul加入20ul“引物探针酶预混液”中。采用ABI-7500 反应条件:反转录: 52℃,5min;预变性:95℃,10s;(变性:95℃,10s;退火延伸:60℃,30s)。
结果如图1所示:80ul裂解液样品中可以检测到7.94copies,计算可以得到1ml样品中可以检测99.25copies;所以该试剂的检测RNA的最低检测限为100copies/ml,耗时50分钟。
3、实施例2:单酶法 DNA 扩增检测
a. 制备引物探针酶预混液
5U抗抑制的热启动PCR酶TOROIVD® 5G 聚合酶(TOROIVD)(或使用TTX 聚合酶(TOYOBO),Hawk fast Z05 等聚合酶(Roche));2uM dNTP(或将dTTP换成1-2倍的UTP);10U的UNG酶(TOYOBO或TOROIVD);5uM的上下游引物和5uM探针混合物。采用CDC公布2019-nCov的ORF1ab引物探针序列如下:
正向引物(F):CCCTGTGGGTTTTACACTTAA
反向引物(R):ACGATTGTGCATCAGCTGA
荧光探针(P):5'-FAM-CCGTCTGCGGTATGTGGAAAGGTTATGG-BHQ1-3'
b. 2019-nCoV -CDC阳性质粒扩增检测
咽喉拭子蘸取2019-nCoV -CDC阳性质粒样品液,置于含1ml裂解反应液A(表1配方2)的病毒采样管中,然后56度30min裂解及灭活,然后采用裂解反应液10倍梯度稀释,分别取40ul加入10ul“引物探针酶预混液”中。采用CFX-96反应条件:预变性:98℃,1min;(变性:98℃,10s;退火延伸:60℃,20s)
结果如图2所示:40ul裂解液样品中可以检测到3.12copies,计算可以得到1ml样品中可以检测78copies;所以该试剂的最低检测限定为100copies/ml,耗时40分钟。
4、实施例2:单酶法 RNA 扩增检测
a. 制备引物探针酶预混液
其成分终浓度是:5U抗抑制的热启动PCR酶TOROIVD® 5G 聚合酶(TOROIVD)(或使用TTX 聚合酶(TOYOBO),Hawk fast Z05 等聚合酶(Roche));2uM dNTP(或将dTTP换成1-2倍的UTP);1mM DTT;2uM dNTP(或将dTTP换成1-2倍的UTP);10U的UNG酶(TOYOBO或TOROIVD);5uM的上下游引物和5uM探针混合物。本案例所使用的Ms2RNA引物和探针序列如下:
上游引物: 5’-TCCTGCTCAACTTCCTGTCGAG-3’
下游引物:5’-CACAGGTCAAACCTCCTAGGAATG-3’)
Taqman探针:FAM-CCCGTGGGATGCTCCTACATGTCA-TAMRA
b. Ms2 RNA的扩增检测
咽喉拭子蘸取Ms2 RNA样品液,置于含1ml裂解反应液B(表2配方6)的病毒采样管中,然后56度30min裂解及灭活,然后采用裂解反应液梯度稀释,分别取80ul加入20ul“引物探针酶预混液”中。采用CFX-96反应条件:预变性:98℃,1min;(变性:98℃,10s;退火延伸:60℃,20s)。
结果如图3所示:80ul裂解液样品中可以检测到15.88copies,计算可以得到1ml样品中可以检测198.5copies;所以该试剂的检测RNA的最低检测限为200copies/ml,耗时60分钟。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质。
Claims (10)
1.一种适于拭子样品的高速高灵敏核酸检测盒,其包含病毒裂解反应液和引物探针酶预混液,其特征在于所述病毒裂解反应液分A和B两类,病毒裂解反应液A适用于RNA病毒PCR双酶一步法,病毒裂解反应液B适用于DNA/RNA病毒PCR单酶一步法,其特征在于所述病毒裂解反应液A含有下列组分:
20-150mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,10-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,2-8mM镁离子(Mg2+),1-50mM硫酸铵,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油及,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100;或
所述病毒裂解反应液B含有下列组分:
20-150mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,1-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100。
2.如权利要求1所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于所述病毒裂解反应液A,其由下列组分组成:
20-150mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,10-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,2-8mM镁离子(Mg2+),1-50mM硫酸铵,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油及,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100;或
所述病毒裂解反应液B含有下列组分:
20-150mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,1-220mM 氯化钾,50-150mM醋酸钾,0.05-0.3M海藻糖,1-15%体积比的甘油,0.01-0.05%体积比的吐温20或曲拉通-100。
3.如权利要求2所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于所述病毒裂解反应液A,其由下列组分组成:100mM pH8.0-8.8的Tris缓冲液,100mM 氯化钾,100mM醋酸钾,2.5mM镁离子,25mM硫酸铵,0.2M海藻糖,8%体积比的甘油,0.02%的吐温20或曲拉通-100。
4.如权利要求2所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于所述病毒裂解反应液B,其由下列组分组成:115mM pH8.0-8.8的Tricine或Bicine缓冲液,100mM 氯化钾,100mM醋酸钾,0.2M海藻糖,8%体积比的甘油,0.02%体积比的吐温20或曲拉通-100。
5.如权利要求1所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于检测样品为RNA病毒时,所述引物探针酶预混液含5-200U抗抑制的高温逆转录酶;2-10U抗抑制的热启动PCR酶;10-100U RNA酶抑制剂;0.5-5mM DTT;2-4uM dNTP;0-100U的UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。
6.如权利要求1所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于检测样品为DNA病毒时,所述引物探针酶预混液含2-10U抗抑制的热启动PCR酶;2-4uM dNTP;0-100U的UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。
7.如权利要求1所述的高速高灵敏核酸检测盒,其特征在于检测样品为RNA病毒时,所述引物探针酶预混液含2-10U抗抑制的热启动PCR酶;10-100U RNA酶抑制剂;0.5-5mM DTT;2-4uM dNTP;0-100U UNG酶;0.1uM-10uM的引物和探针混合物。
8.一种病毒采样管,其包含管腔、管体和管盖,管腔含有如权利要求1~4任一项所述所述的病毒裂解反应液。
9.一种PCR反应管或板,其包含管腔和管体,管腔含有如权利要求5~6任一项所述引物探针酶预混液,所述引物探针预混液体积为总反应体积的0-50%之间。
10.一种适于拭子样品的核酸检测方法,包括下列步骤:
a)拭子采样;
b)拭子置于权利要求8所述病毒采样管中;
c)加热灭活;
d)灭活的裂解反应液加样至权利要求9所述反应管中;
e)核酸扩增分析。
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- 2020-02-28 CN CN202010130612.8A patent/CN111394510B/zh active Active
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