CN111440709A - 一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,包括采样管和裂解‑扩增管,所述采样管一端开口,另一端采用筛膜封闭,所述采样管内设有吸附过滤载体,所述裂解‑扩增管内预装有裂解介质、核酸扩增介质和核酸荧光染料的缓冲溶液;本发明还公开了试剂盒的应用,应用于呼吸道传染病毒的检测,实现受检人可自行完成的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测;通过直接采集鼻腔气溶胶即可一步完成气溶胶样品中核酸提取富集、核酸纯化扩增、核酸可视化检测,操作程序极大简化,最快15min可得到两种以上的可视化检测结果;特别适合如海关、疫区关口设卡点等场所中安全的病毒核酸快速现场筛查。
Description
技术领域
本发明涉及生物核酸检测技术领域,更具体地,涉及一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用。
背景技术
对于呼吸道传染病毒,拭子采样法是目前常用的病毒采集策略;传统的拭子采样检测法因其样本有效性差、技术要求高、处理流程长等缺陷,以及批量集中处理的拭子检测程序造成较小空间内病毒二次扩散风险,无法应用于呼吸道传染病毒的现场快速筛查。疫情高发区,防疫关口筛查等重要场合对呼吸道传染病毒的现场快速筛查提出了极高要求:
(1)操作门槛需要大幅降低。传统的呼吸道气溶胶病毒核酸检测操作,涉及三大主要程序:拭子采样、样品处理(包括细胞裂解消化、核酸提取富集、聚合酶链式反应(PCR)核酸扩增等)、仪器检测,除拭子采样外其余程序均需要专业人员在专业条件下实施,同时也需要确保实施环境的通风、灭菌、清洁条件,不利于在人口流动密集的防疫关口场合实施,如机场、关卡、海关等。
(2)筛查程序需要安全保障。在人口流动密集的防疫关口,无法大规模地为筛查程序提供全面通风、灭菌消毒的清洁条件以避免采集的病毒在环境中的自然扩散。
(3)需要精简高效的核酸扩增技术。医疗体系中常用的传染病毒核酸扩增技术为荧光定量PCR技术,PCR技术通过控温程序,在至少三个温度段中分别完成核酸解链、互补链延伸、核酸扩增的工序。对于RNA病毒,第一轮RT-PCR所需时间将近60 min,若进行多重巢式RT-PCR扩增则需要耗费的时间尺度更大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述不足之处,提供一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用,实现受检人可自行完成的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测,通过直接采集鼻腔气溶胶即可一步完成气溶胶样品中核酸提取富集、核酸纯化扩增、核酸可视化检测,操作程序极大简化,最快15 min 可得到两种以上的可视化检测结果。
本发明是通过以下技术方案进行实现的:
一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,包括采样管和裂解-扩增管,所述采样管一端开口,另一端采用筛膜封闭,所述采样管内设有吸附过滤载体,所述裂解-扩增管内预装有裂解介质、核酸扩增介质和核酸荧光染料的缓冲溶液。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述采样管内壁附有变色硅胶,变色硅胶具备遇水显色功能,用于验证生物样本是否成功采集。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述筛膜采用具有孔、可透水的滤膜,包括但不限于采用Whatman No.1或扎孔的透明胶带。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述吸附过滤载体包括脱脂棉或电纺丝棉。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述裂解介质包括TritonX-100,所述核酸扩增介质包括DNA聚合酶、游离碱基和引物;特别地,对于RNA病毒的扩增,所述核酸扩增介质还包括逆转录酶,以启动RNA逆转录;所述核酸荧光染料包括SYSB Green 1。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述缓冲溶液为含有质量分数为0.1 %的Tween-20的10 mM Tris-HCl 缓冲溶液,其中Tris-HCl 缓冲溶液的pH值为8.0。
本发明还公开了所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,应用于呼吸道传染病毒的检测,包括如下步骤:
S1、取生物样本置于采样管中;
S2、将采样管的设有筛膜的一端伸入、浸没在裂解-扩增管的溶液中;筛膜用于支撑吸附过滤载体使其不扩散到裂解-扩增管的溶液中,同时裂解-扩增管的溶液通过膜孔进入采样管浸泡,使吸附过滤载体吸附的细胞或病毒等游离出来;
S3、将裂解-扩增管保温、静置,完成核酸扩增反应;
S4、进行核酸检测结果的可视化观察。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述步骤S1中,所述生物样本包括呼吸道气溶胶、血液或环境气溶胶。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述步骤S3中,所述静置时间为15-20min;所述核酸扩增反应包括环介导等温扩增反应或重组酶聚合酶扩增反应。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述步骤S3中,所述核酸扩增反应为环介导等温扩增反应时,裂解-扩增管保温60-65 ℃;所述核酸扩增反应为重组酶聚合酶扩增反应时,裂解-扩增管保温36-42 ℃;其中,保温方式可采用预填充了密封恒温发热材料的套管,也可简单采用恒温热水杯或受检人体温供热。
作为本发明的技术方案的进一步描述,所述步骤S4中,所述可视化观察包括向裂解-扩增管加入乙醇充分振荡后观察沉淀状态和/或在激发光照射条件下观察荧光发光状态。
以采用呼吸道气溶胶作为生物样本为例,应用于呼吸道传染病毒的检测,本发明提供的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的原理为:
(1)受检人通过采样管内吸附过滤载体以擤鼻涕的方式呼气,鼻腔气溶胶随气溶胶中的微量水分一同在吸附过滤载体上富集,采样管内壁上预先附着遇水显色材料变色硅胶;若气溶胶样本成功在吸附过滤载体富集,采样管内壁将呈现明显显色,因变色硅胶无水时显蓝色,根据吸水度的不同转化为透明粉色(湿度35 %)、粉紫色(湿度50 %),显色根据受检人呼气量存在差异;显色状态可用于筛查防伪,也可用于质控。
(2)完成气溶胶富集后,将采样管转移至配套的裂解-扩增管预装组分液中。此时,由于裂解-扩增管组分液环境是包含了细胞裂解介质、核酸扩增组分的低浓度盐阳离子缓冲溶液,能够快速洗脱吸附过滤载体吸附的成分,使其重新游离在溶液中,同时同步地对吸附的细胞或病毒等成分进行快速裂解、消化其中多余的蛋白质和脂质,实现核酸的提取纯化,从而达到核酸释放的目的。
(3)将裂解-扩增管移入恒温保温杯后,恒温条件下触发裂解-扩增管内的核酸扩增反应,根据选用的扩增技术不同可以定制相应的引物序列和恒温条件,如适用环介导等温扩增技术(LAMP)时采用水温60-65 ℃恒温保温杯,适用重组酶聚合酶扩增技术(RPA)时采用水温36-42 ℃的恒温保温杯。
(4)完成核酸扩增反应后,向裂解-扩增管中加入乙醇等破坏剂可方便地将核酸分子沉降,通过观察沉淀产物即可快速进行可视化定性;若向裂解-扩增管中加入如SYSBGreen 1等与核酸分子结合后导致信号放大的信号探针,即可用于后续的荧光发光观察或精准定量分析。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、本发明提供的一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用,操作门槛足够低、可满足受检人自行检测的病毒核酸快速筛查,操作简单、便携式使用;从采样、核酸富集、细胞裂解、核酸提取、核酸扩增到检测,均在封闭容器中独立完成,实现采样-检测一体化,无需额外操作,避免采集的病毒发生二次扩散的风险,安全可靠;设置遇水显色材料变色硅胶,作为防伪部件,确保采样结果真实有效;操作时间短,15-20 min可使核酸扩增达到送检水平,即最快15 min可一步封闭式完成采样-检测全过程,特别适合如海关、疫区关口设卡点等场所中安全的病毒核酸快速现场筛查;受检人可自行完成,有利于分散医疗资源压力;
2、本发明提供的一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用,采用环介导等温扩增技术(LAMP)或重组酶聚合酶扩增技术(RPA),取代传统的荧光定量PCR技术,实现核酸扩增程序的精简高效;
3、本发明提供的一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒及其应用,通过选用不同的后续处理手段如荧光、化学发光、电化学发光的各类探针等,适用于可视化快速定性或精准定量分析;可同时提供两种以上检测结果,包括可视化激发光照射下荧光发光结果、可视化沉淀状态等,可有效规避快速检测中的假阴性、假阳性风险。
附图说明
图1为本发明实施例中的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的主要组成示意图;
图2为本发明实施例中的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒通过LED激光光源激发实现荧光检测的使用流程示意图;
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
实施例1
结合附图1-2,本实施例提供了一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,包括采样管(A管)和裂解-扩增管(B管),所述采样管(A管)一端开口,另一端采用Whatman No.1滤膜封闭,所述采样管(A管)内设有脱脂棉,其中呼吸道传染病毒为2019新型冠状病毒(SARS-nCoV-2),以鼻腔呼吸道气溶胶为样本源,快速富集扩增SARS-nCoV-2 ORF1ab、N蛋白片段并采用LAMP扩增后进行可视化定性分析。
使用前,向受检人发放采样管(A管)、裂解-扩增管(B管)、水温为63 ℃的恒温保温杯。
本实施例提供了连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,应用于呼吸道传染病毒的检测,包括如下步骤:
S1、取生物样本置于采样管中,进行鼻腔气溶胶病毒的快速提取富集:受检人将采样管(A管)的呼气端口探入鼻腔,仅通过受测鼻腔向管内呼气15秒,即完成采样操作。
S2、将采样管的设有Whatman No.1滤膜的一端伸入、浸没在裂解-扩增管的溶液中,进行病毒快速裂解与核酸快速扩增:将完成采样的采样管(A管),以Whatman No.1封闭端口朝下的方式伸入裂解-扩增管(B管)中预装溶液中,使采样管(A管)三分之二长度浸没在溶液中,拧紧裂解-扩增管(B管)管盖进行封闭,轻柔摇晃,使脱脂棉吸附的细胞或病毒等成分快速分散在裂解-扩增管(B管)的缓冲溶液中;
S3、将裂解-扩增管保温、静置,完成核酸扩增反应:将裂解-扩增管(B管)放入恒温保温杯中,静置15 min。裂解-扩增管(B管)预装有用于细胞裂解与核酸扩增的功能溶液,具体成分包括:含有适量SYSB Green 1、质量分数0.5 %的Triton X-100、质量分数0.1 %的Tween-20、Bst DNA聚合酶、逆转录酶、过量游离碱基、针对每种靶标核酸片段设计的一套四种短链引物(FIP、F3、BIP、B3)的10 mM Tris-HCl 缓冲溶液,其中Tris-HCl 缓冲溶液的pH值为8.0。
其中,八种短链引物的序列如下所示:
FIPORF1ab:5'-CCCTGT-3'
F3ORF1ab:5'-GGG-3'
BIPORF1ab:3'-AGCGAU-5' or 3'-AGCGAT-5'
B3ORF1ab:3'-TGA-5'
FIPN:5'-GAAGAA-3'
F3N:5'-CCC-3'
BIPN:3'-AAGGAG-5'
B3N:3'-CTG-5'
S4、进行核酸检测结果的可视化观察:
方式一:向裂解-扩增管(B管)中快速加入适量乙醇后拧紧管盖封闭,充分振荡后观察沉淀状态;若裂解-扩增管(B管)底有沉淀,则检测结果为阳性。
方式二:在激发光照射条件下观察荧光发光状态;若裂解-扩增管(B管)内荧光信号明显增强,则检测结果为阳性。
实施例2
结合附图1-2,本实施例提供了一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,包括采样管(A管)和裂解-扩增管(B管),所述采样管(A管)一端开口,另一端采用Whatman No.1滤膜封闭,所述采样管(A管)内设有电纺丝棉,其中呼吸道传染病毒为2019新型冠状病毒(SARS-nCoV-2),以鼻腔呼吸道气溶胶为样本源,快速富集扩增SARS-nCoV-2 ORF1ab、N蛋白片段并采用RPA扩增后进行可视化定性分析。
使用前,向受检人发放采样管(A管)、裂解-扩增管(B管)、水温为37 ℃的恒温保温杯。
本实施例提供了连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,应用于呼吸道传染病毒的检测,包括如下步骤:
S1、取生物样本置于采样管中,进行鼻腔气溶胶病毒的快速提取富集:受检人将采样管(A管)的呼气端口探入鼻腔,仅通过受测鼻腔向管内呼气15秒,即完成采样操作。
S2、将采样管的设有Whatman No.1滤膜的一端伸入、浸没在裂解-扩增管的溶液中,进行病毒快速裂解与核酸快速扩增:将完成采样的采样管(A管),以Whatman No.1封闭端口朝下的方式伸入裂解-扩增管(B管)中预装溶液中,使采样管(A管)三分之二长度浸没在溶液中,拧紧裂解-扩增管(B管)管盖进行封闭,轻柔摇晃,使电纺丝棉吸附的细胞或病毒等成分快速分散在裂解-扩增管(B管)的缓冲溶液中;
S3、将裂解-扩增管保温、静置,完成核酸扩增反应:将裂解-扩增管(B管)放入恒温保温杯中,静置20 min。裂解-扩增管(B管)预装有用于细胞裂解与核酸扩增的功能溶液,具体成分包括:含有适量SYSB Green 1、质量分数0.5 %的Triton X-100、质量分数0.1 %的Tween-20、重组酶、单链结合蛋白、链置换DNA聚合酶、逆转录酶、过量游离碱基、针对每种靶标核酸片段设计的一套两种短链引物的10 mM Tris-HCl 缓冲溶液,其中Tris-HCl 缓冲溶液的pH值为8.0。
其中,两种短链引物的序列如下所示:
靶标1(ORF1ab):
正向引物(F):CCCTGTGGGTTTTACACTTAA
反向引物(R):ACGATTGTGCATCAGCTGA
靶标2(N):
正向引物(F):GGGGAACTTCTCCTGCTAGAAT
反向引物(R):CAGACATTTTGCTCTCAAGCTG
S4、进行核酸检测结果的可视化观察:
方式一:向裂解-扩增管(B管)中快速加入适量乙醇后拧紧管盖封闭,充分振荡后观察沉淀状态;若裂解-扩增管(B管)底有沉淀,则检测结果为阳性。
方式二:在激发光照射条件下观察荧光发光状态;若裂解-扩增管(B管)内荧光信号明显增强,则检测结果为阳性。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,其特征在于,包括采样管和裂解-扩增管,所述采样管一端开口,另一端采用筛膜封闭,所述采样管内设有吸附过滤载体,所述裂解-扩增管内预装有裂解介质、核酸扩增介质和核酸荧光染料的缓冲溶液。
2.根据权利要求1所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,其特征在于,所述采样管内壁附有变色硅胶。
3.根据权利要求1所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,其特征在于,所述吸附过滤载体包括脱脂棉或电纺丝棉。
4.根据权利要求1所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,其特征在于,所述裂解介质包括TritonX-100,所述核酸扩增介质包括DNA聚合酶、游离碱基和引物,所述核酸荧光染料包括SYSB Green 1。
5.根据权利要求1所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒,其特征在于,所述缓冲溶液为含有质量分数为0.1 %的Tween-20的10 mM Tris-HCl 缓冲溶液,其中Tris-HCl 缓冲溶液的pH值为8.0。
6.一种权利要求1所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,其特征在于,应用于呼吸道传染病毒的检测,包括如下步骤:
S1、取生物样本置于采样管中;
S2、将采样管的设有筛膜的一端伸入、浸没在裂解-扩增管的溶液中;
S3、将裂解-扩增管保温、静置,完成核酸扩增反应;
S4、进行核酸检测结果的可视化观察。
7.根据权利要求6所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,其特征在于,所述步骤S1中,所述生物样本包括呼吸道气溶胶、血液或环境气溶胶。
8.根据权利要求6所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,其特征在于,所述步骤S3中,所述静置时间为15-20 min;所述核酸扩增反应包括环介导等温扩增反应或重组酶聚合酶扩增反应。
9.根据权利要求8所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,其特征在于,所述步骤S3中,所述核酸扩增反应为环介导等温扩增反应时,裂解-扩增管保温60-65℃;所述核酸扩增反应为重组酶聚合酶扩增反应时,裂解-扩增管保温36-42 ℃。
10.根据权利要求6所述的连续一体化呼吸道传染病毒自行检测试剂盒的应用,其特征在于,所述步骤S4中,所述可视化观察包括向裂解-扩增管加入乙醇充分振荡后观察沉淀状态和/或在激发光照射条件下观察荧光发光状态。
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