RU2703803C1 - SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) - Google Patents
SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703803C1 RU2703803C1 RU2019104135A RU2019104135A RU2703803C1 RU 2703803 C1 RU2703803 C1 RU 2703803C1 RU 2019104135 A RU2019104135 A RU 2019104135A RU 2019104135 A RU2019104135 A RU 2019104135A RU 2703803 C1 RU2703803 C1 RU 2703803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seq
- dna
- francisella tularensis
- tularensis
- target gene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING 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
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, биотехнологии, молекулярной биологии и может быть использовано для лабораторной диагностики туляремии, как в практическом здравоохранении, так и для научных исследований в области микробиологии, эпидемиологии и патогенеза туляремии.The invention relates to medicine, biotechnology, molecular biology and can be used for laboratory diagnosis of tularemia, both in practical health care and for research in the field of microbiology, epidemiology and pathogenesis of tularemia.
Туляремия - зоонозная природно-очаговая инфекция, этиологическим агентом которой является Francisella tularensis, грамотрицательная внутриклеточная бактерия, регулярно вызывающая эпидемические вспышки, как среди животных, так и людей.Tularemia is a zoonotic natural focal infection, the etiological agent of which is Francisella tularensis, a gram-negative intracellular bacterium that regularly causes epidemic outbreaks in animals and humans.
Вид F. tularensis имеет четыре подвида: holarctica, mediasiatica, novicida и tularensis. Особую опасность представляет F. tularensis subsp. tularensis. Установлено, что вдыхание 10 бактерий способно вызвать заболевание у человека (McCrumb F.R. 1961. Aerosol infection of man with Pasteurella tularensis. Bacteriological Reviews 25:262-267). Из-за высокой инфекционности при аэрогенном пути заражения F. tularensis классифицируется как биоагент 1 уровня опасности (категория А).The species F. tularensis has four subspecies: holarctica, mediasiatica, novicida, and tularensis. Of particular danger is F. tularensis subsp. tularensis. It has been found that inhaling 10 bacteria can cause disease in humans (McCrumb F.R. 1961. Aerosol infection of man with Pasteurella tularensis. Bacteriological Reviews 25: 262-267). Due to the high infectivity in the airborne pathway of infection, F. tularensis is classified as a
Несмотря на то, что «золотым» стандартом» для диагностирования туляремии все еще является культивирование микроорганизма, обычно оно не проводится из-за невысокой чувствительности и требовательности к условиям работы. Для обнаружения и идентификации F. tularensis испробованы такие методы, как биосенсоры, культивирование, иммунохроматографический анализ, ПЦР, биочипы на жидкой или твердой основе, методы аналитической химии (газовая хроматография, масс-спектрометрия и т.д.). Среди этих методов для обнаружения F. tularensis доминирующим является ПЦР. При мониторинге природных очагов туляремии и лабораторном исследовании материала на наличие F. tularensis только с использованием ПЦР возможно выявление единичных бактерий возбудителя туляремии (высокочувствительный и высокоспецифичный nested-вариант) (Татарников С.А., Мазепа А.В., Балахонов С.В. Оптимизация Nested-варианта полимеразной цепной реакции для мониторинга природных очагов туляремии. Инфекция и иммунитет. 2013. Т. 3. №2. С. 175).Despite the fact that the "gold" standard "for diagnosing tularemia is still the cultivation of a microorganism, it is usually not carried out due to the low sensitivity and exactingness to the working conditions. For the detection and identification of F. tularensis, methods such as biosensors, cultivation, immunochromatographic analysis, PCR, biochips on a liquid or solid basis, analytical chemistry methods (gas chromatography, mass spectrometry, etc.) have been tried. Among these methods for detecting F. tularensis, PCR is dominant. When monitoring the natural foci of tularemia and laboratory testing of the material for the presence of F. tularensis only using PCR, it is possible to identify single bacteria of the causative agent of tularemia (highly sensitive and highly specific nested variant) (Tatarnikov S.A., Mazepa A.V., Balakhonov S.V. Optimization of the Nested-variant of the polymerase chain reaction for monitoring the natural foci of tularemia. Infection and immunity. 2013. V. 3. No. 2. P. 175).
Существующие коммерческие тест-системы и экспериментальные образцы диагностических препаратов позволяют охарактеризовать штаммы на наличие генетических детерминант, специфичных для вида F. tularensis, различных подвидов (гены chilf, RD1 и др.), штаммов разной вирулентности (pdpA, pdpD) и т.д. (Лабораторная диагностика опасных инфекционных болезней: Практическое руководство. Под редакцией Г.Г. Онищенко, В.В. Кутырева. - М.: ЗАО «Шико», 2013. - 560 с., Татарников С.А., Мазепа А.В., Дубровина В.И., Войткова В.В. Идентификация геномных областей pdpD и pdpA у туляремийного микроба разных подвидов. В книге «Биологическая безопасность в современном мире». 2009. С. 69-71).Existing commercial test systems and experimental samples of diagnostic preparations make it possible to characterize strains for the presence of genetic determinants specific for the species F. tularensis, various subspecies (chilf, RD1 genes, etc.), strains of different virulence (pdpA, pdpD), etc. (Laboratory Diagnosis of Dangerous Infectious Diseases: A Practical Guide. Edited by G.G. Onishchenko, V.V. Kutyreva. - M .: ZAO "Shiko", 2013. - 560 p., Tatarnikov S.A., Mazepa A.V. ., Dubrovina VI, Voitkova VV Identification of the pdpD and pdpA genomic regions in the tularemia microbe of different subspecies. In the book “Biological safety in the modern world.” 2009. P. 69-71).
Исследования молекулярно-генетической амплификационной технологии - loop-mediated isothermal amplification (LAMP) - показали высокую специфичность и амплификационную эффективность, которая достигается при изотермальных условиях реакции (Kaneko H., Kawana Т., Fukushima Е., Suzutani Т. Tolerance of loop-mediated isothermal amplification to a culture medium and biological substances. J. Biochem. Biophys. Methods. 2007. 70(3):499-501; Soto E., Hawke J.P., Fernandez D., Morales J.A. Francisella sp., an emerging pathogen of tilapia, Oreochromis niloticus (L.), in Costa Rica. J Fish Dis. 2009; 32(8):713-22). В LAMP используется 4 праймера, которые гомологичны шести участкам гена-мишени. Реакция протекает при постоянной температуре с использованием фермента, который катализирует реакцию синтеза новых цепей со смещением старых. Амплификацию и детектирование гена можно осуществить за одну стадию путем инкубации смеси образцов, праймеров, ДНК-полимеразы с функцией вытеснения цепей и субстратов при постоянной температуре (около 65°С). Эффективность амплификации очень высока, в течение 15-60 минут ДНК амплифицируется 109-1010 раз. Из-за высокой специфичности присутствие амплифицированного продукта однозначно указывает на присутствие гена-мишени.Studies of molecular genetic amplification technology - loop-mediated isothermal amplification (LAMP) - showed high specificity and amplification efficiency, which is achieved under isothermal reaction conditions (Kaneko H., Kawana T., Fukushima E., Suzutani T. Tolerance of loop-mediated isothermal amplification to a culture medium and biological substances. J. Biochem. Biophys. Methods. 2007. 70 (3): 499-501; Soto E., Hawke JP, Fernandez D., Morales JA Francisella sp., an emerging pathogen of tilapia, Oreochromis niloticus (L.), in Costa Rica. J Fish Dis. 2009; 32 (8): 713-22). LAMP uses 4 primers that are homologous to six regions of the target gene. The reaction proceeds at a constant temperature using an enzyme that catalyzes the synthesis of new chains with a shift in the old ones. Amplification and detection of a gene can be carried out in one step by incubating a mixture of samples, primers, DNA polymerase with the function of displacing chains and substrates at a constant temperature (about 65 ° C). The amplification efficiency is very high, within 15-60 minutes the DNA is amplified 10 9 -10 10 times. Due to its high specificity, the presence of the amplified product clearly indicates the presence of the target gene.
Известно об использовании подобного метода для выявления присутствия Francisella piscicida, этиологического агента франциселлеза атлантической трески (Gadus morhua) (Caipang С.М., Kulkarni A., Brinchmann M.F., Korsnes K., Kiron V. Detection of Francisella piscicida in Atlantic cod (Gadus morhua L) by the loop-mediated isothermal amplification (LAMP) reaction. Vet J 2010; 184(3): 357-61). Для детекции гена GroEL возбудителя был разработан набор праймеров (два внешних и два внутренних). Подбор условий LAMP показал оптимальную температуру реакции 63°С в течение 1 ч с использованием бактериальной геномной ДНК в качестве матрицы. Продукты реакции визуализировали в ультрафиолетовом свете и анализировали с помощью электрофореза в агарозном геле. Метод оказался высоко специфичен для обнаружения F. piscicida и в 100 раз более чувствителен, чем обычная ПЦР. Применение LAMP-анализа возможно не только для ДНК штаммов, но и для суспензий органов атлантической трески. Однако для патогенных для человека видов F. tularensis информации о разработанных праймерах и (или) диагностических LAMP-тестах в открытых источниках не обнаружено.It is known that a similar method is used to detect the presence of Francisella piscicida, an etiological agent of Atlantic cod francicellosis (Gadus morhua) (Caipang S.M., Kulkarni A., Brinchmann MF, Korsnes K., Kiron V. Detection of Francisella piscicida in Atlantic cod (Gadus morhua L) by the loop-mediated isothermal amplification (LAMP) reaction. Vet J 2010; 184 (3): 357-61). To detect the pathogen GroEL gene, a set of primers was developed (two external and two internal). The selection of LAMP conditions showed an optimal reaction temperature of 63 ° C for 1 h using bacterial genomic DNA as a template. The reaction products were visualized in ultraviolet light and analyzed by agarose gel electrophoresis. The method turned out to be highly specific for the detection of F. piscicida and is 100 times more sensitive than conventional PCR. The use of LAMP analysis is possible not only for DNA strains, but also for Atlantic cod organ suspensions. However, for pathogenic F. tularensis species for humans, information on the developed primers and (or) diagnostic LAMP tests was not found in open sources.
Известен фермент для проведения петлевой изотермической амплификации - Bst-полимераза, выделенная из Bacillus stearothermophilus (Nagamine K., Watanabe K., Ohtsuka K., Hase Т., Notomi Т., 2001. Loop-mediated isothermal amplification reaction using a non-denatured template. Clin. Chem., 47: 1742-1743). Bst-полимераза активна при температуре до 66°С, но оптимальной для нее является температура 60°С. Успех изотермической амплификации зависит от активности ферментов по вытеснению цепи и от их способности проходить такие сложные области ДНК, как шпильки.A known enzyme for loop isothermal amplification is Bst polymerase isolated from Bacillus stearothermophilus (Nagamine K., Watanabe K., Ohtsuka K., Hase T., Notomi T., 2001. Loop-mediated isothermal amplification reaction using a non-denatured template. Clin. Chem., 47: 1742-1743). Bst polymerase is active at temperatures up to 66 ° C, but the optimum temperature for it is 60 ° C. The success of isothermal amplification depends on the activity of the enzymes to displace the chain and on their ability to pass through such complex regions of DNA as hairpins.
Однако, в научных публикациях есть сообщения о появлении ложно-положительных сигналов при работе с Bst-полимеразой.However, in scientific publications there are reports of the appearance of false positive signals when working with Bst polymerase.
Проведенный поиск по патентным базам и научно-техническим источникам информации показал отсутствие сведений об отечественных наборах, предназначенных для выявления F. tularensis методом петлевой изотермической амплификации. Поэтому, существует необходимость создания такого диагностикума для быстрой, чувствительной и специфичной детекции ДНК туляремийного микроба.A search of patent databases and scientific and technical sources of information showed a lack of information about domestic kits designed to detect F. tularensis by loop isothermal amplification. Therefore, there is a need to create such a diagnosticum for fast, sensitive and specific detection of tularemia microbe DNA.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка высокоспецифичных олигонуклеотидных праймеров для быстрого, специфичного и чувствительного способа выявлении бактерий вида F. tularensis в биологических образцах, основанного на петлевой изотермической амплификации фрагмента гена-мишени.The technical result of the invention is the development of highly specific oligonucleotide primers for a quick, specific and sensitive method for the detection of bacteria of the species F. tularensis in biological samples based on loop isothermal amplification of a fragment of the target gene.
Технический результат достигается тем, что предложен набор оригинальных праймеров SEQ ID №: 2 (прямой внешний праймер acpFt101-F3 F. tularensis);The technical result is achieved by the fact that a set of original primers is proposed SEQ ID No: 2 (direct external primer acpFt101-F3 F. tularensis);
SEQ ID №: 3 (обратный внешний праймер acpFt101-B3 F. tularensis);SEQ ID No: 3 (reverse external primer acpFt101-B3 F. tularensis);
SEQ ID №: 4 (прямой внутренний праймер acpFt101-FIP F. tularensis);SEQ ID No: 4 (direct internal primer acpFt101-FIP F. tularensis);
SEQ ID №: 5 (обратный внутренний праймер acpFt101-BIP F. tularensis) для способа детекции туляремийного микроба, при котором используется фермент SD-полимераза (Ignatov K.В., Barsova E.V., Fradkov A.F., Blagodatskich K.A., Kramarova T.V., Kramarov V.M. A strong strand displacement activity of thermostable DNA polymerase markedly improves the results of DNA amplification. BioTechniques. 2014; 57:81-7) в реакции петлевой изотермической амплификации в следующих условиях : предварительный прогрев смеси 92°С - 2 мин, амплификация 60°С - 60 мин, детекция продукта амплификации осуществляется при помощи электрофореза в агарозном геле по характерной электрофореграмме (вариант 1) или окрашивания продуктов реакции амплификации с помощью интеркалирующего красителя SYBR Green I (вариант 2)SEQ ID No: 5 (reverse internal primer acpFt101-BIP F. tularensis) for the detection of tularemia microbe using the SD polymerase enzyme (Ignatov K.V., Barsova EV, Fradkov AF, Blagodatskich KA, Kramarova TV, Kramarov VM A strong strand displacement activity of thermostable DNA polymerase markedly improves the results of DNA amplification. BioTechniques. 2014; 57: 81-7) in a loop isothermal amplification reaction under the following conditions: preliminary heating of the mixture 92 ° C for 2 min, amplification 60 ° C - 60 min, the detection of the amplification product is carried out using agarose gel electrophoresis using a characteristic electrophoregram (varia NT 1) or staining the products of the amplification reaction using the intercalating dye SYBR Green I (option 2)
Технический результат также достигается благодаря использованию в качестве целевой мишени гена асрА, кодирующего кислую фосфатазу А.The technical result is also achieved through the use of the target gene as acA encoding acid phosphatase A.
Обоснование выбора олигонуклеотидных праймеров и ДНК-мишени.Justification of the choice of oligonucleotide primers and target DNA.
В геноме туляремийного микроба обнаружены последовательности шести кислых фосфатаз (асрА, асрВ, асрС acpD, hapA, и hapB). Они ингибируют окислительный взрыв в фагосомах инфицированного макрофага и тем самым способствуют выживанию микроба в клетках хозяина. Дефекты генов или их потеря снижает вирулентные свойства микроба (Felts R.L., Reilly T.J., Tanner J.J. Crystallization of AcpA, a respiratory burst-inhibiting acid phosphatase from Francisella tularensis. Biochim. Biophys. Acta. 2005. Aug 31;1752(1):107-10). Выбранный ген асрА, кодирующий кислую фосфатазу А, присутствует в геноме вирулентных для человека подвидов F. tularensis. Последовательность SEQ ID №1 (ген-мишень асрА) для подбора праймеров с целью детекции ДНК возбудителя туляремии методом петлевой изотермической амплификации была получена из базы GenBank NCBI (National Center for Biotechnology Information, США).Sequences of six acid phosphatases (acPA, acpB, acpC acpD, hapA, and hapB) were found in the genome of the tularemia microbe. They inhibit the oxidative burst in the phagosomes of infected macrophages and thereby contribute to the survival of the microbe in the host cells. Gene defects or their loss reduces the virulent properties of the microbe (Felts RL, Reilly TJ, Tanner JJ Crystallization of AcpA, a respiratory burst-inhibiting acid phosphatase from Francisella tularensis. Biochim. Biophys. Acta. 2005. Aug 31; 1752 (1): 107 -10). The selected asA gene encoding acid phosphatase A is present in the genome of the virulent for humans subspecies F. tularensis. The sequence of SEQ ID No. 1 (target gene acPA) for the selection of primers for the detection of DNA of the causative agent of tularemia by loop isothermal amplification was obtained from the GenBank NCBI database (National Center for Biotechnology Information, USA).
В качестве положительного контроля в экспериментах использовали штамм F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ, используя для выделения ДНК обеззараженные суспензии микроорганизма в концентрациях от 1×106 м.к./мл до 1×101 м.к./мл. Апробация праймеров была осуществлена на наборе штаммов возбудителей туляремии Государственной коллекции патогенных микроорганизмов и клеточных культур «ГКПМ-Оболенск».A strain of F. tularensis subsp. Was used as a positive control in the experiments.
Чувствительность реакции амплификации с праймерами оценивалась при исследовании проб ДНК, выделенных из десятикратных разведений штамма F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ.The sensitivity of the amplification reaction with primers was evaluated by studying DNA samples isolated from ten-fold dilutions of the strain F. tularensis subsp.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами (табл. 1, фиг. 1-4) и примерами (1-3).The invention is illustrated by the following graphic materials (table. 1, Fig. 1-4) and examples (1-3).
Таблица 1. Характеристика подобранных олигонуклеотидных праймеров для детекции возбудителя туляремии.Table 1. Characterization of the selected oligonucleotide primers for the detection of the causative agent of tularemia.
Фиг. 1. Последовательность SEQ ID №1 - нуклеотидная последовательность гена асрА из генома штамма Francisella tularensis subsp. tularensis SCHU S4. Серыми прямоугольниками выделены участки отжига праймеров и комплементарные им последовательности.FIG. 1. The sequence of SEQ ID No. 1 is the nucleotide sequence of the ACPA gene from the genome of the strain Francisella tularensis subsp. tularensis SCHU S4. The gray rectangles indicate the primer annealing sites and the sequences complementary to them.
Фиг 2. Определение специфичности LAMP-праймеров SEQ ID №2; SEQ ID №3, SEQ ID №4; SEQ ID №5 для детекции F. tularensis с помощью SD-полимеразы. Обозначения: 1 - ДНК F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ; 2 - ДНК F. tularensis subsp. holarctica 503; 3 - ДНК F. tularensis subsp. tularensis Schu S4; 4 - ДНК F. tularensis subsp. mediasiatica 120; 5 - ДНК F. tularensis subsp. mediasiatica A678; 6 - F. tularensis subsp. mediasiatica A198; 7 - ДНК В. anthracis СТИ-1; 8 - ДНК Y. pestis subsp. pestis bv. antiqua И3449; 9 - ДНК Y. pseudotuberculosis C79; 10 - ДНК V. cholerae Eltor M878; 11 - ДНК Escherichia coli JM83; 12 - ДНК В. suis 1330; 13 - ДНК В. abortus 19, 14 - ДНК В. melitensis 16-М, 15 - ДНК L. pneumophila subsp. pneumophila, серогруппа 1, АТСС 33152; 16 - ДНК L. pneumophila subsp. pneumophila, серогруппа 6, АТСС 33215; 17 - отрицательный контроль LAMP (вода); 18 - маркер молекулярного веса (100-1000 п. н.).Fig 2. Determination of the specificity of LAMP primers SEQ ID No. 2; SEQ ID No. 3, SEQ ID No. 4; SEQ ID No. 5 for the detection of F. tularensis using SD polymerase. Designations: 1 - DNA of F. tularensis subsp.
Фиг 3 Результаты определения чувствительности набора LAMP-праймеров SEQ ID №2; SEQ ID №3, SEQ ID №4; SEQ ID №5 с помощью SD-полимеразы. Использована ДНК из вакцинного штамма F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ.Fig 3 The results of determining the sensitivity of the set of LAMP primers SEQ ID No. 2; SEQ ID No. 3, SEQ ID No. 4; SEQ ID No. 5 using SD polymerase. Used DNA from the vaccine strain F. tularensis subsp.
Обозначения: 1 - ДНК из 1×106 м.к. 2 - ДНК из 1×105 м.к.; 3 - ДНК из 1×104 м.к. 4 - ДНК из 1×103 м.к. 5 - ДНК из 1×102 м.к.; 6 - ДНК из 1×101 м.к.; 7 - ДНК из 1 м.к.; 8 - отрицательный контроль ПЦР (вода); 9 - маркер молекулярного веса (100-1000 п. н.).Designations: 1 - DNA from 1 × 10 6 m.k. 2 - DNA from 1 × 10 5 mk; 3 - DNA from 1 × 10 4 m.k. 4 - DNA from 1 × 10 3 m.k. 5 - DNA from 1 × 10 2 mk; 6 - DNA from 1 × 10 1 MK; 7 - DNA from 1 m.k .; 8 - negative control of PCR (water); 9 - molecular weight marker (100-1000 bp).
Фиг. 4. Результаты определения чувствительности набора LAMP-праймеров SEQ ID №2; SEQ ID №3, SEQ ID №4; SEQ ID №5 с помощью SD-полимеразы и окрашивания продуктов реакции SYBR Green I. Использована ДНК из вакцинного штамма F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ.FIG. 4. The results of determining the sensitivity of the set of LAMP primers SEQ ID No. 2; SEQ ID No. 3, SEQ ID No. 4; SEQ ID No. 5 using SD polymerase and staining the reaction products of SYBR Green I. DNA was used from the vaccine strain F. tularensis subsp.
Обозначения: 1 - ДНК из 1×106 м.к. 2 - ДНК из 1×105 м.к.; 3 - ДНК из 1×104 м.к. 4 - ДНК из 1×103 м.к. 5 - ДНК из 1×102 м.к.; 6 - ДНК из 1×101 м.к.; 7 - ДНК из 1 м.к.; 8 - отрицательный контроль ПЦР (вода).Designations: 1 - DNA from 1 × 10 6 m.k. 2 - DNA from 1 × 10 5 mk; 3 - DNA from 1 × 10 4 m.k. 4 - DNA from 1 × 10 3 m.k. 5 - DNA from 1 × 10 2 mk; 6 - DNA of 1 × 10 January MK .; 7 - DNA from 1 m.k .; 8 - negative control of PCR (water).
Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.
Пример 1. Методика конструирования олигонуклеотидных праймеров для детекции ДНК возбудителей туляремии методом петлевой изотермической амплификации.Example 1. The method of designing oligonucleotide primers for the detection of DNA of tularemia pathogens by loop isothermal amplification.
На основе анализа in silico нуклеотидных последовательностей возбудителя туляремии, присутствующих в базе данных Genbank, для конструирования прямого и обратного внешних праймеров F3 и В3, прямого и обратного внутренних праймеров FTP и BIP был выбран участок генома F. tularensis размером 1545 п.н. (GenBank NCBI, GenelD: 3192410). кодирующий кислую фосфатазу А. К участку гена SEQ ID №1 (фиг. 1) подобраны праймеры SEQ ID №2; SEQ ID №3, SEQ ID №4; SEQ ID №5. Расчетная длина предполагаемого ампликона, фланкируемого праймерами SEQ ID №4; SEQ ID №5, составила 154 п.н. (табл. 1). На Фиг. 1 показаны участки отжига праймеров и комплементарные им последовательности, которые выделены прямоугольниками серого цвета.Based on the in silico analysis of the nucleotide sequences of the tularemia pathogen present in the Genbank database, a 1545 bp genome fragment was selected for the construction of direct and reverse external primers F3 and B3, direct and reverse internal primers FTP and BIP. (GenBank NCBI, GenelD: 3192410 ). encoding acid phosphatase A. To the site of the gene SEQ ID No. 1 (Fig. 1) primers selected SEQ ID No. 2; SEQ ID No. 3, SEQ ID No. 4; SEQ ID No. 5. The estimated length of the proposed amplicon flanked by primers SEQ ID No. 4; SEQ ID No. 5, amounted to 154 bp (tab. 1). In FIG. 1 shows primer annealing sites and sequences complementary to them, which are indicated by gray rectangles.
При выборе олигонуклеотидных праймеров использовали программу для расчета праймеров он-лайн Primer Explorer 5 (http://primerexplorer.jp/lampv5e/index.html). При подборе праймеров руководствовались требованиями к олигонуклеотидам, используемым в LAMP. Анализ формирования вторичных структур (димеров, шпилек) выбранными праймерами проводили с помощью компьютерной программы mfold (http://unafold.rna.albany.edu/?q=mfold/DNA-Folding-Form). Структуры всехWhen choosing oligonucleotide primers, the
олигонуклеотидов сравнивались с помощью информационного ресурса NCBI BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) с последовательностями ДНК, размещенными в базе данных GenBank. При проведении этого анализа олигонуклеотиды с существенной гомологией с ДНК каких-либо других организмов исключали. Для определения специфичности праймеров моделировали ПЦР in silico в отношении секвенированных геномов микроорганизмов с помощью In silico PCR amplification (http://insilico.ehu.es/PCR/). Показана теоретическая пригодность праймеров для успешной инициации реакции амплификации и гибридизации.oligonucleotides were compared using the NCBI BLAST information resource (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) with DNA sequences hosted in the GenBank database. When conducting this analysis, oligonucleotides with significant homology with the DNA of any other organisms were excluded. To determine the specificity of the primers, in silico PCR was simulated for sequenced genomes of microorganisms using In silico PCR amplification (http://insilico.ehu.es/PCR/). The theoretical suitability of the primers for the successful initiation of the amplification and hybridization reactions is shown.
Пример 2. Амплификация специфических фрагментов ДНК с помощью разработанных праймеров для детекции возбудителя туляремии методом петлевой изотермической амплификации.Example 2. Amplification of specific DNA fragments using the designed primers for the detection of the causative agent of tularemia by loop isothermal amplification.
Реакционная смесь объемом 50 мкл содержала 1× SD-буфер (РусЭнзим, Россия), 40 ед. SD-полимеразы (РусЭнзим, Россия), 3,5 мМ MgCl2, 0,5 мМ каждого дНТФ, 4 праймера: 0,2 мкМ SEQ ID №2 (acpFt101F3), 0,2 мкМ SEQ ID №3 (acpFt101B3), 0,8 мкМ SEQ ID №4 (acpFt101BIP), 0,8 мкМ SEQ ID №5 (acpFt101FIP), 5 мкл матрицы. Реакцию проводили при температуре 60°С в течение 60 мин с предварительным прогревом при температуре 92°С в течение 2 мин на амплификаторе Терцик (ДНК-Технология). Детекцию продуктов LAMP проводили с помощью электрофореза в 1,2% агарозном геле в ТАЕ-буфере. (Вариант 1.) Или детекцию продуктов LAMP проводили с помощью окрашивания амплификатов интеркалирующим красителем SYBR Green I. Покраска образцов проводилась непосредственно после проведения реакции путем добавления красителя в реакцию до конечной концентрации 10×. (Вариант 2). В обоих вариантах детекции визуализацию осуществляли на УФ-трансиллюминаторе при длине волны 312 нм.A 50 μl reaction mixture contained 1 × SD buffer (RusEnzyme, Russia), 40 units. SD polymerases (RusEnzyme, Russia), 3.5 mM MgCl 2 , 0.5 mM each dNTP, 4 primers: 0.2 μM SEQ ID No. 2 (acpFt101F3), 0.2 μM SEQ ID No. 3 (acpFt101B3), 0.8 μM SEQ ID NO: 4 (acpFt101BIP), 0.8 μM SEQ ID NO: 5 (acpFt101FIP), 5 μl matrix. The reaction was carried out at a temperature of 60 ° C for 60 min with preliminary heating at a temperature of 92 ° C for 2 min on a Tertsik thermocycler (DNA-Technology). Detection of LAMP products was carried out by electrophoresis in 1.2% agarose gel in TAE buffer. (
Результат амплификации каждого штамма F. tularensis считался положительным в случае появления полос в виде лестницы (вариант 1) или по появлению ярко-зеленого окрашивания после добавления SYBR Green I к амплификатам (вариант 2). Фиг 2 отображает электрофореграмму, полученную при амплификации ДНК штаммов возбудителя туляремии с набором праймеров, подобранных к последовательности SEQ ID №1.The amplification result of each strain of F. tularensis was considered positive in the case of the appearance of strips in the form of a ladder (option 1) or the appearance of a bright green color after adding SYBR Green I to the amplifiers (option 2). Fig 2 displays the electrophoregram obtained by amplification of DNA strains of the causative agent of tularemia with a set of primers selected for the sequence of SEQ ID No. 1.
Пример 3. Определение чувствительности и специфичности реакции амплификации с помощью разработанных олигонуклеотидных праймеров к последовательности SEQ ID №1 для идентификации ДНК возбудителя туляремии.Example 3. Determination of the sensitivity and specificity of the amplification reaction using the developed oligonucleotide primers to the sequence SEQ ID No. 1 for the identification of DNA of the causative agent of tularemia.
Чувствительность реакции амплификации с разработанными специфичными праймерами SEQ ID №2, SEQ ID №3, SEQ ID №4, SEQ ID №5 оценивалась при исследовании проб ДНК, выделенных из бактериальных взвесей клеток F. tularensis. Штаммы франциселл выращивали на чашках Петри с «FT-агаром» с добавлением полимиксина В (100 мкг/мл) в течение 48 ч при температуре (37+1)°С. Готовили бактериальные взвеси клеток в 2 мл 0,9% стерильного раствора натрия хлорида по отраслевому стандартному образцу мутности 10 единиц ГИСК им. Л.А. Тарасевича (ОСО 42-28-59-85 П), что соответствует 5×109 м.к./мл для туляремийного микроба. Затем разводили в 0,9% стерильном растворе натрия хлорида таким образом, чтобы концентрация возбудителей туляремии составляла от 1×106 до 1×101 м.к./мл. Выделение ДНК из чистых культур туляремии и гетерологичных микроорганизмов проводили путем нуклеосорбции и лизиса клеток гуанидинтиоцианатом с помощью набора «ДНК-сорб-В» (ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора) в соответствии с инструкцией по применению.The sensitivity of the amplification reaction with the developed specific primers SEQ ID No. 2, SEQ ID No. 3, SEQ ID No. 4, SEQ ID No. 5 was evaluated in the study of DNA samples isolated from bacterial suspensions of F. tularensis cells. Francisella strains were grown on FT-agar Petri dishes supplemented with polymyxin B (100 μg / ml) for 48 h at a temperature of (37 + 1) ° С. Bacterial cell suspensions were prepared in 2 ml of 0.9% sterile sodium chloride solution according to the industry standard sample of turbidity of 10 units of GISK named after L.A. Tarasevich (OSO 42-28-59-85 P), which corresponds to 5 × 10 9 m.k. / ml for tularemia microbe. Then, it was diluted in a 0.9% sterile solution of sodium chloride so that the concentration of tularemia pathogens ranged from 1 × 10 6 to 1 × 10 1 MK / ml. DNA was isolated from pure cultures of tularemia and heterologous microorganisms by nucleosorption and lysis of cells with guanidine thiocyanate using the DNA sorb-B kit (FBUN Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor) in accordance with the instructions for use.
Учитывая, что возбудитель туляремии относится к агентам I группы патогенности, пробоподготовку и обеззараживание материала для проведения ПЦР осуществляли согласно МУ 1.3.2569-09 «Организация работы лабораторий, использующих методы амплификации нуклеиновых кислот при работе с материалом, содержащим микроорганизмы I-IV групп патогенности» и МУ 3.1.2007-05 «Эпидемиологический надзор за туляремией».Given that the causative agent of tularemia belongs to agents of the pathogenicity group I, sample preparation and disinfection of the material for PCR was carried out according to MU 1.3.2569-09 “Organization of the work of laboratories using nucleic acid amplification methods when working with material containing microorganisms of pathogenicity groups I-IV” and MU 3.1.2007-05 “Epidemiological surveillance of tularemia”.
Специфичность разработанных праймеров оценена на коллекции из 18 штаммов, из которых 6 штаммов Francisella tularensis и 12 штаммов гетерологичных микроорганизмов (4 штамма L. pneumophila и по 1 штамму Yersinia pestis, Y. pseudotuberculosis, Bacillus anthracis, V. cholerae, Escherichia coli, B. suis, B. abortus, B. melitensis). Оценка специфичности показала отсутствие продуктов амплификации с ДНК гетерологичных штаммов. Фиг. 2 отображает результат оценки специфичности олигонуклеотидных праймеров.The specificity of the designed primers was evaluated on a collection of 18 strains, of which 6 Francisella tularensis strains and 12 heterologous microorganism strains (4 strains of L. pneumophila and 1 strain of Yersinia pestis, Y. pseudotuberculosis, Bacillus anthracis, V. cholerae, Escherichia coli, B. suis, B. abortus, B. melitensis). Assessment of specificity showed the absence of amplification products with DNA of heterologous strains. FIG. 2 shows the result of an assessment of the specificity of oligonucleotide primers.
Чувствительность праймеров оценивали с помощью проб ДНК, выделенных из десятикратных разведений штамма F. tularensis subsp. holarctica 15 НИИЭГ. Анализ результатов показал, что чувствительность разработанных праймеров составила 1×103 м.к. в пробе. Фиг 3 и фиг 4. отображают результат определения чувствительности олигонуклеотидных праймеров.The sensitivity of the primers was evaluated using DNA samples isolated from ten-fold dilutions of the strain F. tularensis subsp.
Таким образом, разработанные праймеры могут быть использованы для обнаружения ДНК возбудителя туляремии и позволяют в короткий срок с высокой чувствительностью и специфичностью детектировать возбудителя туляремии в пробах чистых культур. В результате проведенной оценки установлено, что выбранные праймеры для детекции возбудителей туляремии методом петлевой изотермической реакции обладают 100% специфичностью и чувствительностью - 1×103 м.к. в пробе.Thus, the developed primers can be used to detect the DNA of the tularemia causative agent and make it possible to quickly detect the tularemia causative agent in samples of pure cultures with high sensitivity and specificity. As a result of the assessment, it was found that the selected primers for the detection of tularemia pathogens by the loop isothermal reaction have 100% specificity and sensitivity - 1 × 10 3 m.k. in the sample.
Набор олигонуклеотидных праймеров Ft 101 и способ определения бактерий Francisella tularensis (Варианты) A set of oligonucleotide primers Ft 101 and a method for determining bacteria Francisella tularensis (Options)
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104135A RU2703803C1 (en) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104135A RU2703803C1 (en) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703803C1 true RU2703803C1 (en) | 2019-10-22 |
Family
ID=68318159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019104135A RU2703803C1 (en) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703803C1 (en) |
-
2019
- 2019-02-14 RU RU2019104135A patent/RU2703803C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
КУЛИКАЛОВА Е.С. и др. Использование реакции петлевой изотермической амплификации (LAMP) для выявления ДНК вирулентных штаммов Francisella tularensis, Инфекция и иммунитет, том 6, N3, 2016, с.54. * |
КУЛИКАЛОВА Е.С. и др. Использование реакции петлевой изотермической амплификации (LAMP) для выявления ДНК вирулентных штаммов Francisella tularensis, Инфекция и иммунитет, том 6, N3, 2016, с.54. ШЕВЯКИН А.Г. и др. Петлевая изотермическая амплификация и иммуномагнитная сепарация в диагностике микробной контаминации, Биотехнология и общество в XXI веке, Сборник статей Международной научно-практической конференции, Барнаул, 15-18 сентября 2015 г., с.93-96. * |
ШЕВЯКИН А.Г. и др. Петлевая изотермическая амплификация и иммуномагнитная сепарация в диагностике микробной контаминации, Биотехнология и общество в XXI веке, Сборник статей Международной научно-практической конференции, Барнаул, 15-18 сентября 2015 г., с.93-96. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kumar et al. | Rapid multiplex PCR assay for the simultaneous detection of the Brucella Genus, B. abortus, B. melitensis, and B. suis | |
US20220098645A1 (en) | Fast and portable microfluidic detection system as an alternative to salmonella's classical culture method | |
Bengtson et al. | CRISPR-dCas9 based DNA detection scheme for diagnostics in resource-limited settings | |
EP2753629B1 (en) | Methods for detecting lyme disease | |
RU2612137C1 (en) | Method for identification of tularemia pathogen subspecies francisella tularensis subsp tularensis, francisella tularensis subsp mediasiatica and francisella tularensis subsp holarctica | |
CA2816060C (en) | Rapid salmonella serotyping assay | |
Zhang et al. | Detection of microorganisms using recombinase polymerase amplification with lateral flow dipsticks | |
RU2551208C1 (en) | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS AND FLUORESCENTLY LABELLED PROBE FOR IDENTIFICATION OF Burkholderia mallei AND ITS DIFFERENTIATION FROM Burkholderia pseudomallei | |
JP2011155855A (en) | Internal control composition | |
RU2703803C1 (en) | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) | |
RU2706564C1 (en) | Set of oligonucleotide primers ft 182 and a method of determining bacteria francisella tularensis (versions) | |
RU2706570C1 (en) | SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 40 AND A METHOD OF DETERMINING BACTERIA FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS) | |
Krawczyk et al. | ADSRRS-fingerprinting and PCR MP techniques for studies of intraspecies genetic relatedness in Staphylococcus aureus | |
RU2736649C1 (en) | Method for genetic differentiation of yersinia pseudotuberculosis strains by molecular-genetic typing | |
JP2008072951A (en) | Method for rapid detection of serum type of salmonella o4 group using lamp method | |
KR20200048082A (en) | Kit for diagnosing infection due to orientia tsutsugamushi | |
KR20200046106A (en) | Primer pair for mecA gene amplification, mecA gene detection kit, and mecA gene detection method | |
RU2795987C1 (en) | Set of oligonucleotide primers and fluorescently labeled probes and a method for detecting brucellosis pathogen dna | |
RU2796820C1 (en) | Method of detecting a plague microbe and a set of reagents for its implementation | |
RU2819101C1 (en) | Method of detecting cold shock gene csh1 in strains of vibrio cholerae o1 and neo1/neo139 by loop isothermal amplification (lamp) | |
RU2776163C1 (en) | Method for identifying the dna of bacterium mycobacterium tuberculosis using isothermal loop-mediated amplification | |
RU2738358C1 (en) | Set of oligonucleotide primers and fluorescent-labelled probes and method for detecting dna of agents of glanders and melioidosis by pcr method with product detection in real time | |
RU2478713C1 (en) | OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS BmVAT7-Ch2s/BmVAT7-Ch2as FOR DETECTING DIFFERENTIATION FRAGMENT BMAA0871 OF EQUINIA AGENT STRAINS | |
RU2474619C1 (en) | OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS FOR GENETIC TYPING B. mallei BY POLYMERASE CHAIN REACTION | |
RU2767371C1 (en) | Method for differentiation of yersinia pestis strains by molecular genetic typing using is elements as genetic markers |