RU2700477C1 - Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock - Google Patents

Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock Download PDF

Info

Publication number
RU2700477C1
RU2700477C1 RU2018134629A RU2018134629A RU2700477C1 RU 2700477 C1 RU2700477 C1 RU 2700477C1 RU 2018134629 A RU2018134629 A RU 2018134629A RU 2018134629 A RU2018134629 A RU 2018134629A RU 2700477 C1 RU2700477 C1 RU 2700477C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
genome
fragment
control sample
bordetella bronchiseptica
Prior art date
Application number
RU2018134629A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Юрьевич Черных
Василий Александрович Баннов
Денис Владиславович Малышев
Александра Андреевна Котельникова
Юрий Дмитриевич Дробин
Ирина Михайловна Донник
Александр Анатолиевич Лысенко
Юрий Анатольевич Макаров
Роман Анатольевич Кривонос
Владимир Николаевич Шевкопляс
Юсупжан Артыкович Юлдашбаев
Андрей Георгиевич Кощаев
Павел Николаевич Сисягин
Любовь Анатольевна Дайбова
Ольга Петровна Неверова
Альберт Николаевич Чернов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
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 образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority to RU2018134629A priority Critical patent/RU2700477C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700477C1 publication Critical patent/RU2700477C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology. Invention is a test system for DNA detection of genome of Brucella spp infection agent in farm livestock by means of polymerase chain reaction in real time, including plastic bottles and test tubes, a thermostable enzyme Tag-polymerase, a reaction buffer, a mixture of four deoxynucleotide triphosphates, an internal control sample, a positive control – a recombinant plasmid containing a fragment of the Brucella spp gene, synthetic oligonucleotide primers and probes marked with dyes, according to the invention for the internal control sample a bacteriophage T4 suspension with concentration of 5×103 copies of nucleotide sequences per 1 mcl, and for a positive control sample – a mixture of recombinant plasmid DNA containing a fragment of the DNA genome Brucella spp and a fragment of the bacteriophage T4 genome, taken in ratio 1:1.
EFFECT: invention enables reliable diagnosing of Bordetella bronchiseptica DNA exciter.
1 cl, 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к ветеринарной микробиологии, в частности к лабораторной диагностике возбудителей инфекционных заболеваний а именно к средствам диагностики инфекции у животных, как в практике ветеринарной службы, так и для научных исследований.The invention relates to veterinary microbiology, in particular to laboratory diagnostics of pathogens of infectious diseases, namely, means for diagnosing infection in animals, both in the practice of the veterinary service and for scientific research.

В настоящее время бордетеллез является широко распространенным заболеванием животных во многих странах мира. Bordetella bronchiseptica является возбудителем хронических и, довольно часто, асимптоматических инфекций респираторного тракта (трахеобронхита) животных. Возбудитель поражает животных всех возрастных групп, но наиболее тяжелые последствия развиваются у молодых особей. Тяжесть заболевания связана с присутствием у В. bronchiseptica факторов патогенности: адгезинов (филаментозного гемагглютинина, пертактина и фимбрий) и токсинов (дермонекротического, аденилатциклазы-гемолизина и липополисахарида). Инфекционный агент долго сохраняется в окружающей среде, поэтому чаще всего его обнаруживают в местах скученности животных (питомники, фермы, частные хозяйства).. Возможность трансмиссии возбудителя из природных эпизоотических очагов к животным, содержащимся в фермерских хозяйствах, и, как следствие, значительных экономических потерь в малом и среднем сельскохозяйственном бизнесе вследствие гибели или снижения продуктивности животных, обусловливают необходимость выявления В. bronchiseptica и проведение противоэпидемических мероприятий.Bordetellosis is currently a widespread animal disease in many countries of the world. Bordetella bronchiseptica is the causative agent of chronic and, quite often, asymptomatic infections of the respiratory tract (tracheobronchitis) of animals. The causative agent affects animals of all age groups, but the most severe consequences develop in young individuals. The severity of the disease is associated with the presence of pathogenicity factors in B. bronchiseptica: adhesins (filamentous hemagglutinin, pertactin and fimbriae) and toxins (dermonecrotic, adenylate cyclase hemolysin and lipopolysaccharide). The infectious agent remains in the environment for a long time, therefore it is most often found in crowded places of animals (nurseries, farms, private farms) .. The possibility of transmission of the pathogen from natural epizootic foci to animals kept in farms, and, as a result, significant economic losses in the small and medium agricultural business due to the death or decline in animal productivity, determine the need for the detection of B. bronchiseptica and anti-epidemic measures.

Известен набор для ускоренной лабораторной диагностики коклюшной инфекции (Bordetella pertussis), предусматривающий выделуние ДНК с помощью коммерческого набора, проводят изотермальную амплификацию с использованием смеси №1, состоящей из 10х реакционного ПЦР-Bst буфера, 2 mM смеси нуклеотидов (dNTP s ), 25 mM MgCl 2, раствора Betaine и трех пар праймеров и смеси №2, содержащей рабочее разведение Bst полимеразы, при 65°С в течение 60 минут и 80°С в течение 2 минут; после электрофореза в 2% агарозном геле при 160 V в течение 1 часа продукты амплификации подвергают дифференциации путем сравнения электрофоретической подвижности полученных фрагментов ДНК с подвижностью контрольного образца ДНК штамма В. pertussis и при наличии специфического светящегося профиля, аналогичного контрольному образцу ДНК штамма В. pertussis, диагностируют заболевание коклюшем (Патент РФ №2542396, 2014 г.).Known kit for accelerated laboratory diagnosis of pertussis infection (Bordetella pertussis), providing for the isolation of DNA using a commercial kit, isothermal amplification is carried out using a mixture of No. 1, consisting of 10x PCR-Bst reaction buffer, 2 mM nucleotide mixture (dNTP s), 25 mM MgCl 2, a Betaine solution and three pairs of primers and a mixture of No. 2 containing a working dilution of Bst polymerase at 65 ° C for 60 minutes and 80 ° C for 2 minutes; after electrophoresis in a 2% agarose gel at 160 V for 1 hour, the amplification products are differentiated by comparing the electrophoretic mobility of the obtained DNA fragments with the mobility of the control DNA sample of B. pertussis strain and in the presence of a specific luminous profile similar to the control DNA sample of B. pertussis strain, diagnose the disease with whooping cough (RF Patent No. 2542396, 2014).

Известен тест-система (патент РФ №2506317, C12Q 1/68, 2014 г), генома возбудителя инфекции у сельскохозяйственных животных с помощью мультиплексной полимеразной цепной реакции с флуоресцентной детекцией в режиме реального времени, включающий буфер для проведения полимеразной цепной реакции, смесь для ее проведения, состоящая из дезоксинук-леозидтрифосфатов, праймеров и флуоресцентных зондов специфичные для исследуемой инфекции, смесь ферментов из ДНК полимеразы с антителами, ингибирующих активность фермента TAQ - POLYMERASE, внутренний контрольный образец, отрицательный контрольный образец, положительный контрольный образец.A known test system (RF patent No. 2506317, C12Q 1/68, 2014), the genome of the causative agent of infection in farm animals using multiplex polymerase chain reaction with fluorescence detection in real time, including a buffer for polymerase chain reaction, a mixture for it conduction, consisting of deoxynucleoside triphosphates, primers, and fluorescent probes specific for the infection being studied, a mixture of enzymes from DNA polymerase with antibodies that inhibit the activity of TAQ - POLYMERASE enzyme, internal control sample was negative control sample, a positive control sample.

Также известен тест-система для обнаружения ДНК генома возбудителя Bordetella bronchiseptica у сельскохозяйственных животных с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени, включающий пластиковые флаконы и пробирки, термостабильный фермент Tag-полимеразу, буфер для постановки реакции, смесь четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов, внутренний контрольный образец, положительный контроль - рекомбинантную плазмиду, содержащую фрагмент гена возбудителя Bordetella bronchiseptica, синтетические олигонуклеотидные праймеры и зонды для молекулярно-генетической идентификации Bordetella bronchiseptica (Мастиленко А.В., Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. биол. наук «Разработка идентификации bordetella bronchiseptica на основе иммунохимических и молекулярно-генетических методов», Саратов - 2011, http://rykovodstvo.ru/exsp1/58953/index.html?page=3 ).Also known is a test system for detecting the DNA of the genome of the pathogen Bordetella bronchiseptica in farm animals using real-time polymerase chain reaction, including plastic bottles and tubes, thermostable Tag polymerase enzyme, reaction buffer, a mixture of four deoxynucleotide triphosphates, an internal control sample, positive control - recombinant plasmid containing the gene fragment of the pathogen Bordetella bronchiseptica, synthetic oligonucleotide primers and probes for molecular identification of Bordetella bronchiseptica (Mastilenko A.V., Abstract of dissertation for the degree of Candidate of Biological Sciences "Development of identification of bordetella bronchiseptica based on immunochemical and molecular genetic methods", Saratov - 2011, http://rykovodstvo.ru/exsp1 /58953/index.html?page=3).

Однако в известном техническом решении используется набор для проведения ПЦР в агарозном теле и последовательность непосредственно читается по электрофореграмме. Длина фрагмента, который может быть расшифрован этим методом, ограничивается разрешающей способностью метода гель-электрофореза.However, in the known technical solution, a kit for PCR in an agarose body is used and the sequence is directly read by electrophoregram. The length of the fragment that can be decoded by this method is limited by the resolution of the gel electrophoresis method.

Общим недостатком известных технических решений является отсут-ствие возможности получения достоверной диагностики выявления генома возбудителя ДНК Bordetella bronchiseptica инфекции у сельскохозяйственных животных.A common disadvantage of the known technical solutions is the lack of the possibility of obtaining reliable diagnostics for the detection of the genome of the pathogen DNA of the Bordetella bronchiseptica infection in farm animals.

Техническим результатом является получение достоверной диагностики возбудителя ДНК Bordetella bronchiseptica.The technical result is to obtain reliable diagnosis of the pathogen DNA Bordetella bronchiseptica.

Технический результат достигается тем, что в тест-системе для обнаружения ДНК генома возбудителя Brucella spp инфекции у сельскохозяйственных животных с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени, включающем пластиковые флаконы и пробирки, термостабильный фермент Tag-полимеразу, буфер для постановки реакции, смесь четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов, внутренний контрольный образец, по-ложительный контроль - рекомбинантную плазмиду, содержащую фрагмент гена возбудителя Brucella spp, синтетические олигонуклеотидные праймеры и зонды меченные красителями, согласно изобретению для внутреннего контрольного образца используют суспензию бактериофага Т4 с концентрацией 5×103 копий нуклеотидных последовательностей на 1 мкл, а для положительного контрольного образца - смесь рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих фрагмент генома ДНК Brucella spp и фрагмент генома бактериофага Т4, взятых в соотношении 1:1, со следующими нуклеотидными последовательностями:The technical result is achieved by the fact that in a test system for detecting DNA of the genome of the causative agent of Brucella spp infection in farm animals using real-time polymerase chain reaction, including plastic bottles and tubes, thermostable Tag polymerase enzyme, a buffer for the reaction, a mixture of four deoxynucleotide triphosphates, internal control sample, positive control - recombinant plasmid containing the gene fragment of the pathogen Brucella spp, synthetic oligonucleotide primers Probes labeled with dyes of the invention for internal control sample using T4 bacteriophage suspension with a concentration of 5 × 10 March copies of nucleotide sequences to 1 l, and for the positive control - a mixture of recombinant plasmid DNA containing the genomic DNA fragment Brucella spp and a fragment of the T4 bacteriophage genome taken in a ratio of 1: 1, with the following nucleotide sequences:

В7 F TGAAGCTGCCTGCATCGGTC прямой праймерB7 F TGAAGCTGCCTGCATCGGTC direct primer

B7R CATAATGGCCGGGTGTTGGCT обратный праймерB7R CATAATGGCCGGGTGTTGGCT reverse primer

В7Р HEX -CAACAGCATGCAGCTTGGTCGTCAATC-BHQ1 зондB7P HEX -CAACAGCATGCAGCTTGGTCGTCAATC-BHQ1 probe

T4F TACATATAAATCACGCAAAGC - прямой праймерT4F TACATATAAATCACGCAAAGC - direct primer

T4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - обратный праймерT4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - reverse primer

T4P FAM ACATTGGCACTGACCGAGTTC - зондT4P FAM ACATTGGCACTGACCGAGTTC - probe

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что для получения достоверной диагностики возбудителя ДНК Brucella spp. инфекции животных используют тест-систему для проведения реакции в одной ПЦР-пробирке (one-tube) с использованием специфичных для участка генома Brucella spp олигонуклеотидных праймеров флуоресцентно-меченного зонда и разных видов контроля для которых используют различные формы материала бактериофага Т4: суспензия и фрагмент генома со специфическими к нему праймерами и зондом. Такая постановка ГЦР в реальном времени сокращает и упрощает процедуру анализа, снижает риск контаминации. Кроме того, флуоресцентная детекция продуктов амплификации осуществляется с использованием принципа выщепления флуоресцентной метки на 5' конце олигонуклеотидного зонда.The novelty of the claimed technical solution lies in the fact that to obtain a reliable diagnosis of the DNA pathogen Brucella spp. animal infections use a test system to conduct a reaction in one PCR tube (one tube) using specific for the Brucella spp genome region oligonucleotide primers of a fluorescently labeled probe and different types of controls for which various forms of T4 bacteriophage material are used: suspension and a fragment of the genome with specific primers and a probe. This setting of real-time GCR reduces and simplifies the analysis procedure, reduces the risk of contamination. In addition, fluorescence detection of amplification products is carried out using the principle of cleavage of the fluorescent label at the 5 'end of the oligonucleotide probe.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение технического результата и не выявлены при изучении данной и смежной областей науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».The features that distinguish the claimed technical solution from the prototype are aimed at achieving a technical result and have not been identified in the study of this and related fields of science and technology and, therefore, meet the criterion of "inventive step".

Заявляемое техническое решение рекомендовано использовать в ветеринарной вирусологии, а именно к средствам диагностики Brucella spp. инфекции у животных, как в практике ветеринарной службы, так и для научных исследований, что соответствует критерию «промышленная применимость».The claimed technical solution is recommended for use in veterinary virology, namely, the diagnostic tools Brucella spp. infections in animals, both in the practice of the veterinary service, and for scientific research, which meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены скриншоты графиков, на фиг. 1 - представлен канал FAM - для тестирования сигнала от внутреннего контрольного образца - ВКО; на фиг. 2 Канал HEX - для тестирования наличия ДНК Bordetella bronchiseptica. Тест-систему для выявления генома возбудителя Brucella spp. инфекции у сельскохозяйственных животных используют следующим образом.The invention is illustrated by drawings, which show screenshots of graphs, in FIG. 1 - the FAM channel is presented - for testing the signal from the internal control sample - CTP; in FIG. Channel 2 HEX - for testing the presence of Bordetella bronchiseptica DNA. Test system for identifying the genome of the pathogen Brucella spp. infections in farm animals are used as follows.

Предварительно выделяют ДНК генома возбудителя Bordetella bronchiseptica из биологического материала, взятый от инфицированных животных по выбору: ротоглоточные мазки, трансназальные или бронхоальвеолярные смывы, фрагменты легких, бронхов, трахеииз сорбционным методом. Затем проводят постановку одноэтапной полимеразной цепной реакции с добавлением внутреннего положительного контроля, в качестве которого используют суспензию бактериофага Т4 с концентрацией 5×10 копий нуклеотидных последовательностей на 1 мкл и проводят 45 циклов амплификации с флуоресцентной детекцией в реальном времени с использованием специфичных для участка генома возбудителя олигонуклеотидных праймеров флуоресцентно-меченного зонда и контрольных образцов. Для положительного контрольного образца используют смесь рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих фрагмент генома ДНК Bordetella bronchiseptica и фрагмент генома бактериофага Т4 взятых в соотношении 1:1, со следующими нуклеотидными последовательностями:DNA of the Bordetella bronchiseptica pathogen genome is preliminarily isolated from biological material taken from infected animals of choice: oropharyngeal swabs, transnasal or bronchoalveolar swabs, fragments of the lungs, bronchi, trachea from the sorption method. Then, a one-stage polymerase chain reaction is set up with the addition of an internal positive control, which is used as a suspension of bacteriophage T4 with a concentration of 5 × 10 copies of nucleotide sequences per 1 μl and 45 amplification cycles are performed with fluorescence detection in real time using oligonucleotide-specific pathogens primers fluorescently-labeled probe and control samples. For a positive control sample, a mixture of recombinant plasmid DNAs containing a Bordetella bronchiseptica DNA genome fragment and a bacteriophage T4 genome fragment taken in a 1: 1 ratio with the following nucleotide sequences is used:

BBrF1 GAAACCCAGGCCGCAAATTC - прямой праймерBBrF1 GAAACCCAGGCCGCAAATTC - direct primer

BBrR1 CCCAGGCGCTCGAACAATA - обратный праймерBBrR1 CCCAGGCGCTCGAACAATA - reverse primer

BBRP1 [R6G]TAT AGC CGC CGC AAA CCAC[BHQ1] - зондBBRP1 [R6G] TAT AGC CGC CGC AAA CCAC [BHQ1] - probe

T4F TACATATAAATCACGCAAAGC - прямой праймерT4F TACATATAAATCACGCAAAGC - direct primer

T4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - обратный праймерT4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - reverse primer

Т4Р FAM ACATTGGCACTGACCGAGTTC - зондT4P FAM ACATTGGCACTGACCGAGTTC - probe

Далее накопление флуоресцентного сигнала измеряют по каналам: JOE(HEX)/Yellow для специфического сигнала; FAM/Green для сигнала внутреннего контроля, если кривые накопления флуоресцентного сигнала выходят до 35 цикла, то результат реакции считается положительным, а если кривые не пересекают пороговую линию или пересекают ее после 35 цикла, то результат реакции - отрицательный.Next, the accumulation of the fluorescent signal is measured by the channels: JOE (HEX) / Yellow for a specific signal; FAM / Green for the internal control signal, if the fluorescence signal accumulation curves go out before the 35th cycle, then the reaction result is considered positive, and if the curves do not cross the threshold line or cross it after the 35th cycle, the reaction result is negative.

Использование для разных видов контроля различные формы материала бактериофага Т4: суспензии и фрагмента генома со специфическими к нему праймерами и зондом обусловлено тем, что это позволяет контролировать корректное прохождение реакции в каждой пробирки, а также контролируется этап выделения ДНК из образцов.The use of different forms of T4 bacteriophage material for different types of control: a suspension and a fragment of the genome with specific primers and a probe, is due to the fact that this allows you to control the correct course of the reaction in each tube, and also controls the stage of DNA extraction from samples.

Выбор последовательности и расчет первичной структуры олигонуклеотидных праймеров и зондов.Sequence selection and calculation of the primary structure of oligonucleotide primers and probes.

Праймеры, специфичные для Bordetella bronchiseptica были отобраны на основе митохондриальной последовательности ДНК генома Bordetella bronchiseptica (Bordetella bronchiseptica strain D755 chromosome, complete genome, CP020651.1, участок между 4945015 и 4945092). Праймеры были спроектированы с использованием Primer Express Software v3.0 (Applied Bio-systems) и исследованы с использованием BLAST, чтобы подтвердить их специфичность. Для детекции продуктов амплификации был подобран олигонуклеотидный флуоресцентно-меченный зонд BBrP1 (комплементарный участку нуклеотидной последовательности, ограниченной позициями отжига праймеров BBrF1 и BBrR1). Зонд был помечен красителем HEX. Для гашения самопроизвольной флуоресценции на 3'-конце олигонуклеотидного зонда прикреплен гаситель BHQ-1. Используя программу "Oligo 6.0" описаны основные свойства рассчитанных олигонуклеотидов, определившие возможность их использования в ПЦР.Primers specific for Bordetella bronchiseptica were selected based on the mitochondrial DNA sequence of the Bordetella bronchiseptica genome (Bordetella bronchiseptica strain D755 chromosome, complete genome, CP020651.1, plot between 4945015 and 4945092). Primers were designed using Primer Express Software v3.0 (Applied Bio-systems) and tested using BLAST to confirm their specificity. To detect amplification products, an oligonucleotide fluorescently-labeled BBrP1 probe was selected (complementary to the nucleotide sequence region limited by the annealing positions of BBrF1 and BBrR1 primers). The probe was labeled with HEX dye. To quench spontaneous fluorescence, a BHQ-1 quencher is attached at the 3'-end of the oligonucleotide probe. Using the program "Oligo 6.0" describes the basic properties of the calculated oligonucleotides, which determined the possibility of their use in PCR.

В качестве внутреннего контроля использовался бактериофаг Т4, имеющий геномную ДНК порядка 169-170 тысяч пар нуклеотидов (Enterobacteria phage Т4Т, complete genome GenBank: HM137666.1). В результате анализа был выбран участок между 400 и 500 нуклеотидами, содержащий уникальные нуклеотидные последовательности, рассчитаны первичные структуры олигонуклеотидных праймеров, фланкирующих выбранный участок генома. Праймеры были спроектированы с использованием Primer Express Software v3.0 (Applied Biosystems) и исследованы с использованием BLAST, чтобы подтвердить их специфичность.Bacteriophage T4 having genomic DNA of the order of 169-170 thousand nucleotide pairs (Enterobacteria phage T4T, complete genome GenBank: HM137666.1) was used as an internal control. As a result of the analysis, a region between 400 and 500 nucleotides containing unique nucleotide sequences was selected; primary structures of oligonucleotide primers flanking the selected genome region were calculated. Primers were designed using Primer Express Software v3.0 (Applied Biosystems) and tested using BLAST to confirm their specificity.

Для детекции продуктов амплификации подобран олигонуклеотидный флуоресцентно-меченный зонд Т4Р, комплементарный участку нуклеотидной последовательности, ограниченной позициями отжига праймеров T4F и T4R. Зонд был помечен красителем Fam. Используя программу "Oligo 6.0" описаны основные свойства рассчитанных олигонуклеотидов, определившие возможность их использования в ПЦР.To detect amplification products, an oligonucleotide fluorescently labeled T4P probe was selected that is complementary to the portion of the nucleotide sequence limited to the annealing positions of the T4F and T4R primers. The probe was labeled with Fam. Using the program "Oligo 6.0" describes the basic properties of the calculated oligonucleotides, which determined the possibility of their use in PCR.

Пример конкретного применения тест-системы для выявления генома возбудителя Bordetella bronchiseptica) инфекции у с.-х животных.An example of a specific application of the test system to identify the genome of the causative agent of Bordetella bronchiseptica) infection in agricultural animals.

Для исследования используют от инфицированных животных В. bronchiseptica (далее В. Bronchiseptica) по выбору следующий материал: ротоглоточные мазки; трансназальные или бронхоальвеолярные смывы; фрагменты легких, бронхов, трахеи и клеточные культуры.For research, B. bronchiseptica (hereinafter referred to as B. Bronchiseptica) is used from infected animals by choice of the following material: oropharyngeal swabs; transnasal or bronchoalveolar swabs; fragments of the lungs, bronchi, trachea and cell cultures.

Затем проводят подготовку проб. Мазки и смывы исследуют без предварительной подготовки. Культуры в жидких средах исследуют без предварительной подготовки, бактериальные колонии, ресуспендируют в 0,5 мл физиологического раствора. Исследуемые пробы фрагментов легких, бронхов и трахеи (небольшие кусочки до 1 г весом) гомогенизируют с использованием стерильных фарфоровых ступок и пестиков или автоматических гомогенизаторов. Затем готовят 10% суспензию на стерильном физиологическом растворе или фосфатном буфере. Суспензию переносят в пробирку объемом 1,5 мл и центрифугируют при 600-1600 g (3000 об./мин на центрифуге «MiniS-pin», Eppendorf, Германия) в течение 2 мин. Аликвоту надосадочной жидкости (0,1 мл) используют для экстракции ДНК.Then carry out sample preparation. Smears and swabs are examined without prior preparation. Cultures in liquid media are examined without preliminary preparation, bacterial colonies are resuspended in 0.5 ml of physiological saline. The studied samples of fragments of the lungs, bronchi and trachea (small pieces up to 1 g by weight) are homogenized using sterile porcelain mortars and pestles or automatic homogenizers. Then prepare a 10% suspension in sterile saline or phosphate buffer. The suspension was transferred to a 1.5 ml tube and centrifuged at 600-1600 g (3000 rpm on a MiniS-pin centrifuge, Eppendorf, Germany) for 2 minutes. An aliquot of the supernatant (0.1 ml) is used for DNA extraction.

Далее осуществляют анализ, состоящий из трех этапов:Next, carry out an analysis consisting of three stages:

- экстракция нуклеитидных кислот (НК);- extraction of nucleitide acids (NK);

- проведение реакции ПЦР РВ с флуоресцентной детекцией в режиме реального времени;- real-time PCR reaction of RS with fluorescence detection;

- учет результатов анализа.- accounting for the results of the analysis.

Проводят одноэтапную ПЦР РВ в одной пробирке. Для экстракции (выделение) НК из исследуемых проб отбирают необходимое-количество одноразовых пробирок объемом - 1,5 мл, включая отрицательный контроль выделения. Вносят во все пробирки с исследуемыми образцами, включая пробирку для отрицательного контрольного образца (ОКО), по 10 мкл внутреннего контрольного образца (ВКО) В. Bronchiseptica в качестве которого используют суспензию бактериофага Т4 с концентрацией 5×103 копий нуклеотидных последовательностей на 1 мкл.Perform one-stage PCR RT in one test tube. For extraction (isolation) of NK from the test samples, the required number of disposable test tubes with a volume of 1.5 ml is selected, including a negative control of isolation. Pipette 10 μl of B. Bronchiseptica internal control sample (CBS) into all test tubes with the test samples, including a negative control sample (CLE), using a suspension of bacteriophage T4 with a concentration of 5 × 10 3 copies of nucleotide sequences per 1 μl.

Набор состоит из комплекта реагентов для проведения мультиплексной ПНР (комплект №1) и комплекта контрольных образцов (комплект №2). Составы наборов приведены в таблицах 1 и 2.The set consists of a set of reagents for conducting multiplex commissioning (set No. 1) and a set of control samples (set No. 2). The compositions of the sets are shown in tables 1 and 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Набор выпускается в двух вариантах:The kit is available in two versions:

1. Для анализа 55 образцов (включая контрольные образцы);1. For analysis of 55 samples (including control samples);

2. Для анализа 110 образцов (включая контрольные образцы).2. For analysis of 110 samples (including control samples).

Наборы используют в соответствии с инструкцией по применению набора реагентов «ПЦР-БОРДЕТЕЛЛЕЗ-ФАКТОР» для выявления ДНК вируса (Bordetella bronchiseptica) в биологическом материале методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с флуоресцентной детекцией в режиме реального времени ТУ 21.10.60-156-51062356-2018 http://www.vetfaktor.ru/.The kits are used in accordance with the instruction for the use of the PCR-BORDETELLEZ-FACTOR reagent kit to detect virus DNA (Bordetella bronchiseptica) in biological material by polymerase chain reaction (PCR) with real-time fluorescence detection TU 21.10.60-156-51062356 -2018 http://www.vetfaktor.ru/.

Вносят исследуемые пробы в объеме согласно инструкции к набору для выделения НК, в пробирку отрицательного контроля выделения вместо исследуемой пробы вносят отрицательный контрольный образец (ОКО) (пробирку обозначают как ВК-).The test samples are introduced in the volume according to the instructions for the set for ND extraction; a negative control sample (OKO) is introduced into the test tube of the negative control of the selection instead of the test sample (the tube is designated as VK-).

Выделяют ДНК из анализируемых и контрольных образцов согласно протоколу инструкции производителя набора для выделения НК.DNA is isolated from the analyzed and control samples according to the protocol of the manufacturer's instructions for the kit for the selection of NK.

Выделенную ДНК можно хранить в течение одной недели при температуре от 2°С до 8°С или в течение года при температуре не выше минус 16°С. Подготавливают образцы к проведению ПЦР следующим образом. Общий объем реакционной смеси - 25 мкл, объем ДНК-пробы -10 мкл. Успешное прохождение реакции контролируют используя положительный контрольный образец (ПКО) В. Bronchiseptica, ВКО В. Bronchiseptica и ДНК БУФЕР, где для внутреннего контрольного образца (ВКО) используют суспензию бактериофага Т4 с концентрацией 5×103 копий нуклеотидных последовательностей на 1 мкл, если концентрация копий нуклеотидных последовательностей отклоняется в большую или меньшую сторону, то наблюдаются повторности сомнительных образцов, а для положительного контрольного образца (ПКО) используют смесь рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих фрагмент генома ДНК В. bronchiseptica и фрагмент генома бактериофага Т4, взятых в соотношении 1:1, взятых по 5 000 копий специфического фрагмента в 10 мкл (в соотношении 1:1).Isolated DNA can be stored for one week at a temperature of 2 ° C to 8 ° C or for a year at a temperature not exceeding minus 16 ° C. Prepare samples for PCR as follows. The total volume of the reaction mixture is 25 μl, the volume of the DNA sample is 10 μl. The success of the reaction is monitored using a positive control sample (PKO) B. Bronchiseptica, ATP B. Bronchiseptica and DNA BUFFER, where for the internal control sample (CTP) use a suspension of bacteriophage T4 with a concentration of 5 × 10 3 copies of nucleotide sequences per 1 μl, if the concentration copies of nucleotide sequences deviates to a greater or lesser extent, then duplicates of dubious samples are observed, and for a positive control sample (FFP), a mixture of recombinant plasmid DNA containing their fragment of the B. bronchiseptica DNA genome and the T4 bacteriophage genome fragment taken in a 1: 1 ratio, taken in 5,000 copies of a specific fragment in 10 μl (in a 1: 1 ratio).

В отдельной пробирке смешивают компоненты набора из расчета на каждую реакцию:In a separate tube mix the components of the kit based on each reaction:

5 мкл ПЦР смесь В. bronchiseptica5 μl PCR mixture of B. bronchiseptica

10 мкл смеси ПЦР БУФЕР В. Bronchiseptica10 μl of the PCR mixture BUFFER B. Bronchiseptica

0,5 мкл TAQ POLYMERASE0.5 μl TAQ POLYMERASE

Затем перемешивают смесь на вортексе и сбрасывают капли кратковременным центрифугированием. Отбирают необходимое количество пробирок для амплификации ДНК исследуемых и контрольных проб. Вносят по 15 мкл приготовленной реакционной смеси. Используя наконечники с фильтром в подготовленные пробирки вносят:Then mix the mixture on a vortex and drop off droplets by short centrifugation. Select the required number of tubes for amplification of the DNA of the investigated and control samples. Add 15 μl of the prepared reaction mixture. Using tips with a filter in prepared tubes make:

а) в пробирку отрицательного контроля ПЦР (К-) 10 мкл ДНК буфера;a) in a test tube negative control PCR (K-) 10 μl of DNA buffer;

б) в ряд пробирок для исследуемых проб - в каждую вносят по 10 мкл ДНК соответствующей пробы;b) in a series of test tubes for the samples under study - 10 μl of the DNA of the corresponding sample is added to each;

в) в пробирку положительный контроль ПЦР (К+) - 10 мкл ПКО В. Bronchiseptica.c) in vitro positive PCR control (K +) - 10 μl of V. Bronchiseptica PCO.

Проводят реакцию ПЦР РВ с флуоресцентной детекцией.The PCR reaction of RS is carried out with fluorescence detection.

Параметры температурно-временного режима амплификации на приборах «Rotor-Gene Q», «ДТ-96», «CFX96» и LightCycIer® указаны в Приложениях 1, 2, 3 и 4 Инструкции соответственно. Для проведения амплификации был использован прибор «ДТ-96».The parameters of the temperature-time amplification mode on the Rotor-Gene Q, DT-96, CFX96 and LightCycIer® devices are indicated in Appendices 1, 2, 3 and 4 of the Instructions, respectively. For the amplification was used the device "DT-96".

Figure 00000003
Figure 00000003

Помещают подготовленные для проведения ПЦР пробирки в ячейки амплификатора. Программируют прибор согласно инструкции производителя и в соответствии с Приложениями 1, 2, 3 и 4 Инструкции. Далее проводят интерпретацию результатов анализа. Во всех пробах за исключением пробы - отрицательный образец - (К-) наблюдается кривая роста флуоресценции (фигура 1). В четырех пробах, включая клинический образец л88_3668 и положительный контрольный образец (+) в двух повторах, наблюдается кривая роста флуоресценции. В пробирке - отрицательный образец (К-) - кривая роста флуоресценции отсутствует (фигура 2).Prepare the tubes prepared for PCR in the amplifier cells. Program the device in accordance with the manufacturer's instructions and in accordance with Appendices 1, 2, 3 and 4 of the Instruction. Next, an interpretation of the analysis results is performed. In all samples except the sample — negative sample — (K-), a fluorescence growth curve is observed (Figure 1). In four samples, including clinical sample L88_3668 and a positive control sample (+) in two repetitions, a fluorescence growth curve was observed. In vitro - a negative sample (K-) - the fluorescence growth curve is absent (figure 2).

Полученные данные - кривые накопления флуоресцентного сигнала анализируются с помощью программного обеспечения используемого прибора для проведения ПЦР в режиме «реального времени» в соответствии с инструкцией производителя к прибору и в соответствии с Приложениями 1, 2,3 и 4 Инструкции.The data obtained - the fluorescence signal accumulation curves are analyzed using the software of the device used for real-time PCR in accordance with the manufacturer's instructions for the device and in accordance with Appendices 1, 2,3 and 4 of the Instruction.

Учет результатов ПЦР-анализа проводится по наличию или отсутствию пересечения кривой флуоресценции с установленной на соответствующем уровне пороговой линией (что соответствует наличию или отсутствию значения порогового цикла «Ct» для исследуемого образца).The results of PCR analysis are taken into account by the presence or absence of the intersection of the fluorescence curve with the threshold line set at the appropriate level (which corresponds to the presence or absence of the threshold cycle value “Ct” for the test sample).

Figure 00000004
Figure 00000004

Результат считается достоверным в случае корректного прохождения положительных и отрицательных контролей амплификации и экстракции ДНК в соответствии с таблицей 4, фиг. 1, 2.The result is considered reliable if the positive and negative DNA amplification and extraction controls are correctly passed in accordance with Table 4, FIG. 12.

Образец считается положительным (ДНК возбудителя (Bordetella bronchiseptica) присутствует) если наблюдается экспоненциальный рост сигнала на канале JOE(HEX)/Yellow (фиг. 2), при этом значения Ct контрольных образцов находятся в пределах нормы (табл. 4). Если для исследуемого образца по каналу JOE(HEX)/Yellow значение Ct определяется позднее 32 цикла при корректном прохождении положительных и отрицательных контролей - он считается спорным и исследуется повторно с этапа выделения НК. Если при повторной постановке наблюдается схожий результат (Ct на канале JOE(HEX)/Yellow более 32), требуется повторное взятие материала от того же животного для проведения ПЦР-исследования и (или) использование альтернативных методов диагностики.The sample is considered positive (pathogen DNA (Bordetella bronchiseptica) is present) if an exponential signal growth is observed on the JOE (HEX) / Yellow channel (Fig. 2), while the Ct values of the control samples are within normal limits (Table 4). If the Ct value is determined later than the 32nd cycle for the test sample via the JOE (HEX) / Yellow channel with the correct passage of the positive and negative controls, it is considered controversial and re-examined from the stage of NC extraction. If during re-staging a similar result is observed (Ct on the JOE (HEX) / Yellow channel is more than 32), re-sampling of the material from the same animal is required for PCR studies and / or the use of alternative diagnostic methods.

В случае получения значения Ct на канале JOE(HEX)/Yellow менее 32 при исследовании повторно взятого от животного материала - образец считать положительным.If the Ct value on the JOE (HEX) / Yellow channel is less than 32 when examining re-taken material from an animal, the sample should be considered positive.

Образец считается отрицательным (ДНК возбудителя (Bordetella bronchiseptica) отсутствует) если не наблюдается рост сигнала флуоресценции на канале JOE(HEX)/Yellow, при этом значения Ct по каналу FAM/Green и Ct контрольных образцов находятся в пределах нормы (Табл. 4, фиг. 1, 2).The sample is considered negative (no DNA of the pathogen (Bordetella bronchiseptica)) if there is no increase in the fluorescence signal on the JOE (HEX) / Yellow channel, while the Ct values on the FAM / Green channel and Ct of the control samples are within normal limits (Table 4, FIG. . 12).

Для доказательства эффективности использования ПЦР с флуоресцентной детекцией в режиме реального времени проводился сравнительный анализ чувствительности заявляемого технического решения с прототипом, в котором использовался метод ПЦР с электрофоретической детекцией. Оказалось чувствительность ПЦР с флуоресцентной детекцией при выявлении генома возбудителя генома возбудителя Bordetella bronchiseptica на 3,7-4,3% выше, чем ПЦР с электрофоретической детекцией.To prove the effectiveness of using PCR with fluorescence detection in real time, a comparative analysis of the sensitivity of the claimed technical solution with the prototype was carried out, in which the PCR method with electrophoretic detection was used. The sensitivity of PCR with fluorescence detection in the detection of the genome of the pathogen genome of the pathogen Bordetella bronchiseptica was found to be 3.7–4.3% higher than PCR with electrophoretic detection.

Claims (7)

Тест-система для обнаружения ДНК генома возбудителя Bordetella bronchiseptica у сельскохозяйственных животных с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени, включающая пластиковые флаконы и пробирки, термостабильный фермент Tag-полимеразу, буфер для постановки реакции, смесь четырех дезоксинуклеотидтрифосфатов, внутренний контрольный образец, положительный контроль - рекомбинантную плазмиду, содержащую фрагмент гена возбудителя Bordetella bronchiseptica, синтетические олигонуклеотидные праймеры и зонд, отличающаяся тем, что для внутреннего контрольного образца используют суспензию бактериофага Т4 с концентрацией 5×103 копий нуклеотидных последовательностей на 1 мкл, а для положительного контрольного образца - смесь рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих фрагмент генома ДНК Bordetella bronchiseptica и фрагмент генома бактериофага Т4, взятых в соотношении 1:1, со следующими нуклеотидными последовательностями:Real-time polymerase chain reaction test system for detecting Bordetella bronchiseptica genome DNA in farm animals, including plastic vials and tubes, thermostable Tag polymerase enzyme, reaction formulation buffer, a mixture of four deoxynucleotide triphosphates, an internal control sample, positive control - a recombinant plasmid containing a gene fragment of the pathogen Bordetella bronchiseptica, synthetic oligonucleotide primers and a probe, characterized in that for internal its control sample uses a suspension of T4 bacteriophage with a concentration of 5 × 10 3 copies of nucleotide sequences per 1 μl, and for a positive control sample, a mixture of recombinant plasmid DNA containing a fragment of the Bordetella bronchiseptica DNA genome and a fragment of the T4 bacteriophage genome taken in a 1: 1 ratio, with the following nucleotide sequences: BBrF1 GAAACCCAGGCCGCAAATTC - прямой праймерBBrF1 GAAACCCAGGCCGCAAATTC - direct primer BBrR1 CCCAGGCGCTCGAACAATA - обратный праймерBBrR1 CCCAGGCGCTCGAACAATA - reverse primer BBRP1 [R6G]TATAGCCGCCGCAAACCAC[BHQ1] - зондBBRP1 [R6G] TATAGCCGCCGCAAACCAC [BHQ1] - probe T4F TACATATAAATCACGCAAAGC - прямой праймерT4F TACATATAAATCACGCAAAGC - direct primer T4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - обратный праймерT4R TAGTATGGCTAATCTTATTGG - reverse primer Т4Р FAMACATTGGCACTGACCGAGTTC - зонд.T4P FAMACATTGGCACTGACCGAGTTC - probe.
RU2018134629A 2018-10-01 2018-10-01 Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock RU2700477C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134629A RU2700477C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134629A RU2700477C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700477C1 true RU2700477C1 (en) 2019-09-17

Family

ID=67990011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134629A RU2700477C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700477C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542396C1 (en) * 2013-11-06 2015-02-20 Федеральное бюджетное учреждение науки "Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Method and kit for enhanced laboratory diagnosis of pertussis infection

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542396C1 (en) * 2013-11-06 2015-02-20 Федеральное бюджетное учреждение науки "Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Method and kit for enhanced laboratory diagnosis of pertussis infection

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАСТИЛЕНКО А.В. Разработка идентификации Bordetella Bronchisptica на основе иммунохимических и молекулярно-генетических методов, авто диссертации, Саратов, 2011. *
МАСТИЛЕНКО А.В. Разработка идентификации Bordetella Bronchisptica на основе иммунохимических и молекулярно-генетических методов, автореферат диссертации, Саратов, 2011. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2680094C1 (en) Test system for detection of dna of leptospirosis causative agent (leptospira speciales) in agricultural animals
Léon et al. Identification of pathogenic Leptospira strains in tissues of a premature foal by use of polymerase chain reaction analysis
CN113930547B (en) RT-RAA fluorescence detection primer pair, kit and detection method for porcine epidemic diarrhea virus N gene
NL2031171B1 (en) Primer, Probe and Application for Identifying Brucella Vaccine Strain A 19 and Wild Strain
CN110878381A (en) Primer composition, kit and method for detecting mycoplasma bovis and infectious bovine rhinotracheitis virus
Zhang et al. Development of a loop-mediated isothermal amplification assay for the detection of Mycobacterium bovis
RU2715333C1 (en) Kit of reagents for detection and identification of dna of brucellosis agents by real-time polymerase chain reaction om-screen-brucellosis-rv
Orlowska et al. Comparison of real-time PCR and heminested RT-PCR methods in the detection of rabies virus infection in bats and terrestrial animals
RU2700477C1 (en) Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock
RU2703405C1 (en) Method for detection of dna of the bordetlelosis (bordetella bronchiseptica) agent genome in farm animals
CN110878380B (en) Primer composition, kit and method for detecting vesicular stomatitis virus Indiana type and new Jersey type
CN113801960A (en) Kit for rapidly and specifically detecting influenza B virus and use method thereof
RU2703400C1 (en) Method for detecting a genome of a brucella infection agent (brucella speciales) in farm animals
CN111778343A (en) Primer pair and kit for detecting Brucella S2 vaccine strain and application of primer pair and kit
CN113584221A (en) Kit for rapidly and specifically detecting influenza A virus and use method thereof
CN112899385A (en) Primer group and probe for identifying Brucella S2 vaccine strain and wild strain and application of primer group and probe
RU2700254C1 (en) Test system for detecting dna of rhinotracheitis virus (bovine herpes virus 1, bohv-1) in cattle
Ahmed et al. Development of real-time PCR assay for simultaneous detection and genotyping of cystic echinococcosis in humans and livestock
RU2700449C1 (en) Method for detecting dna of rhinotracheitis virus (bovine herpes virus 1, bohv-1) in cattle
CN113549709A (en) Primer pair, probe and kit for detecting SARS-CoV-2 by utilizing nested RPA technology and application thereof
Singh et al. Development and Standardization of Visual Loop Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assay for Specific Diagnosis of Johne's Disease
RU2700450C1 (en) Test system for detecting provirus dna of bovine leukosis virus (blv)
RU2700245C1 (en) Method for detecting provirus dna of bovine leukosis virus (blv)
CN107815491B (en) Kit for rapidly and specifically detecting mycobacterium tuberculosis and use method thereof
RU2814556C1 (en) Test system for detecting dna of causative agent of moraxellosis kpc (moraxella bovis) in biological material of animals and feed using polymerase chain reaction in real time

Legal Events

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

Effective date: 20201002