CN117487942A - 用于检测鲍曼不动杆菌的引物组及可视化检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种用于检测鲍曼不动杆菌的引物组及可视化检测方法。本发明的用于检测用于检测鲍曼不动杆菌的引物组包含引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1~SEQ ID NO.6所示;本发明利用LAMP技术结合本发明提供的用于检测鲍曼不动杆菌的引物组检测鲍曼不动杆菌,耗时短、特异性和灵敏度高、重复性好,且操作极为简单,只需要恒温加热环境非专业人员即可操作,为鲍曼不动杆菌的快速检测提供了可靠的手段。

Description

用于检测鲍曼不动杆菌的引物组及可视化检测方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种用于检测鲍曼不动杆菌的引物组及可视化检测方法。
背景技术
鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是一种革兰氏阴性细菌,属于分枝杆菌属(Acinetobacter genus)。它是一种非常重要的病原体,广泛存在于土壤、水源和医疗环境中。近年来,鲍曼不动杆菌引起的感染日益严重,尤其是在医疗机构中,因其强大的耐药性而变得更加棘手。
鲍曼不动杆菌的耐药性是其引起感染的主要特征之一,也是目前研究的重点之一。该细菌表现出对多种抗生素的耐药性,包括β-内酰胺类、氨基糖苷类和喹诺酮类等多种药物。这使得治疗鲍曼不动杆菌感染变得异常困难,严重影响了患者的预后。
耐药基因是导致鲍曼不动杆菌耐药性的重要因素之一。在鲍曼不动杆菌中,一种特别引人关注的耐药基因是OXA-51基因。OXA-51属于类Cβ-内酰胺酶家族,是引起鲍曼不动杆菌对β-内酰胺类抗生素耐药的主要因素之一。OXA-51编码的酶能够水解β-内酰胺类抗生素,从而使细菌免疫这些药物的作用。研究表明,OXA-51基因的存在与鲍曼不动杆菌的耐药性直接相关。研究人员通过分离、纯化并测序感染的鲍曼不动杆菌菌株,发现OXA-51基因在鲍曼不动杆菌中高度保守。因此其检测可为感染控制和治疗提供关键信息。通过追踪OXA-51的存在与表达水平,临床医生可以更准确地评估患者感染的严重程度,制定个体化的治疗方案。此外,OXA-51基因的鉴定还有助于监测细菌的传播途径,加强感染预防和控制措施,为维护公共卫生提供支持。
常见的OXA-51基因检测方法以荧光定量PCR为主,其具有灵敏度高准确性强的优势,但是荧光定量PCR价格较为昂贵,且需要依赖昂贵且精密的荧光定量PCR仪对操作人员要求较高,不适合基层卫生机构。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的是提供一种用于检测鲍曼不动杆菌的引物组及可视化检测方法。
本发明一方面提供了一种用于检测鲍曼不动杆菌的引物组,其特征在于,所述引物组包含引物的核苷酸序列如下所示:
SEQ ID NO.1:5’-AGCACTCTTACTTATAACAAGC-3’;
SEQ ID NO.2:5’-CATACTCGGTCGAAGCAC-3’;
SEQ ID NO.3:
5’-GATTTTGAAGCGCTGTGATTTGGATTTTTCTATTTTTATTTCAGCCTGTTCAC-3’;
SEQ ID NO.4:
5’-TTAACGAAGCACACACTACGGTTTTAGCAAGATCATTACCATAGCT-3’;
SEQ ID NO.5:5’-TCCAACAAGGCCAAACTCAACA-3’;
SEQ ID NO.6:5’-AGCAGTCACTATATA-3’。
其中,正向外引物F3,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;反向外引物B3,其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;正向内引物FIP,其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示;反向内引物BIP,其核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示,环引物LB,其核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示,环引物LF,其核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示。
具体的,本发明还提供上述引物组的应用,上述引物组可以应用于制备鲍曼不动杆菌试剂盒中,或者,利用所述的引物组检测鲍曼不动杆菌中的应用,利用上述引物组在检测鲍曼不动杆菌的微流控芯片中的应用,尤其是利用环介导等温扩增-光谱传感器-人工智能技术平台检测鲍曼不动杆菌。
又一方面,本发明还提供了一种鲍曼不动杆菌的检测方法,包括:利用LAMP检测技术结合如上所述的引物组对待测样本进行环介导等温扩增;对扩增产物进行分析。
进一步的,所述环介导等温扩增的反应温度为65℃,反应时间为20~30分钟。
进一步的,所述待测样本为OXA-51基因合成DNA样本、培养的菌株样本、分泌物拭子样本中的一种或多种。
进一步的,所述环介导等温扩增的反应在微流控芯片中进行。
进一步的,所述对扩增产物进行分析的方法包括对LAMP反应结果进行光谱分析和/或显色分析。
本发明的有益效果是,本发明利用LAMP技术结合本发明提供的用于检测鲍曼不动杆菌的引物组检测鲍曼不动杆菌,耗时短、特异性和灵敏度高、重复性好,且操作极为简单,只需要恒温加热环境非专业人员即可操作,为鲍曼不动杆菌的快速检测提供了可靠的手段。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是鲍曼不动杆菌筛选有效引物的实验结果;
图2是本发明引物组的检出限测定结果;
图3是本发明特异性实验的检测结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例中使用的鲍曼不动杆菌OXA-51基因、肺炎克雷伯菌Oprl1基因、铜绿假单胞菌CTX1基因的合成DNA样本均为采购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
本发明的实施例中涉及的2×LAMP预混液可以是购买得到的NEB(美国)2×LAMP预混液,也可以是自己配置的,其主要包括4~10U/μL的BST3.0酶,1~10μM的dNTPs,以及50~100μM的pH显色指示剂。通过试剂颜色变化即可判断是否有OXA-51基因存在,当存在OXA-51基因时,试剂由红色变为黄色。
本发明的实施例中涉及的引物序列自主研发设计并委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
1、引物的设计与筛选
从NCBI中下载鲍曼不动杆菌的中的OXA-51基因上的保守序列作为引物设计模板;在引物设计网站(http://primerexplorer.jp/e/)中设计多组LAMP引物组,分别进行LAMP反应筛选,其反应结果如图1所示。
最终选择图1中编号为3-2的一组显色时间最短、特异性和灵敏度最高、重复性最好的引物组,其核苷酸序列如下表1所示:
表1引物设计
2、反应条件
经过几轮不同反应条件测试后,最终选定以下条件为最终的试剂配比与反应条件:
(1)引物浓度配比:
引物使用时需要从浓缩的储存浓度稀释成最终的反应浓度。稀释引物时,在干净的空间(即没有模板DNA)中使用微量移液器枪头,以可以避免试剂产生的交叉污染。整个过程尽可能在干净的洁净工作台或生物安全柜中进行。
表2
引物 10×储存浓度 1×最终浓度
FIP 16μM 1.6μM
BIP 16μM 1.6μM
F3 2μM 0.2μM
B3 2μM 0.2μM
FL 4μM 0.4μM
BL 4μM 0.4μM
(2)10×引物混合液配制:
按照下表3进行10×引物混合液的配制。在引物储备液中添加分子生物学级别的纯水,而不是TE或其他缓冲液,以免将多余的缓冲液带入LAMP反应中。通常采用灭菌无酶水来制备引物储备液,可以在-20℃下储存2年。引物的冻融次数不得超过20次。
表3
引物浓度 引物 配制20个反应的体积
100μM FIP 4μL
100μM BIP 4μL
10μM F3 5μL
10μM B3 5μL
100μM FL 1μL
100μM BL 1μL
/ 灭菌无酶水 5μL
/ 合计 25μL
(3)LAMP反应体系中的引物、2×LAMP预混液和阳性/阴性样本配比:
表4
1个反应(μL)
2×LAMP预混液 6.25
10×引物混合液 1.25
阳性/阴性样本 5.0
所述阳性样本可以是购买的鲍曼不动杆菌OXA-51基因的合成DNA样本、培养的鲍曼不动杆菌菌株样本,提取的鲍曼不动杆菌gDNA样本等。
所述阴性样本可以是灭菌无酶水,也可以是肺炎克雷伯菌Oprl1基因、铜绿假单胞菌CTX1基因的合成DNA样本。
其中,鲍曼不动杆菌OXA-51基因、肺炎克雷伯菌Oprl1基因、铜绿假单胞菌CTX1基因的合成DNA样本的制备方法如下:
将4μg合成DNA样本粉末,加40μL水稀释到100ng/μL作为合成DNA样本储存液。当需要进行反应时,用灭菌无酶水将合成DNA储存液稀释100倍,得到1ng/μL的合成DNA样本。
(4)反应条件
在65℃温度条件下,恒温扩增25分钟,有较好的检测结果。
加热可以采用恒温加热装置(水浴锅、金属浴、恒温烘箱、或PCR仪等)进行加热。
3、用于检测鲍曼不动杆菌的检出限测定
第一步、不同浓度梯度的鲍曼不动杆菌阳性样本制备
将1ng/μL鲍曼不动杆菌OXA-51基因的合成DNA样本依次用灭菌无酶水按1/10倍梯度依次稀释,分别得到的浓度为1ng/μL、0.1ng/μL、0.01ng/μL的鲍曼不动杆菌合成DNA样本作为阳性样本。
第二步、按照上述表3中的方法配制10×引物混合液。
第三步、取第一步中制备的阳性样本各5μL按照上述表4中的方法配制各反应的LAMP反应体系。
第四步、65℃加热,反应25分钟。
反应结果如图2所示,阳性样本浓度为1ng/μL时,2个阳性样本均变为黄色,阳性样本浓度为0.1ng/μL时,2个阳性样本均变为橙黄色,而当阳性样本浓度为0.01ng/μL时,2个阳性样本均未明显变色,因此,鲍曼不动杆菌的检出限为1ng/μL。
4、特异性实验
为了检测鲍曼不动杆菌的检测引物组的特异性,分别使用鲍曼不动杆菌OXA-51基因、肺炎克雷伯菌Oprl1基因、铜绿假单胞菌CTX1基因的合成DNA样本进行特异性测试。
第一步、鲍曼不动杆菌阳性/阴性样本制备
将浓度为1ng/μL鲍曼不动杆菌OXA-51基因的合成DNA样本作为阳性样本,并分别以浓度为1ng/μL肺炎克雷伯菌Oprl1基因的合成DNA样本、浓度为1ng/μL铜绿假单胞菌CTX1基因的合成DNA样本作为阴性样本;
第二步、按照上述表3中的方法配制10×引物混合液。
第三步、分别取第一步中制备的阳性/阴性样本各5μL,按照上述表4中的方法配制各反应的LAMP反应体系。
第四步、65℃加热,反应25分钟。
反应结果如图3所示,可见鲍曼不动杆菌可被明确检出(颜色变为黄色),以及分别含有肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌的阴性样本均未发生明确的颜色变化,即未发生明确的LAMP反应,证明了该组引物具有较高特异性。
本检测方法还可以通过环介导等温扩增-光谱传感器-人工智能(LAMP-SpectralSensor-AI)技术平台检测鲍曼不动杆菌,可使用购买的鲍曼不动杆菌的OXA-51基因合成DNA样本、培养的菌株样本,分泌物拭子样本等,注入集成在微流控芯片反应腔中的LAMP反应试剂中进行扩增,扩增产物通过光谱传感器进行分析,并通过AI技术对收集到的光谱信号进行综合判断,从而快速判断样本中是否有鲍曼不动杆菌,并且光谱检测方法配合AI算法,可以使检测精确度达到分子检测水平。通过将待测样品限制在设备的微流控环境中,降低了样品污染的风险,并将检测所需的样品体积和试剂降到最低,从而进一步降低了筛选和检测的总体成本。
本发明比胶体金试纸产品特异性更好,且与传统荧光探针PCR法相比无需DNA提取,在保留基因检测的灵敏度和特异性的情况下,突破了传统基因鉴定实验的局限性,无需DNA/RNA提取不需要PCR仪和昂贵的试剂,可以只用肉眼观察反应试剂颜色,并且可在30分钟内完成检验,做到了降本增效的优秀效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种用于检测用于检测鲍曼不动杆菌的引物组,其特征在于,所述引物组包含引物的核苷酸序列如下所示:
SEQ ID NO.1:5’-AGCACTCTTACTTATAACAAGC-3’;
SEQ ID NO.2:5’-CATACTCGGTCGAAGCAC-3’;
SEQ ID NO.3:5’-GATTTTGAAGCGCTGTGATTTGGATTTTTCTATTTTTATTTCAGCCTGTTCAC-3’;
SEQ ID NO.4:5’-TTAACGAAGCACACACTACGGTTTTAGCAAGATCATTACCATAGCT-3’;
SEQ ID NO.5:5’-TCCAACAAGGCCAAACTCAACA-3’;
SEQ ID NO.6:5’-AGCAGTCACTATATA-3’。
2.根据权利要求1所述的引物组在制备鲍曼不动杆菌试剂盒中的应用。
3.根据权利要求1所述的引物组在检测鲍曼不动杆菌中的应用。
4.根据权利要求1所述的引物组在检测鲍曼不动杆菌的微流控芯片中的应用。
5.一种鲍曼不动杆菌的检测方法,其特征在于,包括:
利用LAMP检测技术结合如权利要求1所述的引物组对待测样本进行环介导等温扩增;
分析扩增产物的结果。
6.根据权利要求5所述的鲍曼不动杆菌的检测方法,其特征在于,
所述环介导等温扩增的反应温度为65℃,反应时间为20~30分钟。
7.根据权利要求5所述的鲍曼不动杆菌的检测方法,其特征在于,
所述待测样本为OXA-51基因合成DNA样本、培养的菌株样本、分泌物拭子样本中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的鲍曼不动杆菌的检测方法,其特征在于,
所述环介导等温扩增的反应在微流控芯片中进行。
9.根据权利要求5所述的鲍曼不动杆菌的检测方法,其特征在于,
所述分析扩增产物的结果的方法包括对LAMP反应结果进行光谱分析和/或显色分析。
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