CN114277162B

CN114277162B - 一种结核分枝杆菌的mnp标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用

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Publication number: CN114277162B
Application number: CN202111309320.1A
Authority: CN
Inventors: 肖华锋; 高利芬; 陈利红; 李甜甜; 周俊飞; 彭海; 李论; 方治伟; 万人静
Original assignee: Jianghan University
Current assignee: Jianghan University
Priority date: 2021-11-06
Filing date: 2021-11-06
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2041-11-06
Also published as: CN114277162A

Abstract

本发明公开了一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用，所述MNP标记组合包括AL123456基因组上MNP‑1～MNP‑17的标记，具体的核苷酸序列如SEQ ID NO.1‑SEQ ID NO.17所示。所述引物对组合核苷酸序列如SEQ ID NO.18‑SEQ ID NO.51所示。所述MNP标记组合能特异的鉴定结核分枝杆菌并精细的区分不同的变种；所述引物互不干扰，综合多重扩增和测序技术，可一次性对多样本的所有标记组合进行序列分析，具有高通量、多靶点、高灵敏、高准确性和免培养的技术优势，可应用于大规模样本的结核分枝杆菌的精细鉴定、遗传变异检测和指纹数据库构建等，对结核分枝杆菌的监测、防治和科研具有重要意义。

Description

一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用

技术领域

本发明实施例涉及生物技术领域，特别涉及一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用。

背景技术

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)，俗称结核杆菌。结核分枝杆菌可通过呼吸道、消化道或皮肤损伤侵入易感机体，引起多种组织器官的结核病。结核分枝杆菌可通过飞沫微滴或含菌尘埃的吸入，故以肺结核较为多见。结核病是一种世界性疾病,为最受关注的公共卫生问题之一。虽然近年来随着疫苗的产生和对儿童的早期接种，结核病的发病率呈下降趋势，但其对人类健康造成的危害仍十分严峻。快速、准确的结核分枝杆菌的检测、上报是结核病防控的重要环节之一，是控制结核病发病和流行的基础。

结核分枝杆菌是典型的病原微生物，也是实验室经常研究的病原微生物。实验微生物的遗传变异会导致不同实验室或同一实验室不同时期相同命名的菌株遗传上实际并不相同，从而导致实验结果的不可重现和不可比较。对人hella细胞在成果发表前进行认证已达成共识。因此对病原微生物的检测不仅要能灵敏准确的检出结核分枝杆菌，还要能够检测群体中的低频率的变异，这对现有的检测技术是个挑战。

经典的结核分枝杆菌检测方法，包括分离培养、PCR技术、全基因组和宏基因组测序等，在时长、操作复杂度、检测通量、检测变异的准确性和灵敏度、成本等方面存在一个或多个局限。融合超多重PCR扩增和高通量测序的靶向分子标记检测技术，可以在低微生物含量的样本中靶向的富集目标微生物，避免了全基因组的病原菌分离培养步骤和宏基因组测序带来的大量数据浪费和背景噪音，具有样本需要量少、诊断结果精确，节约数据量、检测低频变异的优势。

现有的靶向检测技术检测的分子标记主要包括SNP和SSR标记。SSR标记是公认的多态性最高的标记，但在微生物中数量少；SNP标记数量巨大，分布密集，是二态性标记，单个SNP标记的多态性不足以捕获微生物种群中潜在的等位基因多样性。因此，开发高多态性的新型分子标记及其检测技术，成为亟待解决的技术问题。

本发明开发物种特异的新型分子标记-MNP标记。MNP标记是指在基因组上一段区域内由多个核苷酸引起的多态性标记。与SSR标记和SNP标记相比，MNP标记具有以下优势：(1)等位基因型丰富，单个MNP标记上有2ⁿ种等位基因型，高于SSR和SNP；(2)物种区分能力强，只需要少量的MNP标记就能实现物种及其以下分类水平的鉴定，物种鉴定精细。基于超多重PCR结合二代高通量测序技术检测MNP标记的MNP标记法具有以下优势：(1)输出的是碱基序列，无需平行实验，可构建标准化的数据库进行共享共用；(2)高效率，利用样品DNA条形码，突破测序样品数量的局限，可一次性对成百上千份样本的数万个MNP标记分型；(3)高灵敏度，利用多重PCR一次检测多个靶标，避免单个靶标扩增失败导致高的假阴性和低的灵敏度；(4)高准确性，利用二代高通量测序仪对扩增产物测序数百次。

鉴于以上优点和特性，MNP标记及其检测技术MNP标记法可实现群体生物多等位基因型的分类与溯源，在病原微生物的鉴定、指纹数据库构建、遗传变异检测等方面都具有应用潜力。目前在微生物中，尚未有关于MNP标记的报道，也缺乏相应的技术。MNP标记法的开发、筛选和应用在植物中具有较好的应用基础。

因此，亟需开发病原微生物用于鉴定结核分枝杆菌的MNP标记和检测引物。本发明所开发的标记和引物组合将用于制定病原体检测的国家标准(计划编号20201830-T-469)，该国家标准将于2021年底发布。

发明内容

本发明目的是提供一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用，可以对结核分枝杆菌进行鉴定和变异检测，具有多靶标、高通量、高灵敏和精细分型的效果。

在本发明的第一方面，提供了一种结核分枝杆菌的MNP标记组合，所述MNP标记组合是指在结核分枝杆菌基因组上筛选的区分于其他物种且在物种内部具有多个核苷酸多态性的基因组区域，包括结核分枝杆菌参考序列Genebank编号为AL123456序列上MNP-1～MNP-17的17个标记。

上述技术方案中，MNP-1～MNP-17标记的核苷酸序列具体如NO.1-SEQ ID NO.17所示。

说明书表1对其进一步地进行了解释，其中标注的所述MNP标记的起始和终止位置是基于AL123456序列确定的。

在本发明的第二方面，提供了一种用于检测所述MNP标记组合的多重PCR引物对组合，所述多重PCR引物对组合包括17对引物，具体的引物对组合核苷酸序列如SEQ IDNO.18-SEQ ID NO.51所示，其中ID NO.18-SEQ ID NO.34为上引物，ID NO.35-SEQ IDNO.51为下引物。

上述技术方案中，每个MNP标记的引物包括上引物和下引物，具体如说明书表1所示。

在本发明的第三方面，提供了一种用于检测所述结核分枝杆菌MNP标记组合的检测试剂盒，所述试剂盒包括所述的引物对组合；进一步地，所述试剂盒还包括多重PCR预混液。以及所述的标记组合、引物对组合和试剂盒在非疹断目的的结核分枝杆菌检测中的应用，在制备用于结核分枝杆菌的检测产品中的应用。

在本发明的第四方面，提供了所述的结核分枝杆菌的MNP标记组合或者所述的多重 PCR引物对组合或者所述的检测试剂盒在结核分枝杆菌的鉴定、DNA指纹数据库的构建、遗传变异检测中的应用。

以上所述的应用中，首先是获取待测样本的细菌总DNA；利用本发明的试剂盒对所述总DNA和空白对照进行第一轮多重PCR扩增，循环数不高于25个；对扩增产物进行纯化后，进行基于第二轮PCR扩增的样本标签和二代测序接头添加；对第二轮扩增产物纯化后定量；检测多个菌株时通过将第二轮扩增产物等量混合后进行高通量测序；测序结果比对到所述的结核分枝杆菌的参考序列上，获取在所述总DNA的检测序列数目和基因型数据。根据在所述总DNA和所述空白对照获得的结核分枝杆菌测序序列数量和检出MNP标记的数目，对所述总DNA的测序数据进行数据质量控制和数据分析，获得检出MNP标记数目、覆盖每个所述MNP标记的测序序列数目和所述MNP标记基因型数据。

当用于结核分枝杆菌鉴定时，根据在待测样品和空白对照中检出的结核分枝杆菌的测序序列数量和检出MNP位点的数目，进行质控后判定待测样品中是否含有结核分枝杆菌的核酸。其中，所述的质控方案和判定方法是以拷贝数已知的结核分枝杆菌的DNA为检测样本，评估所述试剂盒检测结核分枝杆菌的灵敏度、准确性和特异性，制定所述试剂盒检测结核分枝杆菌时的质控方案和判定方法。

当用于结核分枝杆菌遗传变异检测时，包括菌株间和菌株内部的遗传变异检测。菌株间的遗传变异检测包括利用所述的试剂盒和方法，获得待比较菌株各自在17个MNP标记的基因型数据。通过基因型比对，分析待比较菌株在所述17个MNP标记上的主基因型是否存在差异。若待比较菌株在至少一个MNP标记的主基因型存在变异，则判定两者存在遗传变异。作为一种备选方案，也可以通过单重PCR对待比较菌株的17个标记分别进行扩增，然后对扩增产物进行Sanger测序，获得序列后，对待比较菌株每个MNP标记的基因型进行比对。如果存在主基因型不一致的MNP标记，则待比较菌株之间存在变异。当检测菌株内部的遗传变异时，则通过统计模型判定在待测菌株所述的MNP标记是否检出主基因型以外的次基因型。若待测菌株在至少一个MNP标记存在次基因型，则判定待测菌株内部存在遗传变异。

当用于构建结核分枝杆菌DNA指纹数据库时，将从样本中鉴定的结核分枝杆菌的所述MNP标记的基因型数据，录入数据库文件，构成结核分枝杆菌的DNA指纹数据库；每次鉴定不同的样本时，通过和所述结核分枝杆菌的DNA指纹数据库比对，鉴定样本中的结核分枝杆菌是否和数据库中的菌株在所述MNP标记存在主基因型(在一个MNP标记具有超过50％测序片段支持的基因型)的差异，在至少1个MNP标记存在主基因型差异的结核分枝杆菌即为新的变异类型，收录进DNA指纹数据库。

当用于结核分枝杆菌分型时，是对待测样本中的结核分枝杆菌进行鉴定，获得每个所述MNP位点的基因型；收集网上公开的结核分枝杆菌的基因组序列和已构建的结核分枝杆菌DNA指纹数据库组成结核分枝杆菌参考序列库；将待测样本中结核分枝杆菌的基因型和所述结核分枝杆菌的参考序列库进行比对，筛选遗传上一致或最接近的菌株，获得待测样本中结核分枝杆菌的分型。根据同所述参考序列库的比对结果，鉴定样品中的结核分枝杆菌是已有的型还是新的变型，实现对结核分枝杆菌的精细分型。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及其应用。所提供的结核分枝杆菌的17个MNP标记和其引物组合，可进行多重PCR扩增，融合二代测序平台进行扩增产物的测序，满足对结合分枝杆菌进行高通量、高效率、高准确性、高灵敏度和免培养检测的需求，满足结核分枝杆菌标准的、可共享的指纹数据库构建的需求；满足准确检测结核分枝杆菌菌株间遗传变异的需求和鉴定结核分枝杆菌纯合和杂合的需求。

本发明在结核分枝杆菌领域属于首创，并未见相关文献报道；MNP标记主要基于参考序列开发，根据已报道的结核分枝杆菌代表小种的重测序数据可以挖掘大规模的区分于其他物种、在结核分枝杆菌物种内部多态、两侧序列保守的MNP标记；通过MNP标记两侧的保守序列可以设计适用于于多重PCR扩增的MNP标记检测引物；再根据标准品的测试结果，可筛选出一套多态性最大、特异性高的一套MNP标记兼容性最好的引物组合以及检测方法，并用于结核分枝杆菌的检测、DNA指纹图谱构建，菌株内和菌株间遗传变异检测以及其他相关应用中，为结核分枝杆菌的科学研究、科学监测和防治提供技术支撑。

附图说明

图1为MNP标记多态性原理图；

图2为结核分枝杆菌MNP标记的筛选和引物设计流程图；

图3为MNP标记的检测流程图；

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

除非另有特别说明，本发明实施例中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1结核分枝杆菌MNP标记组合的筛选和多重PCR扩增引物的设计

S1、结核分枝杆菌MNP标记组合的筛选

基于网上公开的501个结核分枝杆菌不同分离株的基因组序列，通过序列比对，获得 17个MNP标记。对于网上不存在基因组数据的物种，也可以通过高通量测序获得待检测微生物物种代表小种的基因组序列信息，其中高通量测序可以是全基因组或简化基因组测序。为了保证所筛选标记的多态性，一般使用至少10个分离株的基因组序列作为参考。

筛选的17个MNP标记如表1所示：

表1 所述MNP标记以及检测引物在参考基因组上的起始位置

所述步骤S1具体包括：

选择所述结核分枝杆菌的一个所述代表小种作为参考基因组，将所述基因组序列和所述参考基因组进行序列比对，获得所述结核分枝杆菌的单核苷酸多态性标记；

在所述参考基因组上，以100-300bp为窗口，以1bp为步长进行窗口平移，筛选获得多个候选MNP标记区域，其中，所述候选MNP标记区域含有≥2个所述单核苷酸变异标记，且两端各30bp的序列上均不存在所述单核苷酸多态性标记在所述候选多核苷酸多态性标记区域中筛选区分度DP≥0.2的区域作为MNP标记；其中，DP＝d/t，t是在所述候选多核苷酸多态性标记区域中所有小种两两比较时的比较对数，d是在所述候选多核苷酸多态性标记区域中至少两个单核苷酸多态性差异的样品对数。

作为一种可选的实施方式，在所述参考基因组上，以100-300bp为窗口进行筛选时，也可选用其他步长，本实施方式采用步长为1bp，有利于全面的筛选。

S2、多重PCR扩增引物的设计

通过引物设计软件设计所述MNP标记的多重PCR扩增引物，引物设计遵循引物间互不干扰，所有引物可以组合成引物池进行多重PCR扩增，即所有设计的引物可以在一个扩增反应中均正常扩增。

该实施方式中，用于鉴定所述MNP标记的引物，如表1及SEQ ID NO.18-SEQ IDNO.51所示。

S3、引物组合的检测效率评估

所述MNP标记的检测方法是采用适用于多重PCR的PCR预混液，通过多重PCR对所有MNP标记一次性进行扩增，通过二代高通量测序对扩增产物进行测序，对测序数据进行分析，根据检出的标记评价所述引物组合的兼容性。

使用购买的拷贝数已知的结核分枝杆菌DNA标准品(货物编号：BDS-BW-047，广州邦德盛生物科技有限公司)，制备结核分枝杆菌模拟样本，即将拷贝数已知的结核分枝杆菌标准品加入到人基因组DNA(2ng/反应)中，制备成1000拷贝/反应的模板，使用所述的引物组合，通过所述的MNP标记检测方法进行重复检测。依据物种区分度高、物种特异的 MNP标记筛选原则和高效扩增、扩增稳定的引物筛选等原则，最终筛选出本发明提供的17 个MNP标记及其检测引物对组合。

实施例2所述MNP标记组合和试剂盒鉴定结核分枝杆菌的性能评估和阈值制定

本实施例中，使用购买的拷贝数已知的结核分枝杆菌DNA标准品(货物编号： BDS-BW-047，广州邦德盛生物科技有限公司)，将所述结核分枝杆菌的DNA加入到人基因组DNA中，制备1拷贝/反应、10拷贝/反应和100拷贝/反应的结核分枝杆菌模拟样本。同时设置等体积的无菌水作为空白对照。本实施例共计有4个样本，每个样本每天构建3个重复文库，连续检测4天，即每个样本获得12组测序数据，具体如表2所示。根据12次重复实验中，在空白对照和结核分枝杆菌模拟样本中检出的结核分枝杆菌MNP标记的测序片段数目和标记数目，评估检测方法的重现性、准确性、灵敏度，制定质控体系污染和目标病原体检出的阈值。

MNP标记的检测流程如图3所示。

表2 所述MNP标记组合和试剂盒鉴定结核分枝杆菌的灵敏度、稳定性分析

如表2所示，在1拷贝/反应的12组数据中，能检出1-2个MNP位点，而在空白对照中部分也能检出1个位点；在10拷贝/反应的12组数据中，能稳定的检出至少7个MNP 标记，远远的高于空白对照中检出的MNP位点数目，表明所述试剂盒能够稳定、灵敏地检测低至10拷贝/反应的结核分枝杆菌。

2、MNP标记和试剂盒检测结核分枝杆菌的重现性和准确性评估

基于两次重复中，共同检出标记的基因型是否可重现，评估MNP标记检测方法检测结核分枝杆菌的重现性和准确性。具体地，对100拷贝样品的12组数据分别进行两两比较，结果如表3所示，主基因型存在差异的MNP标记数目都为0；依据2次重复实验间可重现的基因型认为是准确的原则，准确率a＝1-(1-r)/2＝0.5+0.5r，r代表重现率，即主基因型可重现的标记数目占共有标记数目的比率。本项目重现性试验中每个样品不同文库间、不同建库批次间MNP标记主基因型的差异对数为0，重现率r＝100％，准确率a＝100％。

表3 结核分枝杆菌MNP标记检出方法的重现性和准确率评估

基于此，所述试剂盒能够准确、灵敏地检测低至10拷贝/反应的结核分枝杆菌。

3、MNP标记检测试剂盒检出结核分枝杆菌的阈值判定

如表3所示，在1个拷贝/反应的样本中能检出比对到结核分枝杆菌的序列，至少覆盖 1个MNP标记。而在部分空白对照中也检出了结核分枝杆菌的序列。由于MNP标记检测方法的极度灵敏，因此检测过中的数据污染容易导致假阳性的产生。因此本实例中制定如下质控方案。

质控方案具体如下：

1)测序数据量大于5百万碱基。测算依据是每个样品检测MNP标记的数目是17个，一条测序片段的长度是300个碱基，所以当数据量大于5百万碱基时，大部分样品一次实验可以保证覆盖每个标记的测序片段数量达到1000倍，保证对每个MNP标记碱基序列的精准分析。

2)根据测试样品中的结核分枝杆菌的信号指数S和空白对照中结核分枝杆菌的噪音指数P判定污染是否可接受，其中：

空白对照噪音指数P＝nc/Nc，其中nc和Nc分别代表空白对照中，结核分枝杆菌的测序片段的数量。

测试样品的信号指数S＝nt/Nt，其中nt和Nt分别代表测试样品中，结核分枝杆菌的测序片段的数量。

3)计算测试样品中MNP标记的检出率，指的是检出标记数和总设计标记数的比值。

如表4所示，结核分枝杆菌在空白对照中的噪音指数平均值是0.1％，而在1个拷贝的样品中的信号指数平均值是0.3％，1个拷贝的样品和空白对照的信噪比的平均值是5.8，因此，本发明规定当信噪比大于10倍时，可判定检测体系中的污染是可接受的。

如表4所示，在10个拷贝的样品和空白对照的信噪比的平均值是52.2，在10拷贝/反应的12组数据中，能稳定的检出至少7个MNP标记，占总标记的41.2％。因此，在保证准确性的情况下，本标准规定结核分枝杆菌的信噪比判定阈值是30，即当样品中结核分枝杆菌的信噪比大于30，且标记检出率大于等于40％时，判定样本中检出了结核分枝杆菌的核苷酸。

表4 4个样本各12次检测中结核分枝杆菌的信噪比

因此本发明所提供的试剂盒能灵敏的检测到10copy/反应的结核分枝杆菌。

表33、MNP标记检测试剂盒检测结核分枝杆菌的特异性评估

人为的将结核分枝杆菌和不动杆菌属、腺病毒、炭疽杆菌、霍氏鲍特菌、百日咳博德特氏菌、肺炎衣原体、肺炎支原体、EB病毒、流感嗜血杆菌、水痘带状疱疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、人博卡病毒、肺炎克雷伯杆菌、军团菌属、卡他莫拉菌、铜绿假单胞菌、立克次氏体属、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、酿脓链球菌的DNA等摩尔量的混在一起，制备混合模板，以无菌水作为空白对照，采用本发明所提供的方法对混合模板进行检测。进行3个重复实验，在3个重复实验中都能特异地检出结核分枝杆菌的17个MNP 位点，信噪比分别为743.5，812.4和752.6。按照所述的质控方案和判定阈值进行分析后，判定检出结核分支杆菌的核酸，表明所述MNP标记和所述试剂盒在复杂模板中检测目标微生物的高特异性。

实施例3、相同命名结核分枝杆菌菌株间的遗传变异检测

在实验研究中，相同命名的菌株的变异将导致实验结果的不可比较和不可重现。利用所述的试剂盒和MNP标记组合检测方法对华中农业大学、武汉病毒所和石河子大学提供的共计10份结核分枝杆菌的减毒菌株BCG进行检测，样本依次命名为S1-S10，每个样品的测序平均覆盖倍数达2103倍，每个菌株平均可以检出全部17个MNP标记(表5)。将10个菌株的指纹图谱进行两两比对，结果如表6所示，实验室A和C各自保存的3份BCG拷贝的MNP指纹图谱保持一致，实验室B的4份拷贝中，有1份(S-5)和同批次一起检测的9份BCG 均存在部分标记的主基因型差异(表6)。这样的基因型差异有可能导致使用此样本所获得的实验结果的不可重现，影响影响实验结果的交流和共享性。使用 S-5菌株的产生的实验结果建议注明它的指纹图谱。

表5 不同实验室相同命名菌株的检测分析

表6 不同实验室相同命名菌株的检测分析

实施例4、结核分枝杆菌菌株内部的遗传变异检测

作为群体生物，结核分枝杆菌群体内部部分个体发生变异，使群体不再纯合，形成异质的杂合群体，影响尤其是试验用微生物表型的稳定性和一致性。这种变异体在对群体进行分子标记检测时，表现为标记的主基因型外的等位基因型。当变异个体还未累积时，只占群体的极少部分，表现为低频率的等位基因型。低频率的等位基因型往往和技术错误混在一起，导致现有技术难以区分。本发明检测的是高多态性的MNP标记。基于多个错误同时发生的几率低于一个错误发生的几率，MNP标记的技术错误率显著低于SNP标记。对结核分枝杆菌菌株内部遗传变异的检测，其实质是检测群体的MNP位点是否存在主基因型以外的次等位基因型，且判定所检出的次等位基因型的真实性。

本实施例次等位基因型的真实性评估按如下进行：首先按照以下规则排除具有链偏好性(在DNA双链上覆盖的测序序列数的比值)的等位基因型：链偏好性大于10倍，或者与主等位基因型的链偏好性之差大于5倍。

不存在链偏好性的基因型基于表7测序序列数目和比例判定其真实性。表7列出了基于BINOM.INV函数计算在α＝99.9999％的概率保障下，e_max(n＝1)和e_max(n≥2)分别为1.03％和0.0994％时，在各个标记中次等位基因型测序序列数目的临界值，只有次等位基因型的测序序列数目超过临界值时判定为真实的次等位基因型。当存在多个候选次等位基因时，对各候选等位基因型的P值进行多重校正，FDR<0.5％的候选等位基因判定是真实的次等位基因型。

表7涉及到的参数e_max(n＝1)和e_max(n≥2)指的是携带n个SNP的错误等位基因的测序序列数占该标记总测序序列数的最高比例。本实施例汇总在10个结核分枝杆菌纯合菌株中检测到的MNP标记的所有次等位基因型的错误率，e_max(n＝1)和e_max(n≥2)分别为1.03％和 0.0994％。

表7 部分测序深度下进行判定次等位基因型的临界值

按照上述参数，将S-5的核苷酸按照以下8个比例1/1000，3/1000，5/1000，7/1000，1/100，3/100，5/100，7/100混入S-4的核苷酸中，制备人工杂合样本，每个样本检测3次重复，获得共计24个测序数据。通过和S-4，S-5的MNP标记的基因型进行精准比对，在 24个人工杂合样本中均检测到了S-5的基因型，人工杂合样本物中S-5的浓度占比低至 1/1000，说明了所开发的用于鉴定结核分枝杆菌的MNP标记检测方法在检测菌株群体内部低比例遗传变异个体的适用性。

实施例5结核分枝杆菌DNA指纹数据库的构建

利用常规CTAB法、商业化试剂盒等方法提取用于构建结核分枝杆菌DNA指纹数据库的所有菌株或是样本的DNA，采用琼脂糖凝胶和紫外分光光度计检测DNA的质量。若所提取的DNA在260nm与230nm处的吸光度值的比值大于2.0，260nm与280nm吸光度值比值介于1.6与1.8之间，DNA电泳主带明显，无明显降解和RNA残留，则说明基因组 DNA达到相关的质量要求，可进行后续实验。

利用所述的试剂盒，获得了S1-S10BCG菌株的MNP指纹图谱。将10个菌株的指纹图谱进行两两比对，将存在至少1个MNP指纹差异的菌株的指纹图谱录入数据库文件，构成结核分支杆菌的MNP指纹数据库；在每次新的检测中获得的菌株的MNP指纹图谱，均执行同已构建的MNP指纹数据库进行比对，将主基因型存在差异的菌株的MNP指纹图谱录入构建的MNP指纹数据库，不断更新和充实所构建的指纹数据库。另外，所构建的MNP 指纹数据库基于检测的菌株的基因序列，因此和所有的高通量测序数据兼容，具有完全可共建共享的特征。

实施例6、在结核分枝杆菌精细分型中的应用

首先构建结核分枝杆菌的参考序列库，由已经公开的结核分枝杆菌的基因组序列和已构建的结核分枝杆菌的DNA指纹数据库组成；利用实施例2所述的引物组合和MNP标记位点检测方法，获得每个待测样品中结核分枝杆菌的MNP指纹图谱；将每个菌株的DNA 指纹图谱同构建的参考序列库进行比对，筛选获得和序列库中遗传距离最接近的菌株；和已有菌株的基因型100％相同的，为已有的变型，在至少一个MNP位点存在主基因型差异的，为新的变型，实现对结核分枝杆菌的精细分型。

如表4所示的10个菌株的基因型分析结果，S-5和其他9份菌株在5个MNP 标记存在主基因型不同，将10个菌株分为2个型。因此，所述的方法对结合分枝杆菌基因型的分辨率达到了单碱基的水平，可以实现对样本中结核分枝杆菌进行精细分型。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

序列表

<110> 江汉大学

<120> 一种结核分枝杆菌的MNP标记组合、引物对组合、试剂盒及应用

<130> 20210925

<160> 51

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 139

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 1

cggtcagtag gagccaagtc gtacctccga aagccttgac aaagcggggc gcgcgttccg 60

tatagttcgg ctaagcggag cgctcgcccc gcttagtcaa agcatagcga ggagccctca 120

tgaccaaatg gactgccgc 139

<210> 2

<211> 150

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 2

agtgcgcgtt gttcctcagc ggtgatgagg tgcctgttgc ggtccaagcg cacggcacgg 60

aacccccgga gacccagaat ggcaacaacc atgcgccgcc agggataata ggcccatcgc 120

ttcgcttctt ctagcagatc tggatcaggc 150

<210> 3

<211> 136

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 3

ccgaacgtcg acaaaaccac gccgcccgcc agcgcgccca ggtgctcacc cagaccgccg 60

cggccaccga cacccacggc ccaccaccgg atcacaacga cgacccaccg ccgttttagg 120

ctgacctgct gattag 136

<210> 4

<211> 149

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 4

gttcgcatgc gtcgttggtg gatgcctgtc ggctgtcgcg ggcgcgggtt gtggtgacgc 60

cgcaccgcga cgtcgacgcc gtggacgccg cgctgcgatc gcgcgacgag cagcgcgccg 120

tcgtcgtcac cgactcggtg ttcagcgcc 149

<210> 5

<211> 150

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 5

gaccgtgctc gtcaccggcg ccaaccgcgg catgggccgc gaatacgtcg ctcagcttct 60

cggtcgcaaa gtggcaaagg tctatgccgc tacccgcaac ccgctggcaa tcgacgttag 120

cgatccgcgc gtgattccgc tccaactcga 150

<210> 6

<211> 149

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 6

aacagccgca ctagcacggt cagcgcgtcg ggaacgacgc cgccccacaa cccggagtgc 60

agcccgtggt cgagggtggc gacctcgacg acgcagtcgg ccattccgcg tagcgacacc 120

gtcaaagccg ggatgtcggt gctccaatt 149

<210> 7

<211> 135

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 7

cagcaaacgc tcgcccagtg cgaagcggcc gtgcgaatcg acactaacca gccccacctc 60

gaccaggccg accagcaagc gtcgagtcgt cgatttggcc agccccagcc gctcgcagag 120

atcgactagg cgcag 135

<210> 8

<211> 145

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 8

gatctggtcg acaaaccaca ttcgctggcc gcgcagtacc gacaggtcga ccgtttcgcc 60

gtcggtcgcg cgggcaactc gctcgacggt cggccggaac gccgcggcta tgtgggctcc 120

ggtgacactt ccgaatccca gcaaa 145

<210> 9

<211> 150

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 9

cggcgtcgca gaagaaatga tcgtcggcgc cgaagccgag gaagagttgc cagccgaggc 60

caccgaagcg atcgaagcac tgatccgtca gatcaattga ggtcggctcc gagcgtccca 120

caagtacagg cacgccgtaa cgctcaagtt 150

<210> 10

<211> 144

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 10

ccactgcgac ttgatccagg ccaaatcgtc gaaggtgagg ctggggtcga acacggtgtt 60

caagtactcg ccgacggtgc caggccagcg atccagtgaa gcgaaggcca gcggttcggt 120

ggtcaacaag tcgaaccacc accg 144

<210> 11

<211> 146

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 11

catcagcatg acgaccttgc cggtgtggcg cgcctggctc agataacgca acgccgcagg 60

cgcgcgccgc acgtcaaaag tggtgaccgg caacggccgc agcaccccat cgccgaacag 120

cgtggcgagc tccagcatgt actgat 146

<210> 12

<211> 150

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 12

gactcgagac tggctaaatc cgttgccgct gccgcgataa cctctggcgc cgcaatcaca 60

aacgacatct gacacctccc aatacgcatg accgctctgt catgccgacc cggggaacgt 120

caccagcaaa aatcggcggg ctacagaata 150

<210> 13

<211> 145

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 13

ggtcaacgcc tgcacgaact gggcatgaaa cgcctgcgct tgggcgctga gcgcctgata 60

ggcctggccg tgggcgccga acagcgccgc aaccgccgtc gagacttcat cggcacccgc 120

ggccagcagt gctgtggtgt tggcc 145

<210> 14

<211> 150

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 14

cggatcgcgt tcggattccg ctcaccacaa gccctcatcg ccctagccat gctcaccctc 60

gccggccacc gccccaccct gccaggccga cacaaccacc cacagatcag tcagtagagc 120

ccaattcgta ccgaatttgg gggcttttac 150

<210> 15

<211> 136

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 15

gttcgccgtc aacgtgggca acggcgtcgg cggtctgggc ggccagggcg gccagggcgc 60

cgcgctgatc ggcctgggcg ccggcggtgc cggcggtgcc ggcggcgcca cagtcgttgg 120

acttggtggc aatggc 136

<210> 16

<211> 146

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 16

cacgaacggt ggtgttgatt tcggtggcgg aaatgcggat cccggtttcg gcttccaccc 60

gcgcacgcag ttcctggctg ctcagtgagt ccaggccgta ctcgctgagc agccggtcgg 120

tgtcgatggt gcggcgtagg attagg 146

<210> 17

<211> 145

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 17

gtggccgaac gtttttccag cctgacatca ccgggagtca atgcggtacc ggggcgcaga 60

tcgtgcgcgg ccaccaccac ctcggagcga tcatcctctg gattggaccg cagcgccgca 120

acgccggcca gcatgaccag cccgg 145

<210> 18

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 18

cggtcagtag gagccaagtc 20

<210> 19

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 19

agtgcgcgtt gttcctcag 19

<210> 20

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 20

ccgaacgtcg acaaaaccac 20

<210> 21

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 21

gttcgcatgc gtcgttgg 18

<210> 22

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 22

gaccgtgctc gtcaccgg 18

<210> 23

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 23

aacagccgca ctagcacg 18

<210> 24

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 24

cagcaaacgc tcgcccag 18

<210> 25

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 25

gatctggtcg acaaaccaca ttc 23

<210> 26

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 26

cggcgtcgca gaagaaatg 19

<210> 27

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 27

ccactgcgac ttgatccagg 20

<210> 28

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 28

catcagcatg acgaccttgc 20

<210> 29

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 29

gactcgagac tggctaaatc cg 22

<210> 30

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 30

ggtcaacgcc tgcacgaa 18

<210> 31

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 31

cggatcgcgt tcggattcc 19

<210> 32

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 32

gttcgccgtc aacgtggg 18

<210> 33

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 33

cacgaacggt ggtgttgatt t 21

<210> 34

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 34

gtggccgaac gtttttccag 20

<210> 35

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 35

gcggcagtcc atttggtcat 20

<210> 36

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 36

gcctgatcca gatctgctag aag 23

<210> 37

<211> 24

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 37

ctaatcagca ggtcagccta aaac 24

<210> 38

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 38

ggcgctgaac accgagtc 18

<210> 39

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 39

tcgagttgga gcggaatcac 20

<210> 40

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 40

aattggagca ccgacatccc 20

<210> 41

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 41

ctgcgcctag tcgatctctg 20

<210> 42

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 42

tttgctggga ttcggaagtg tc 22

<210> 43

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 43

aacttgagcg ttacggcgt 19

<210> 44

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 44

cggtggtggt tcgacttgt 19

<210> 45

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 45

atcagtacat gctggagctc g 21

<210> 46

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 46

tattctgtag cccgccgatt ttt 23

<210> 47

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 47

ggccaacacc acagcact 18

<210> 48

<211> 23

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 48

gtaaaagccc ccaaattcgg tac 23

<210> 49

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 49

gccattgcca ccaagtccaa 20

<210> 50

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 50

cctaatccta cgccgcacc 19

<210> 51

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 51

ccgggctggt catgctgg 18

Claims

1.一种结核分枝杆菌的MNP标记组合，其特征在于，所述MNP标记组合包括17个标记，具体的核苷酸序列如SEQ ID NO .1-SEQ ID NO .17所示。

2.一种用于检测权利要求1所述结核分枝杆菌MNP标记组合的多重PCR引物对组合，其特征在于，所述多重PCR引物对组合包括17对引物，具体的引物对组合核苷酸序列如SEQ IDNO .18-SEQ ID NO .51所示。

3.一种用于检测权利要求1所述结核分枝杆菌MNP标记组合的检测试剂盒，其特征在于，所述检测试剂盒包括权利要求2所述的引物对组合。

4.根据权利要求3所述的检测试剂盒，其特征在于，所述检测试剂盒还包括多重PCR预混液。

5.权利要求1所述的结核分枝杆菌MNP标记组合或权利要求2所述的引物对组合或权利要求3-4任一所述的检测试剂盒在非诊断目的结核分枝杆菌检测中的应用。

6.权利要求1所述的结核分枝杆菌的MNP标记组合或权利要求2所述的引物对组合或权利要求3-4任一所述的检测试剂盒在制备用于结核分枝杆菌的检测产品中的应用。

7.权利要求1所述的结核分枝杆菌的MNP标记组合或权利要求2所述的引物对组合或权利要求3-4任一所述的检测试剂盒在非诊断目的检测结核分枝杆菌菌株内部和菌株间遗传变异中的应用。

8.权利要求1所述的结核分枝杆菌的MNP标记组合或权利要求2所述的引物对组合或权利要求3-4任一所述的检测试剂盒在构建结核分枝杆菌数据库中的应用。

9.权利要求1所述的结核分枝杆菌的MNP标记组合或权利要求2所述的引物对组合或权利要求3-4任一所述的检测试剂盒在非诊断目的结核分枝杆菌精细分型检测中的应用。