RU2551764C2 - METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148 - Google Patents

METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148 Download PDF

Info

Publication number
RU2551764C2
RU2551764C2 RU2013130607/10A RU2013130607A RU2551764C2 RU 2551764 C2 RU2551764 C2 RU 2551764C2 RU 2013130607/10 A RU2013130607/10 A RU 2013130607/10A RU 2013130607 A RU2013130607 A RU 2013130607A RU 2551764 C2 RU2551764 C2 RU 2551764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
beijing
cluster
tuberculosis
amplification
dna
Prior art date
Application number
RU2013130607/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013130607A (en
Inventor
Елена Николаевна Ильина
Егор Александрович Шитиков
Юлия Андреевна Беспятых
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский институт физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства (ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский институт физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства (ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-исследовательский институт физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства (ФГБУН НИИ ФХМ ФМБА России)
Priority to RU2013130607/10A priority Critical patent/RU2551764C2/en
Publication of RU2013130607A publication Critical patent/RU2013130607A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2551764C2 publication Critical patent/RU2551764C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology, namely to a method for identifying tuberculosis mycobacteria of cluster Beijing B0/W148. A polymerase chain reaction is conducted for amplification of M. tuberculosis DNA fragments with selected primers P1, P2 and P3, sequences of which are presented by SEQ ID NO 1, 2, 3, respectively in the amplification mode of 98°C - 10 minutes, 30 cycles: 98°C - 30 sec, 64°C - 30 sec, 72°C - 50 sec, 72°C - 10 min, 4°C. The amplification products are separated by electrophoresis in 2% agarose gel. If the fragment of 1,021 base pairs is produced, the strain of tuberculosis mycobacteria of cluster Beijing B0/W148 is detected.
EFFECT: presented invention enables fast and high-specificity identification of tuberculosis mycobacteria of cluster Beijing B0/W148.
3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к молекулярной биологии, медицине, включая фтизиатрию, и может быть использовано для лабораторного определения микобактерий туберкулеза, относящихся к кластеру Beijing B0/W148.The present invention relates to molecular biology, medicine, including phthisiology, and can be used for laboratory determination of Mycobacterium tuberculosis belonging to the Beijing B0 / W148 cluster.

Уровень техникиState of the art

Среди генетических семейств, выделяемых внутри вида Mycobacterium tuberculosis, для России особое значение имеют представители генотипа Beijing, встречающиеся более чем у половины больных туберкулезом. Данное семейство было впервые описано в 1992-1994 годах в Пекинском регионе Китая. В свою очередь кластер В0/W148 является наиболее распространенным в России вариантом генотипа Beijing [Mokrousov I. et al. Mycobacterium tuberculosis population in northwestern Russia: an update from Russian-EU/Latvian border region // PLoS One. 2012;7(7):e41318]. Представители этого кластера преобладают у больных с тяжелыми формами туберкулеза, демонстрируют высокую вирулентность [Вишневский Б.И. и др. Вирулентность микобактерий туберкулеза // Проблемы туберкулеза. - 2002а. - №10. - С. 33-36] и трансмиссивность [Mokrousov I et al. Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype in Russia: in search of informative variable-number tandem-repeat loci // J Clin Microbiol. 2008 Nov;46(11):3576-84], ассоциацию с лекарственной устойчивостью [Toungoussova O. et al. Spread of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains of the Beijing genotype in the Archangel Oblast, Russia // J. Clin. Microbiol. - 2002. - Vol. 40. - P. 1930-1937]. Текущая эпидемия туберкулеза в России в значительной степени связана с активным распространением резистентных штаммов семейства В0/W148 в популяции, иммунизированной БЦЖ. Таким образом, своевременное выявление штаммов этого кластера является важной составляющей диагностики туберкулеза и имеет существенное значение для выбора адекватного лечения.Among the genetic families isolated within the species Mycobacterium tuberculosis, representatives of the Beijing genotype, found in more than half of tuberculosis patients, are of particular importance for Russia. This family was first described in 1992-1994 in the Beijing region of China. In turn, the B0 / W148 cluster is the most common variant of the Beijing genotype in Russia [Mokrousov I. et al. Mycobacterium tuberculosis population in northwestern Russia: an update from Russian-EU / Latvian border region // PLoS One. 2012; 7 (7): e41318]. Representatives of this cluster prevail in patients with severe forms of tuberculosis, demonstrate high virulence [B. Vishnevsky. et al. Virulence of Mycobacterium tuberculosis // Problems of Tuberculosis. - 2002a. - No. 10. - S. 33-36] and transmissivity [Mokrousov I et al. Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype in Russia: in search of informative variable-number tandem-repeat loci // J Clin Microbiol. 2008 Nov; 46 (11): 3576-84], association with drug resistance [Toungoussova O. et al. Spread of drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains of the Beijing genotype in the Archangel Oblast, Russia // J. Clin. Microbiol. - 2002. - Vol. 40. - P. 1930-1937]. The current tuberculosis epidemic in Russia is largely associated with the active spread of resistant strains of the B0 / W148 family in the population immunized with BCG. Thus, the timely detection of strains of this cluster is an important component in the diagnosis of tuberculosis and is essential for the selection of an adequate treatment.

На сегодняшний день для молекулярно-генетического типирования микобактерий разработано около десятка различных технологий, однако наибольшее распространение получили три: сполиготипирование (spoligotyping), анализ числа тандемных повторов в различных локусах генома (от англ.Variable Number of Tandem Repeats, VNTR) и анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов IS6110 (от англ. Restriction Fragment Length Polymorphisms IS6110, IS6110-RFLP).To date, about a dozen different technologies have been developed for molecular genetic typing of mycobacteria, but three are most widely used: spoligotyping, analysis of the number of tandem repeats at different loci of the genome (from the English Variable Number of Tandem Repeats, VNTR) and analysis of length polymorphism restriction fragments IS6110 (from the English Restriction Fragment Length Polymorphisms IS6110, IS6110-RFLP).

Метод сполиготипирования (spoligotyping, от англ. Spacer Oligonucleotide Typing) заключается в определении структуры генетического региона M. tuberculosis (DR-регион), состоящего из нескольких десятков повторяющихся последовательностей и уникальных по своему нуклеотидному составу промежутков (спейсеров) между ними [Kamerbeek J. et al. Simultaneous detection and strain differentiation of Mycobacterium tuberculosis for diagnosis and epidemiology // J Clin Microbiol. 1997 Apr;35(4):907-14]. Метод требует проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) и последующей ДНК-гибридизации с нанесенными на мембрану уникальными спейсерными последовательностями в специальном приборе (миниблоттере) и выявлением сигналов хемилюминесценции на светочувствительной пленке. Данный метод позволяет определить генотип Beijing, однако, не позволяет устанавливать принадлежность к кластеру B0/W148.The spoligotyping method (spacer Oligonucleotide Typing) consists in determining the structure of the M. tuberculosis genetic region (DR region), which consists of several tens of repeating sequences and gaps (spacers) unique in their nucleotide composition [Kamerbeek J. et al. Simultaneous detection and strain differentiation of Mycobacterium tuberculosis for diagnosis and epidemiology // J Clin Microbiol. 1997 Apr; 35 (4): 907-14]. The method requires polymerase chain reaction (PCR) and subsequent DNA hybridization with unique spacer sequences deposited on the membrane in a special device (mini-blotter) and detection of chemiluminescence signals on a photosensitive film. This method allows us to determine the Beijing genotype, however, it does not allow us to establish belonging to the B0 / W148 cluster.

Еще один метод типирования, основанный на амплификационных технологиях - анализ числа тандемных повторов. Данный метод базируется на оценке длины продукта ПЦР-реакции (минисателлитный анализ, англ. Variable Number of Tandem Repeats Typing, VNTR-typing). Наиболее характерный паттерн для кластера B0/W148 по 24 локусному типированию (s154, s580, s960, s1644, s2059, s2531, s2687, s2996, s3007, s3192, s4348, s802, s2165, s2461, s577, s2163, s4052, s4156, s424, s1955, s2347, s2401, s3171, s3690) представлен в виде 244233352644425173353723, где цифрами обозначено количество повторов в определенном локусе [Mokrousov I. Insights into the Origin, Emergence, and Current Spread of a Successful Russian Clone of Mycobacterium tuberculosis // Clin. Microbiol. Rev 2013 Apr; 26(2): 342-360]. Однако уже сейчас появляются данные, что данный паттерн может видоизменяться, и тем самым данный метод определения представителей кластера B0/W148 малопригоден к использованию [Mokrousov I. Insights into the Origin, Emergence, and Current Spread of a Successful Russian Clone of Mycobacterium tuberculosis // Clin. Microbiol. Rev 2013 Apr; 26(2): 342-360].Another typing method based on amplification technologies is the analysis of the number of tandem repeats. This method is based on estimating the length of the PCR reaction product (minisatellite analysis, English Variable Number of Tandem Repeats Typing, VNTR-typing). The most typical pattern for the B0 / W148 cluster according to 24 locus typing (s154, s580, s960, s1644, s2059, s2531, s2687, s2996, s3007, s3192, s4348, s802, s2165, s2461, s577, s2163, s4052, s452 , s1955, s2347, s2401, s3171, s3690) is presented as 244233352644425173353723, where the numbers indicate the number of repeats at a certain locus [Mokrousov I. Insights into the Origin, Emergence, and Current Spread of a Successful Russian Clone of Mycobacterium tuberculosis // Clin. Microbiol. Rev 2013 Apr; 26 (2): 342-360]. However, there is already evidence that this pattern can be modified, and thus this method for determining the representatives of the B0 / W148 cluster is of little use [Mokrousov I. Insights into the Origin, Emergence, and Current Spread of a Successful Russian Clone of Mycobacterium tuberculosis // Clin. Microbiol. Rev 2013 Apr; 26 (2): 342-360].

В настоящее время для обнаружения штаммов семейства В0/W148 используют метод типирования IS6110-RFLP (от англ. Restriction Fragment Length Polymorphisms IS6110), основанный на гибридизационном анализе полиморфизма длин рестрикционных фрагментов ДНК, содержащих инсерционный элемент IS6110. Данный метод является аналогом предложенного изобретения. Подход был предложен в 1993 году van Embden и его коллегами [Van Embden J. et al. Strain identification of Mycobacterium tuberculosis by DNA fingerprinting: recommendations for a standardized methodology// J. Clin. Microbiol. -1993. -Vol. 31. -P. 406-409]. Метод базируется на определении количества и локализации в геноме M. tuberculosis небольшого (около 1350 п.о.) мобильного генетического элемента - инсерционной последовательности IS6110, имеющей сайт рестрикции PvuII [Thierry D. et al. IS6110, an IS-like element of Mycobacterium tuberculosis complex // NAR. -1990. -Vol. 18(1). -P. 188]. Фрагменты IS6110 распределяются в кольцевой хромосоме M. tuberculosis хаотичным образом, а их число может варьировать от 0 до 26 копий на геном. В процессе обработки рестриктазой PvuII геномная ДНК M. tuberculosis распадается на несколько фрагментов, количество и длина которых зависит от числа IS6110 элементов и их локализации в геноме МТБ. Фрагменты разделяются при помощи гель-электрофореза и визуализируются методом Саузерн-блот-гибридизации с мечеными зондами, комплементарными последовательности IS6110. Таким образом, для каждого штамма получается уникальный гибридизационный паттерн. Паттерн, характерный для представителей кластера B0/W148, представлен на Фигуре 1. Однако метод обладает рядом серьезных недостатков, затрудняющих его широкое применение в лабораторной практике. Ряд проблем связан со сложностью самой методики, необходимостью использовать большое количество бактериальной массы, длительностью процедуры анализа (до 40 дней). Как и многие другие гель-электрофоретические методики анализа, IS6110-RFLP типирование характеризуется сложностью обработки результатов.Currently, to detect strains of the B0 / W148 family, the IS6110-RFLP typing method (from the Restriction Fragment Length Polymorphisms IS6110) is used, based on a hybridization analysis of length polymorphism of restriction DNA fragments containing the insertion element IS6110. This method is an analogue of the proposed invention. An approach was proposed in 1993 by van Embden and colleagues [Van Embden J. et al. Strain identification of Mycobacterium tuberculosis by DNA fingerprinting: recommendations for a standardized methodology // J. Clin. Microbiol. -1993. -Vol. 31. -P. 406-409]. The method is based on the determination of the number and localization in the M. tuberculosis genome of a small (about 1350 bp) mobile genetic element — the insertion sequence IS6110 with the PvuII restriction site [Thierry D. et al. IS6110, an IS-like element of Mycobacterium tuberculosis complex // NAR. -1990. -Vol. 18 (1). -P. 188]. Fragments of IS6110 are distributed randomly in the ring chromosome of M. tuberculosis, and their number can vary from 0 to 26 copies per genome. During PvuII restriction enzyme treatment, the genomic DNA of M. tuberculosis breaks up into several fragments, the number and length of which depends on the number of IS6110 elements and their localization in the MTB genome. Fragments are separated by gel electrophoresis and visualized by Southern blot hybridization with labeled probes complementary to the IS6110 sequence. Thus, for each strain, a unique hybridization pattern is obtained. The pattern characteristic of representatives of the B0 / W148 cluster is shown in Figure 1. However, the method has a number of serious drawbacks that impede its widespread use in laboratory practice. A number of problems are associated with the complexity of the technique itself, the need to use a large amount of bacterial mass, and the duration of the analysis procedure (up to 40 days). Like many other gel electrophoretic analysis techniques, IS6110-RFLP typing is characterized by the complexity of processing the results.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа быстрой и однозначной детекции М. tuberculosis генотипа Beijing В0/W148.The objective of the invention is to develop a method for the rapid and unambiguous detection of M. tuberculosis genotype Beijing B0 / W148.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача идентификации микобактерий туберкулеза кластера Beijing В0/W148 достигается посредством применения полимеразной цепной реакции для амплификации фрагментов ДНК M. tuberculosis с праймерами P1 5'-GTGTTGTACATTGGGCATCG-3', P2 5'-GGTGTACATATCGAAGCTCG-3' и P3 5'-GCTCGACGAAGTGAGATTGC-3', последовательности которых представлены SEQ ID NO: 1, 2, 3, соответственно, в режиме амплификации 98°С - 10 мин, 30 циклов: 98°С - 30 с, 64°С - 30 с, 72°С - 50 с, 72°С - 10 мин, 4°С, разделением продуктов амплификации электрофорезом в 2% агарозном геле с получением фрагмента размером 1021 пн для штаммов Beijing В0/W148 или размером 320 пн - для штаммов, не относящихся к данному семейству.The task of identifying mycobacterium tuberculosis of the Beijing B0 / W148 cluster is achieved through the use of a polymerase chain reaction for amplification of M. tuberculosis DNA fragments with primers P1 5'-GTGTTGTACATTGGGCATCG-3 ', P2 5'-GGTGTACATATCGAAGCTCG-3' and P3 5'GTGATCGA-CTGATCGA-CTGATCGA-CTGATCGA-TCGATCGA-TCGATCGA-CTCG-3 ' the sequences of which are represented by SEQ ID NO: 1, 2, 3, respectively, in the amplification mode 98 ° C for 10 min, 30 cycles: 98 ° C for 30 s, 64 ° C for 30 s, 72 ° C for 50 s, 72 ° C for 10 min, 4 ° C, by separation of amplification products by electrophoresis in a 2% agarose gel to obtain a fragment of 1021 bp for Beijing B0 / W148 strains or 320 bp for strains tammov not related to this family.

Для постановки реакции амплификации используются праймеры, подобранные в ходе анализа результатов полногеномного секвенирования 40 штаммов различных генетических семейств, эндемичных для России (GenBank № SRA061654). Амплификация проводится в одной пробирке с использованием праймеров P1, P2 и P3, последовательности которых представлены SEQ ID NO: 1, 2, 3, соответственно. Сущность изобретения поясняется чертежами.For the amplification reaction, primers are used, selected during the analysis of the results of the whole genome sequencing of 40 strains of various genetic families endemic to Russia (GenBank No. SRA061654). Amplification is carried out in a single tube using primers P1, P2 and P3, the sequences of which are represented by SEQ ID NO: 1, 2, 3, respectively. The invention is illustrated by drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фигура 1. Характерный профиль IS6110-RFLP штаммов, относящихся к кластеру Beijing B0/W148. В качестве маркера выбран профиль рестрикции лабораторного штамма 14323.Figure 1. Characteristic profile of IS6110-RFLP strains belonging to the Beijing B0 / W148 cluster. The restriction profile of laboratory strain 14323 was selected as a marker.

Фигура 2. Схема ПЦР и расположения праймеров Р1, Р2 и Р3. Блоками обозначены участки генома. Стрелками указаны положения праймеров. Блоки II и IV у представителей кластера Beijing B0/W148 инвертированы и переставлены.Figure 2. Scheme of PCR and the location of the primers P1, P2 and P3. Blocks indicate genome regions. The arrows indicate the position of the primers. Blocks II and IV of the representatives of the Beijing B0 / W148 cluster are inverted and rearranged.

Фигура 3. Примеры электрофореза продуктов амплификации штаммов микобактерий туберкулеза кластера Beijing B0/W148, Beijing и других генетических семейств. М, маркер молекулярных весов «100 bp DNA ladder».Figure 3. Examples of electrophoresis of amplification products of strains of Mycobacterium tuberculosis cluster Beijing B0 / W148, Beijing and other genetic families. M, molecular weight marker "100 bp DNA ladder".

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

1) Выделение геномной ДНК1) Isolation of genomic DNA

Выделение тотальной геномной ДНК M. tuberculosis проводят по методу van Embden с соавторами [van Embden J. et al. Strain identification of Mycobacterium tuberculosis by DNA fingerprinting: recommendations for a standardized methodology // J Clin Microbiol., 1993. 31(2): p. 406-9.]. Полученные в процессе культивирования на питательной среде Lowenstein-Jensen клетки M. tuberculosis собирают микробиологическими петлями в пробирки 1.5 мл (типа Eppendorf), содержащими 500 мкл TE буфер. Тепловую инактивацию клеток проводят при 90°С в течение 30 минут. Полученную суспензию центрифугируют при 6000 g в течение 3 минут с последующим удалением супернатанта. К осадку добавляют 100 мкл 20 мг/мл лизоцима с последующей инкубацией 1 час при 37°С. Далее добавляют 150 мкл раствора, содержащего 10% додецилсульфатнатрия (SDS))(140 мкл) и протеиназу К (10 мг/мл)(10 мкл). Перемешивают встряхиванием и инкубируют при 65°С один час. Далее в пробирку добавляют 100 мкл 5M NaCl. В последующем добавляют 1 объем фенол/хдороформа (соотношение 1:1), интенсивно перемешивают и центрифугируют 10 мин при 14 900 g. Верхнюю фазу переносят в чистую пробирку, не затрагивая нижнюю фазу и интерфазу. К водной фазе добавляют 1,5 объема 96% этилового спирта (-20°С) и аккуратно перемешивают. Инкубируют в течение ночи при -20°С или 1 час при -70°С. В дальнейшем проводят осаждение ДНК центрифугированием 15 мин при 14 900 g. К осадку добавляют 400 мкл 70% этилового спирта (-20 °С). Центрифугируют 5 минут при 14 900 g. Удаляют супернатант и растворяют полученную ДНК в 30 мкл ТЕ буфера. Дальнейшее хранение образцов хромосомной ДНК проводят при -20º С. Полученную ДНК используют для постановки ПЦР.Isolation of the total genomic DNA of M. tuberculosis is carried out according to the method of van Embden et al. [Van Embden J. et al. Strain identification of Mycobacterium tuberculosis by DNA fingerprinting: recommendations for a standardized methodology // J Clin Microbiol., 1993.31 (2): p. 406-9.]. The M. tuberculosis cells obtained during cultivation on Lowenstein-Jensen nutrient medium are collected by microbiological loops into 1.5 ml tubes (Eppendorf type) containing 500 μl TE buffer. Thermal inactivation of cells is carried out at 90 ° C for 30 minutes. The resulting suspension was centrifuged at 6000 g for 3 minutes, followed by removal of the supernatant. 100 μl of 20 mg / ml lysozyme was added to the precipitate, followed by incubation for 1 hour at 37 ° C. Then 150 μl of a solution containing 10% dodecyl sulfate sodium (SDS)) (140 μl) and proteinase K (10 mg / ml) (10 μl) are added. Shake with stirring and incubate at 65 ° C for one hour. Next, 100 μl of 5M NaCl is added to the tube. Subsequently, 1 volume of phenol / chdoroform (1: 1 ratio) was added, mixed vigorously and centrifuged for 10 min at 14,900 g. The upper phase is transferred to a clean tube without affecting the lower phase and interphase. 1.5 volumes of 96% ethyl alcohol (-20 ° C) are added to the aqueous phase and gently mixed. Incubated overnight at -20 ° C or 1 hour at -70 ° C. Subsequently, DNA is precipitated by centrifugation for 15 min at 14,900 g. 400 μl of 70% ethyl alcohol (-20 ° C) was added to the precipitate. Centrifuge for 5 minutes at 14,900 g. The supernatant is removed and the resulting DNA is dissolved in 30 μl of TE buffer. Further storage of chromosomal DNA samples is carried out at -20º C. The obtained DNA is used for PCR.

2) Амплификация фрагментов генома M. tuberculosis2) Amplification of fragments of the M. tuberculosis genome

Материал для амплификации - чистая ДНК. Амплификацию фрагментов ДНК проводят методом ПЦР с использованием трех праймеров: P1 GTGTTGTACATTGGGCATCG, P2 GGTGTACATATCGAAGCTCG и P3 GCTCGACGAAGTGAGATTGC. В качестве контрольной используют ДНК типичного штамма Beijing В0/W148. Очищенную ДНК (0.5 мкл) добавляют к смеси ПЦР (конечный объем 25 мкл), содержащей 66 мМ Tris-HCl (pH = 9.0); 16.6 мМ (NH4)2SO4; 2.5 мМ MgCl2, по 250 мкМ каждого дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (дНТФ), 1 Ед Taq-полимеразы («ЛИТЕХ», Россия) и по 20 пмоль праймеров Р1, Р2 и Р3. Реакцию проводят в амплификаторе DNA Engine Tetrad 2 (MJ Research, USA) при условиях, адаптированных для максимального выхода ПЦР - продукта: 98°С - 10 мин, 30 циклов: 98°С - 30 с, 64°С - 30 с, 72°С - 50 с, 72°С - 10 мин, 4°С - хранение. Продукты ПЦР (5 мкл) разделяют электрофорезом в 1,5% агарозном геле и визуализируют на УФ-трансиллюминаторе.The amplification material is pure DNA. Amplification of DNA fragments is carried out by PCR using three primers: P1 GTGTTGTACATTGGGCATCG, P2 GGTGTACATATCGAAGCTCG and P3 GCTCGACGAAGTGAGATTGC. As a control, the DNA of a typical Beijing B0 / W148 strain is used. Purified DNA (0.5 μl) was added to the PCR mixture (final volume 25 μl) containing 66 mM Tris-HCl (pH = 9.0); 16.6 mM (NH4) 2SO4; 2.5 mM MgCl2, 250 μM each of deoxyribonucleoside triphosphates (dNTPs), 1 U Taq polymerase (LITEH, Russia) and 20 pmol of primers P1, P2 and P3. The reaction is carried out in a DNA Engine Tetrad 2 thermocycler (MJ Research, USA) under conditions adapted for the maximum yield of PCR product: 98 ° C for 10 min, 30 cycles: 98 ° C for 30 s, 64 ° C for 30 s, 72 ° С - 50 s, 72 ° С - 10 min, 4 ° С - storage. PCR products (5 μl) were separated by electrophoresis on a 1.5% agarose gel and visualized on a UV transilluminator.

Указанные праймеры были подобраны исходя из результатов полногеномного секвенирования 40 эндемичных для России штаммов M. tuberculosis (GenBank № SRA061654). Способ устроен таким образом, что при наличии в реакционной смеси образца с генотипом Beijing B0/W148 срабатывают праймеры P1 и P2. При этом праймер P3 не участвует в амплификации. В свою очередь при наличии в системе представителей других генотипов амплификация проходит с праймеров P1 и P3 (Фигура 2). The indicated primers were selected based on the results of genome sequencing of 40 M. tuberculosis strains endemic for Russia (GenBank No. SRA061654). The method is arranged in such a way that when a sample with the Beijing B0 / W148 genotype is present in the reaction mixture, primers P1 and P2 are activated. In this case, the P3 primer is not involved in amplification. In turn, if there are representatives of other genotypes in the system, amplification proceeds from primers P1 and P3 (Figure 2).

Для оценки специфичности выбранных праймеров проводили сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей с базой данных GenBank с помощью программы BLAST. Было установлено отсутствие перекрестных реакций при использовании этих праймеров с ДНК других видов микроорганизмов и человека.To assess the specificity of the selected primers, a comparative analysis of the nucleotide sequences was carried out with the GenBank database using the BLAST program. It was found that there are no cross-reactions when using these primers with DNA from other types of microorganisms and humans.

3) Оценка результатов3) Evaluation of the results

При наличии в образце штамма Beijing В0/W148 ПЦР-продукт представляет собой яркую полосу, представленную амплифицированным фрагментом ДНК размером 1021 пн, в случае любого другого генотипа получается фрагмент длиной 320 пн (Фигура 3). Определение длин фрагментов проводят путем сравнения с маркером молекулярных весов (например, 100bp ladder) или непосредственно путем сравнения с профилем амплифицированных фрагментов контрольного штамма генотипа Beijing В0/W148.If a Beijing B0 / W148 strain is present in the sample, the PCR product is a bright band represented by an amplified DNA fragment of 1021 bp; in the case of any other genotype, a 320 bp fragment is obtained (Figure 3). Fragment lengths are determined by comparison with a molecular weight marker (e.g., 100bp ladder) or directly by comparison with the profile of amplified fragments of the control strain of the Beijing B0 / W148 genotype.

Апробацию предлагаемого способа обнаружения штаммов M. tuberculosis, относящихся к кластеру Beijing B0/W148, проводили на коллекции из 60 образцов геномной ДНК штаммов M. tuberculosis, выделенной в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте эпидемиологии и микробиологии им. Пастера и Московском городском научно-практическом центре борьбы с туберкулезом. Для представленной коллекции было проведено сполиготипирование, IS6110-RFLP типирование и типирование описываемым способом. Согласно сполиготипированию 35 образцов относились к генотипу Beijing. Из них 18 образцов, согласно IS6110-RFLP типированию, были идентифицированы как Beijing B0/W148. Для тех же 18 образцов, тестируемых с использованием предложенного способа, в ходе ПЦР была идентифицирована полоса в области 1021 пн маркера, что соответствует выявлению кластера Beijing B0/W148. Для 42 образцов ДНК была идентифицирована полоса размером 320 пн, что согласуется с результатами, полученными с использованием классических методов типирования. Данный метод имеет ряд существенных преимуществ, таких как быстрота выполнения и возможность одновременного анализа большой коллекции образцов, однозначность интерпретации результатов, простое оборудование для постановки стандартной ПЦР и гель-электрофореза. Разработанный способ является достаточно доступным в условиях специализированной лаборатории и занимает менее суток, что существенно быстрее по сравнению c методом IS6110-RFLP. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает высокую чувствительность и специфичность определения штаммов микобактерий туберкулеза генотипа Beijing B0/W148.The proposed method for detecting M. tuberculosis strains belonging to the Beijing B0 / W148 cluster was tested on a collection of 60 samples of genomic DNA of M. tuberculosis strains isolated at the St. Petersburg Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after Pasteur and the Moscow City Scientific and Practical Center for the Fight against Tuberculosis. For the presented collection, spoligotyping, IS6110-RFLP typing and typing by the described method were carried out. According to spoligotyping, 35 samples belonged to the Beijing genotype. Of these, 18 samples, according to IS6110-RFLP typing, were identified as Beijing B0 / W148. For the same 18 samples tested using the proposed method, a band in the region of 1021 bp of the marker was identified during PCR, which corresponds to the identification of the Beijing B0 / W148 cluster. A band of 320 bp was identified for 42 DNA samples, which is consistent with the results obtained using classical typing methods. This method has a number of significant advantages, such as speed of execution and the possibility of simultaneous analysis of a large collection of samples, unambiguous interpretation of the results, simple equipment for standard PCR and gel electrophoresis. The developed method is quite affordable in a specialized laboratory and takes less than a day, which is significantly faster compared to the IS6110-RFLP method. Thus, the proposed method provides high sensitivity and specificity for determining strains of mycobacterium tuberculosis of the Beijing B0 / W148 genotype.

Перечень последовательностейSequence listing

SEQUENCE LISTING     SEQUENCE LISTING

<110> Федеральное государственное бюджетное учреждение науки <110> Federal State Budgetary Institution of Science

"Научно-исследовательский институт физико-химической медицины        "Research Institute of Physical and Chemical Medicine

Федерального медико-биологического агентства"       Federal Biomedical Agency "

<120> Способ обнаружения микобактерий туберкулёза генетического <120> A method for detecting mycobacterium tuberculosis genetic

кластера Beijing B0/W148       cluster Beijing B0 / W148

<130> <130>

<140> <140>

<141> 2013-07-03<141> 2013-07-03

<160> 3 <160> 3

<170> PatentIn version 3.5<170> PatentIn version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<220><220>

<223> Primer P1 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment<223> Primer P1 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment

<400> 1<400> 1

gtgttgtaca ttgggcatcg 20gtgttgtaca ttgggcatcg 20

<210> 2<210> 2

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<220><220>

<223> Primer P2 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment<223> Primer P2 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment

<400> 2<400> 2

ggtgtacata tcgaagctcg 20ggtgtacata tcgaagctcg 20

<210> 3<210> 3

<211> 20<211> 20

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<220><220>

<223> Primer P3 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment<223> Primer P3 for ampliification of Mycobacterium tuberculosis genome fragment

<400> 3<400> 3

gctcgacgaa gtgagattgc 20gctcgacgaa gtgagattgc 20

Claims (1)

Способ идентификации микобактерий туберкулеза кластера Beijing B0/W148, отличающийся тем, что применяют полимеразную цепную реакцию для амплификации фрагментов ДНК М. tuberculosis с подобранными праймерами P1, Р2 и Р3, последовательности которых представлены SEQ ID NO 1, 2, 3, соответственно, в режиме амплификации 98°C - 10 мин, 30 циклов: 98°C - 30 с, 64°C - 30 с, 72°C - 50 с, 72°C - 10 мин, 4°C, разделение продуктов амплификации проводят электрофорезом в 2% агарозном геле, в случае получения фрагмента размером 1021 пн определяют штамм микобактерий туберкулеза кластера Beijing B0/W148. A method for identifying mycobacterium tuberculosis of the Beijing B0 / W148 cluster, characterized in that a polymerase chain reaction is used to amplify M. tuberculosis DNA fragments with selected primers P1, P2 and P3, the sequences of which are represented by SEQ ID NO 1, 2, 3, respectively, in the mode amplification 98 ° C - 10 min, 30 cycles: 98 ° C - 30 s, 64 ° C - 30 s, 72 ° C - 50 s, 72 ° C - 10 min, 4 ° C, separation of amplification products is carried out by electrophoresis in 2 % agarose gel, in the case of obtaining a fragment of 1021 bp, the strain of Mycobacterium tuberculosis cluster Beijing B0 / W148 is determined.
RU2013130607/10A 2013-07-04 2013-07-04 METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148 RU2551764C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130607/10A RU2551764C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130607/10A RU2551764C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013130607A RU2013130607A (en) 2015-01-10
RU2551764C2 true RU2551764C2 (en) 2015-05-27

Family

ID=53279064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130607/10A RU2551764C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551764C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684314C2 (en) * 2017-06-30 2019-04-05 федеральное государственное бюджетное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of identification of mycobacteria of tuberculosis of the beijing genotype b0 cluster in real time format

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405836C2 (en) * 2008-05-12 2010-12-10 Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" Method for mycobacterium tuberculosis beijing genotype detection

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405836C2 (en) * 2008-05-12 2010-12-10 Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" Method for mycobacterium tuberculosis beijing genotype detection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOKROUSOV I., Insights into the origin, emergence, and current spread of a successful Russian clone of Mycobacterium tuberculosis, Clin Microbiol Rev, 2013, v.26, no.2, p. 342-360. MOKROUSOV I. ET AL., Russian "successful" clone B0/W148 of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype: a multiplex PCR assay for rapid detection and global screening, J Clin Microbiol., 2012, v.50, no.11, p.3757-3759. MOKROUSOV I. ET AL., Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype in Russia: in search of informative variable-number tandem-repeat loci, J Clin Microbiol, 2008, v.46, no.11, p. 3576-3584. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684314C2 (en) * 2017-06-30 2019-04-05 федеральное государственное бюджетное учреждение "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of identification of mycobacteria of tuberculosis of the beijing genotype b0 cluster in real time format

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013130607A (en) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Handschur et al. Preanalytic removal of human DNA eliminates false signals in general 16S rDNA PCR monitoring of bacterial pathogens in blood
Guo et al. Rapid, accurate determination of multidrug resistance in M. tuberculosis isolates and sputum using a biochip system
NO843574L (en) PROCEDURE FOR THE DETECTION, IDENTIFICATION AND QUANTIFICATION OF ORGANISMS AND VIRUSES
CA2964265A1 (en) Polymerase chain reaction primers and probes for mycobacterium tuberculosis
JP6840207B2 (en) Compositions and Methods for Detection and Analysis of Mycobacterium Tubercrosis
CN109652517A (en) It is a kind of for detecting the kit of bloodstream infection pathogenic bacteria
US20110287965A1 (en) Methods and compositions to detect clostridium difficile
RU2405836C2 (en) Method for mycobacterium tuberculosis beijing genotype detection
Zhou et al. PCR methods for the rapid detection and identification of four pathogenic Legionella spp. and two Legionella pneumophila subspecies based on the gene amplification of gyrB
JP6522511B2 (en) Probability-directed isolation (PINS) of nucleotide sequences
JP2016500276A5 (en)
RU2551764C2 (en) METHOD FOR DETECTING TUBERCULOUSIS MYCOBACTERIA OF GENETIC CLUSTER Beijing B0/W148
RU2684314C2 (en) Method of identification of mycobacteria of tuberculosis of the beijing genotype b0 cluster in real time format
TWI392740B (en) Method for identifying mycobacterium
WO2006123295A2 (en) Dna fragments, primers, kits, and methods for amplification the detection and identification of clinically relevant candida species
Panning et al. High throughput screening for spores and vegetative forms of pathogenic B. anthracis by an internally controlled real-time PCR assay with automated DNA preparation
RU2455364C2 (en) Method of identifying mycobacteria by polymerase chain reaction
JP2006061134A (en) Primer for detection of mycobacterium tuberculosis and method for detecting and identifying the same bacterium
US20100055703A1 (en) Organism-Specific Hybridizable Nucleic Acid Molecule
RU2633507C2 (en) Method for molecular-genetic detection of tuberculosis microbacteria resistance to antitubercular preparations of second series (fluoroquinolones, aminoglycosides and capreomicin)
EP2723891B1 (en) Diagnostic methods for detecting clostridium difficile
RU2689801C1 (en) Method for detecting mycobacterium bovis bcg strains in real time format
RU2478713C1 (en) OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS BmVAT7-Ch2s/BmVAT7-Ch2as FOR DETECTING DIFFERENTIATION FRAGMENT BMAA0871 OF EQUINIA AGENT STRAINS
JP2003061665A (en) Method for detecting spore forming bacterium
Cho-Ngwa et al. Comparison of the sensitivities of different PCR assays for the detection of Mycobacterium tuberculosis complex isolates from five regions of Cameroon

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150705