CN113957177A - Cva16检测引物及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物检测领域,具体涉及CVA16检测引物及检测方法。一组引物,包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,6条扩增引物C1和C2、D1和D2、R1和R2。本发明针对柯萨奇病毒A组16型VP1基因设计一套MCDA扩增引物,建立了一套针对CVA16的快速、敏感和特异的MCDA‑LFB检测体系。
Description
技术领域
本发明属于生物检测领域,具体涉及CVA16检测引物及检测方法。
背景技术
柯萨奇病毒A组16型(coxsackievirus A16,CVA16)是引起手足口病的重要病原体。该病毒通过粪口传播,在儿童人群中传播较快,是重点检测的传染病原之一。
CVA16为单股正链RNA病毒,属于小RNA病毒科肠道病毒属成员,由约7410个核苷酸组成,仅包含一个大的开放阅读框(open reading frame,ORF),该ORF可进一步翻译产生11种蛋白产物,其中衣壳蛋白VP1是病毒主要的中和抗原决定簇位点,该区的基因序列常被用于病原的分子鉴定及分子流行病学研究。
但遗憾的是,目前暂无针对CVA16的有效治疗药物和疫苗,CVA16的致病机制仍不清楚。因此,为了给予临床病人准确快速的治疗,研发一种省时、省力、特异性高的柯萨奇病毒A组16型检测方法非常必要。
目前对于CVA16的检测主要依赖于传统的病毒培养和中和试验。该方法耗时5到7天,包括细胞培养、接种及后续的中和试验,耗时耗力。随着核酸诊断技术的快速发展,以PCR为基础的诊断技术(如普通PCR技术,荧光PCR技术)被用于CVA16的检测,然而这些方法依赖于昂贵的仪器设备,复杂的电泳操作,昂贵的探针合成,以及熟练的操作人员,极大限制了这些技术的运用。且这些检测技术耗时较长,不利于快速检测和应急检测。
为了克服PCR扩增技术的劣势,近年来发展了许多恒温扩增技术。较PCR技术而言,恒温扩增技术不依赖于热循环扩增设备,反应速度快,敏感性好。因此,恒温扩增技术有利于实现快速扩增,便捷检测及现场诊断。到目前为止,已发展的恒温扩增技术有10余种,应用较为广泛的有滚环扩增(RCA)、连置换扩增(SDA)、解旋酶依赖的恒温扩增(HDA)、环介导恒温扩增(LAMP)、交叉扩增(CPA)等。然而,这些恒温技术实现核酸扩增需要多种酶同时工作,且也依赖于昂贵的试剂和复杂的操作步骤。因此这些方法的实用性、便捷性、可操作性有待于提高,尤其是在快速诊断领域及欠发达地区。
近期,我国科学家发明了一种新的恒温扩增技术:多交叉置换扩增(Multiplecross displacement amplification,MCDA)。MCDA能够在恒温条件下实现靶序列扩增,可以仅使用一种恒温置换酶,具有扩增速度快、反应灵敏、特异性高的特点。为了使该技术更为广泛应用到生物、医药及卫生领域,后续研究已经将MCDA技术与纳米横向测流检测技术相结合,实现快速、简单、特异及敏感检测的纳米生物传感技术,即多交叉恒温扩增结合高分子纳米生物传感的核酸诊断技术(Multiple Cross Displacement Amplificationlabel-based Polymer Nanoparticles Lateral Flow Biosensor,MCDA-LFB)。
如果能将MCDA-LFB技术用于CVA16的检测,针对柯萨奇病毒A组16型VP1基因设计一套MCDA扩增引物,则有望建立针对CVA16的快速、敏感和特异的MCDA-LFB检测体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种可检测CVA16的引物及检测方法。
为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是:一组引物,包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,6条扩增引物C1和C2、D1和D2、R1和R2;
所述置换引物F1的序列如SEQ ID NO:1所示,所述置换引物F2的序列如SEQ IDNO:2所示。所述交叉引物CP1的序列如SEQ ID NO:3所示,所述交叉引物CP2的序列如SEQ IDNO:4所示,所述扩增引物C1的序列如SEQ ID NO:5所示,所述扩增引物C2的序列如SEQ IDNO:7所示,所述扩增引物D1的序列如SEQ ID NO:8所示,引物D2的序列如SEQ ID NO:10所示,扩增引物R1的序列如SEQ ID NO:11所示,扩增引物R2的序列如SEQ ID NO:12所示。
优选的,所述引物包括标记引物;选择任意两条及以上的扩增引物,在5’端进行可检测标记,即获得标记引物。
优选的,包括标记引物C1*和/或标记引物D1*;在扩增引物C1的5’端标记生物素或半抗原获得标记引物C1*,在扩增引物D1的5’端标记生物素或半抗原获得标记引物D1*。
相应的,一组引物,包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,扩增引物C1、C1*和C2、D1、D1*和D2、R1和R2;
所述置换引物F1的序列如SEQ ID NO:1所示,所述置换引物F2的序列如SEQ IDNO:2所示。所述交叉引物CP1的序列如SEQ ID NO:3所示,所述交叉引物CP2的序列如SEQ IDNO:4所示,所述扩增引物C1的序列如SEQ ID NO:5所示,所述扩增引物C1*的序列如SEQ IDNO:6所示,所述扩增引物C2的序列如SEQ ID NO:7所示,所述扩增引物D1的序列如SEQ IDNO:8所示,所述扩增引物D1*的序列如SEQ ID NO:9所示,引物D2的序列如SEQ ID NO:10所示,扩增引物R1的序列如SEQ ID NO:11所示,扩增引物R2的序列如SEQ ID NO:12所示。
相应的,所述引物在检测CVA16中的应用。
优选的,使用所述引物构建反应体系,进行MCDA扩增反应。
优选的,反应温度为61~68℃。
优选的,所述反应体系包括:所述引物、Betaine、MgSO4、dNTP、DNA聚合酶缓冲液、链置换DNA聚合酶、待检测病毒模板。
优选的,MCDA扩增反应结束后,利用可视颜色法或生物传检测器检测扩增结果。
相应的,利用所述引物制备的检测试剂、检测试纸、试剂盒。
本发明具有以下有益效果:本发明针对柯萨奇病毒A组16型VP1基因设计一套MCDA扩增引物,建立了一套针对CVA16的快速、敏感和特异的MCDA-LFB检测体系。
附图说明
图1为本发明引物设计示意图;
图2为MCDA扩增产物的LFB检测结果示意图;
图3为不同反应温度下不同浊度的动态曲线图;
图4为不同反应浓度下各MCDA扩增产物的LFB检测结果示意图;
图5为不同微生物使用本发明引物扩增后的LFB检测结果示意图。
具体实施方式
为了验证、评价MCDA-LFB技术及建立针对病原体CVA16的快速、敏感和特异的MCDA-LFB检测体系。本发明提供了一套检测CVA16的引物,具体针对CVA16的特异性基因VP1。VP1是CVA16的特异性基因,能检测CVA16的不同基因亚型。利用引物设计软件PrimerExplorer V4(Eiken Chemical)(http://primerexplorer.jp/e/)和引物软件Primer premier5.0设计MCDA引物,并将获得的特异性引物在NCBI数据库(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)中进行序列比对分析,以排除引物与其他物种序列可能存在的非特异性匹配,最终获得优化后的MCDA扩增引物。引物设计的位置和方向见图1。
所述检测引物包括10条引物,分别识别靶序列的10个区域,具体包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,6条扩增目的基因的引物C1和C2、D1和D2、R1和R2。以上引物在MCDA反应后用等温扩增仪可以监测浊度。为了构建可检测产物,通过增加在扩增引物C1的5’端标记生物素(Biotin)并命名为C1*,在扩增引物D1的5’端标记半抗原(FAM)并命名为D1*。两条交叉引物CP1和CP2是介导MCDA扩增的主要引物,置换引物F1和F2在MCDA反应中发挥置换作用,置换交叉引物CP1和CP2。六条扩增引物C1*和C2、D1*和D2、R1和R2能够加速MCDA反应及增加MCDA产物量,经过标记后的扩增产物可以实现生物传检测器(LFB)检测扩增结果,减少特殊设备的使用。
所述置换引物F1的序列如SEQ ID NO:1所示,所述置换引物F2的序列如SEQ IDNO:2所示。所述交叉引物CP1的序列如SEQ ID NO:3所示,所述交叉引物CP2的序列如SEQ IDNO:4所示。所述扩增引物C1的序列如SEQ ID NO:5所示,在扩增引物C1的5’端标记有荧光素的引物C1*的序列如SEQ ID NO:6所示,所述扩增引物C2的序列如SEQ ID NO:7所示。所述扩增引物D1的序列如SEQ ID NO:8所示,扩增引物D1的5’端标记有生物素的引物D1*的序列如SEQ ID NO:9所示,引物D2的序列如SEQ ID NO:10所示。扩增引物R1的序列如SEQ ID NO:11所示,扩增引物R2的序列如SEQ ID NO:12所示。
需要说明的是,C1*的序列为:Biotin-tgggcattgtgatgatgctgaca;D1*的序列为:Fam-accagcacggctaaagaa。因“电子序列表校验及制作工具”无法识别“Biotin”和“Fam”,故序列表中C1*的序列与C1相同,D1*的序列与D1相同。
本发明还提供了利用所述引物检测CVA16的方法。具体方法为:
1、进行MCDA扩增反应。反应体系包括:所述交叉引物CP1(60pmol)和CP2(60pmol)、置换引物F1(10pmol)和F2(10pmol)、扩增引物R1(30pmol)和R2(30pmol)、扩增引物D1*(30pmol)和D2(30pmol)、扩增引物C1*(20pmol)和C2(20pmol)、10mM的Betaine、6mM的MgSO4、1mM的dNTP、12.5μL的10×Bst DNA聚合酶缓冲液、10U的链置换DNA聚合酶、1μL的模板,补加去离子水至25μL。将体系在61~68℃下恒温反应35分钟,优选反应温度为61~64℃,更优选为64℃。反应结束,获得CVA16-MCDA产物。
2、MCDA扩增后,可通过可视颜色法或生物传检测器(LFB)检测扩增结果。
(1)可视颜色法:在步骤1反应后的混合物中加入可视染料(特异性核酸扩增指示剂,Visual Detection Reagent,VDR)。MCDA在合成DNA的同时会产生大量的阳离子,阳离子能够改变反应管中的pH,从而使VDR颜色发生改变。因此,可以通过反应管颜色变化判读结果。扩增结束后,阳性从无色变为亮绿色(表示检测模板为CVA16),保持无色不变为阴性(表示检测模板不是CVA16)。
(2)LFB法:将CVA16-MCDA产物直接滴加到LFB的样品垫区域,然后将120uL的检测缓冲液(组成:pH=8.8的Tris-HCI 40mM,KCl 20mM,MgSO4 16mM,(NH4)2SO4 20mM,Tween-200.2%,Betaine 1.6M,dNTPs 2.8mM;来自天津汇德鑫科技发展公司的脱氧核糖核酸恒温扩增试剂盒)加到样品垫区域,CVA16-MCDA产物在虹吸作用下,从样品垫向吸水垫方向运动。当CVA16-MCDA产物达到金标垫后,所述产物的一端(即生物素标记端)与(高分子纳米粒子偶联的链霉素亲和素)反应。当产物继续运动,双标产物的另一端(即荧光素标记端)与检测线区域的抗体结合,将双标产物固定在检测线区域。随着产物在检测线区域的积累,通过另一端的(高分子纳米粒子偶联的链霉素亲和素)进行显色反应,从而实现对CVA16-MCDA产物的可视化检测。此外,过剩的高分子金纳米粒子偶联的链霉素亲和素可与CL(质控线)区域的B-BSA(高分子纳米粒子偶联的链霉素亲和素)结合,进行直接显色反应,判断LFB的功能是否正常。由于针对CVA16检测的MCDA引物标记的半抗原为Fam(荧光素),因此,当出现两条红色条带时为阳性(表示检测模板为CVA16),出现一条红色条带(CL)时为阴性(表示检测模板不是CVA16)。两条条带指TL(Test Line,TL,检测线)和CL(质控线)。
在实际使用时,本领域技术人员可以根据需要采取常规技术手段,将引物进一步制备为试剂盒、检测试纸、检测条、检测剂及其他检测用产品或检测用产品的组成部分。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。所获得的数据均为进行至少3次重复后获得的平均值,且各重复获得的均为有效数据。
本发明各实施例所涉及的试剂来源如下:
抗荧光素抗体(anti-FITC)、高分子纳米粒子偶联的链霉素亲和素(SA-NP)及生物素偶联的牛血清蛋白(B-BSA)购于北京海泰正元生物科技有限公司。
背板、样品垫、金标垫、纤维膜及吸水垫购于Jie-Yi公司。
恒温扩增试剂盒(Isothermal Amplification Kit)及可视染料(VDR)购于北京海泰正元生物科技有限公司(Beijing HaiTai-Zhenyuan Co.Ltd.,Beijing,China)。
DNA提取试剂盒(QIAamp DNA minikits;Qiagen,Hilden,Germany)购于德国Qiagen公司。
DL100 DNA Marker购于宝生物工程(大连)有限公司。
其余试剂均为市售分型纯产品。
实施例一:提取并制备病毒模板
1、基因组提取:柯萨奇病毒A组16型及其他病毒的基因组RNA的提取使用Qiagen公司的RNA提取试剂盒,按照说明书进行操作。利用紫外分光光度计测定基因组RNA的浓度和纯度,其他病原也用相应方法提取并于-20℃保存备用。
建立VP1克隆质粒,将CVA16的VP1亚克隆入pUC57载体,提取质粒并对其起始浓度定量,并将pUC57-CVA16-VP1稀释到所需浓度。以常见的肠道病毒其他型的RNA及条件致病菌DNA为模板评价CVA16-MCDA技术的特异性。本发明所用各菌毒株信息如表1所示。需要说明的是,本发明课题组实际验证了数十株不同来源的CVA16,本发明方法均可对其进行有效验证;只是出于篇幅考虑,实施例中只体现了其中10株的验证结果(与实施例五对应)。
表1各菌毒株信息
实施例二:引物检测的可行性验证
1、建立MCDA反应体系。反应体系包括:所述交叉引物CP1(60pmol)和CP2(60pmol)、置换引物F1(10pmol)和F2(10pmol)、扩增引物R1(30pmol)和R2(30pmol)、扩增引物D1*(30pmol)和D2(30pmol)、扩增引物C1*(20pmol)和C2(20pmol)、10mM的Betaine、6mM的MgSO4、1mM的dNTP、12.5μL的10×Bst DNA聚合酶缓冲液、10U的链置换DNA聚合酶、1μL的模板,补加去离子水至25μL。恒温64℃反应35分钟。
根据加入模板的不同,设置不同组别,每个组别重复3次。加入4×104copies/uL的1μL CVA16-VP1质粒模板,作为处理组,加入10pg的EVA71 cDNA模板,作为阴性对照组1,加入10pg的CVA6 cDNA模板,作用阴性对照组2,以1μL的双蒸水代替模板,作为空白对照组。
2、可视颜色法验证。在步骤1的反应混合物中加入VDR。
因专利无法提供彩色图片,故未提供本组实验对应图片。结果显示,处理组从无色变为亮绿色,阴性对照组1、2及空白对照组均保持无色。即只有处理组出现了阳性扩增,说明针对VP1设计的检测CVA16的MCDA引物具有可行性,特异性强。
3、LFB检测。将各组MCDA扩增产物分别、直接滴加到LFB的样品垫区域,然后加入120uL的检测缓冲液,观察出现的条带情况,结果如图2所示。图2从左到右分别为:处理组(图2中的1)、阴性对照组1(图2中的2)、阴性对照组2(图2中的3)、空白对照组(图2中的4)。仅处理组出现2条条带,其余组别均只有1条条带,与可视颜色法验证结果相同。
实施例三:扩增反应的温度选择
在实施例二的反应体系条件下,模板选择1uL 4×104copies/uL CVA16-VP1。其他条件完全相同,反应温度分别设置为61~68℃,各处理间温度差为1℃。使用实时浊度仪进行检测,在不同的温度下得到不同浊度的动态曲线图,结果如图3所示。MCDA反应在63~66℃的扩增条件下,最先观察到阳性结果,因此被推进作为MCDA引物的最佳反应温度(图3C~3F),本发明的后续验证选择64℃作为恒温条件进行MCDA扩增。图3表示针对VP1基因设计的检测CVA16的MCDA引物温度动态曲线图。
实施例四:引物检测的敏感性测试
使用实施例一连续稀释好的pUC57-CVA16-VP1质粒,按实施例二的处理组进行标准的MCDA扩增反应后,用LFB检测,结果如图4所示。图4从左到右对应的模板浓度依次为:4×106copies/uL(图4中的1)、4×105copies/uL(图4中的2)、4×104copies/uL(图4中的3)、4×103copies/uL(图4中的4)、4×102copies/uL(图4中的5)、4×10copies/uL(图4中的6)、4×100copies/uL(图4中的7)、4×10-1copies/uL(图4中的8),最右侧为空白对照(图4中的9):使用1uL双蒸水代替模板。
结果显示:MCDA-LFB的检测范围为4×106~4×100copies/uL,LFB检测呈阳性(图4的1~7泳道);当模板降低至4×10-1copies/uL(图4的第8泳道)时,LFB结果为阴性。
实施例五:引物检测的特异性测试
以表1提供的各微生物为模板评价本发明提供引物的特异性。按实施例二的反应体系和方法进行,模板分别使用表1中的各微生物,用量均为1uL 4×104copies/uL。结果如图5所示。图5中1~10为10株不同来源的CVA16模板,11为EVA71模板,12为CVA2模板,13为CVA4模板,14为CVA6模板,15为CVA10模板,16为CVA24模板,17为CVB3模板,18为ECHO30模板,19为EVC96模板,20为Human rhinovirus模板,21为Norovirus模板,22为金黄色葡萄球菌模板,23为肺炎克雷伯杆菌模板,24为空白对照。结果表明,MCDA-LFB能够正确的检测靶序列。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
序列表
<110> 贵阳市第一人民医院(贵阳市急救中心)
<120> CVA16检测引物及检测方法
<160> 12
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 19
<212> DNA
<213> 置换引物(F1)
<400> 1
ttgaaccatc attccacgc 19
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 置换引物(F2)
<400> 2
ttggctacga caaatgtgaa 20
<210> 3
<211> 42
<212> DNA
<213> 交叉内引物(CP1)
<400> 3
tgggcattgt gatgatgctg acaaggagac agccattggg aa 42
<210> 4
<211> 44
<212> DNA
<213> 交叉内引物(CP2)
<400> 4
ttgatttgat gggatatgct cagctcatca aagcgcatgt aggt 44
<210> 5
<211> 23
<212> DNA
<213> 扩增引物(C1)
<400> 5
tgggcattgt gatgatgctg aca 23
<210> 6
<211> 23
<212> DNA
<213> 扩增引物(C1*)
<400> 6
tgggcattgt gatgatgctg aca 23
<210> 7
<211> 25
<212> DNA
<213> 扩增引物(C2)
<400> 7
ttgatttgat gggatatgct cagct 25
<210> 8
<211> 18
<212> DNA
<213> 扩增引物(D1)
<400> 8
accagcacgg ctaaagaa 18
<210> 9
<211> 18
<212> DNA
<213> 扩增引物(D1*)
<400> 9
accagcacgg ctaaagaa 18
<210> 10
<211> 17
<212> DNA
<213> 扩增引物(D2)
<400> 10
ggcggaaatg cgagtta 17
<210> 11
<211> 19
<212> DNA
<213> 扩增引物(R1)
<400> 11
ctgtattctg tgtacccgt 19
<210> 12
<211> 19
<212> DNA
<213> 扩增引物(R2)
<400> 12
ggttatgtta attgggaca 19
Claims (10)
1.一组引物,其特征在于:包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,6条扩增引物C1和C2、D1和D2、R1和R2;
所述置换引物F1的序列如SEQ ID NO:1所示,所述置换引物F2的序列如SEQ ID NO:2所示,所述交叉引物CP1的序列如SEQ ID NO:3所示,所述交叉引物CP2的序列如SEQ ID NO:4所示,所述扩增引物C1的序列如SEQ ID NO:5所示,所述扩增引物C2的序列如SEQ ID NO:7所示,所述扩增引物D1的序列如SEQ ID NO:8所示,引物D2的序列如SEQ ID NO:10所示,扩增引物R1的序列如SEQ ID NO:11所示,扩增引物R2的序列如SEQ ID NO:12所示。
2.根据权利要求1所述引物,其特征在于:所述引物包括标记引物;选择任意两条及以上的扩增引物,在5’端进行可检测标记,即获得标记引物。
3.根据权利要求1所述引物,其特征在于:包括标记引物C1*和/或标记引物D1*;在扩增引物C1的5’端标记生物素或半抗原获得标记引物C1*,在扩增引物D1的5’端标记生物素或半抗原获得标记引物D1*。
4.一组引物,其特征在于:包括两条置换引物F1和F2,两条交叉内引物CP1和CP2,扩增引物C1、C1*和C2、D1、D1*和D2、R1和R2;
所述置换引物F1的序列如SEQ ID NO:1所示,所述置换引物F2的序列如SEQ ID NO:2所示,所述交叉引物CP1的序列如SEQ ID NO:3所示,所述交叉引物CP2的序列如SEQ ID NO:4所示,所述扩增引物C1的序列如SEQ ID NO:5所示,所述扩增引物C1*的序列如SEQ ID NO:6所示,所述扩增引物C2的序列如SEQ ID NO:7所示,所述扩增引物D1的序列如SEQ ID NO:8所示,所述扩增引物D1*的序列如SEQ ID NO:9所示,引物D2的序列如SEQ ID NO:10所示,扩增引物R1的序列如SEQ ID NO:11所示,扩增引物R2的序列如SEQ ID NO:12所示。
5.权利要求1~4任意一项所述引物在检测CVA16中的应用。
6.根据权利要求5所述应用,其特征在于:使用所述引物构建反应体系,进行MCDA扩增反应。
7.根据权利要求6所述应用,其特征在于:反应温度为61~68℃。
8.根据权利要求6所述应用,其特征在于:所述反应体系包括:所述引物、Betaine、MgSO4、dNTP、DNA聚合酶缓冲液、链置换DNA聚合酶、待检测病毒模板。
9.根据权利要求6所述应用,其特征在于:MCDA扩增反应结束后,利用可视颜色法或生物传检测器检测扩增结果。
10.利用权利要求1~4任意一项所述引物制备的检测试剂、检测试纸、试剂盒。
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CN102373293A (zh) * | 2010-08-13 | 2012-03-14 | 何雅青 | 柯萨奇病毒a16型rt-lamp核酸检测试剂盒 |
CN106399517A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-15 | 中国疾病预防控制中心传染病预防控制所 | 一种多交叉恒温扩增结合金纳米生物传感的核酸检测技术 |
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2021
- 2021-12-14 CN CN202111523878.XA patent/CN113957177A/zh active Pending
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