RU2761170C1 - METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION - Google Patents

METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION Download PDF

Info

Publication number
RU2761170C1
RU2761170C1 RU2020139883A RU2020139883A RU2761170C1 RU 2761170 C1 RU2761170 C1 RU 2761170C1 RU 2020139883 A RU2020139883 A RU 2020139883A RU 2020139883 A RU2020139883 A RU 2020139883A RU 2761170 C1 RU2761170 C1 RU 2761170C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplification
rna
cov2
sars
coronavirus
Prior art date
Application number
RU2020139883A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Петрович Оскорбин
Максим Леонидович Филипенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН)
Priority to RU2020139883A priority Critical patent/RU2761170C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761170C1 publication Critical patent/RU2761170C1/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
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: present invention relates to the field of biotechnology and, in particular, to genetic engineering. Isothermal loop amplification is executed using specifically selected oligonucleotide primers complementary to the site of the genomic RNA of the SARS-CoV2 coronavirus and the genomic RNA of the MS2 bacteriophage, wherein amplification of two DNA fragments complementary to the genomic RNA of the SARS-CoV2 coronavirus and the genomic RNA of the MS2 bacteriophage is executed simultaneously in one reaction mixture. The amplification results are detected both in real time and after amplification using an intercalating fluorescent dye based on the analysis of the melting curves of amplified fragments.
EFFECT: reduction in the duration of the method for identifying the RNA of the SARS-CoV2 virus.
2 cl, 1 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области биотехнологии и, в частности, к генетической инженерии и может быть использовано для выявления генетического материала (РНК) коронавируса SARS-CoV2 в диагностических целях.The proposed invention relates to the field of biotechnology and, in particular, to genetic engineering and can be used to identify the genetic material (RNA) of the SARS-CoV2 coronavirus for diagnostic purposes.

Вирус SARS-CoV2, относящийся к роду Betacoronavirus, является причиной пандемии коронавирусной инфекции COVID-19, которая продолжается по состоянию на октябрь 2020. Пандемия охватила все страны мира, общее количество зараженных согласно докладу ВОЗ от 20 октября 2020 составило более 40 миллионов человек с более чем 1,1 миллиона зарегистрированных смертельных случаев (данные на 18 октября 2020 г), из которых 1,45 миллиона инфицированных зарегистрировано в России. Как следствие, возникла чрезвычайно острая потребность в диагностических тестах для выявления РНК вируса SARS-CoV2.The SARS-CoV2 virus, belonging to the genus Betacoronavirus, is the cause of the COVID-19 coronavirus infection pandemic, which continues as of October 2020. The pandemic has affected all countries of the world, the total number of infected people, according to the WHO report dated October 20, 2020, was more than 40 million people with more than 1.1 million registered deaths (data as of October 18, 2020), of which 1.45 million infected were registered in Russia. As a result, there is an extremely urgent need for diagnostic tests to detect the RNA of the SARS-CoV2 virus.

Наиболее распространенные используемые тест-системы основаны на ПЦР в режиме реального времени, совмещенной с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР в реальном времени). ОТ-ПЦР позволяет получить результаты в течение 1,5-2 часов с момента начала анализа РНК. Вместе с тем, в связи с резко возросшей нагрузкой на диагностические лаборатории и ограниченным количеством специальных приборов для проведения ОТ-ПЦР (амплификаторов) время выполнения анализа стало фактором, лимитирующим общее количество тестов, проводимых в течение рабочего дня. Иными словами, в целях увеличения пропускной способности лабораторий представляется необходимой разработка более быстрых диагностических методов.The most common test systems used are based on real-time PCR combined with reverse transcription (real-time RT-PCR). RT-PCR allows you to get results within 1.5-2 hours from the start of the RNA analysis. At the same time, due to the dramatically increased workload on diagnostic laboratories and the limited number of special devices for conducting RT-PCR (amplifiers), the analysis time has become a factor limiting the total number of tests carried out during the working day. In other words, in order to increase the throughput of laboratories, it seems necessary to develop faster diagnostic methods.

За последние 30 лет на фоне бурного развития молекулярной биологии было разработано множество различных подходов амплификации нуклеиновых кислот, альтернативных ПЦР. Многие из них подразумевают уход от использования циклического нагревания-охлаждения реакционных смесей и проведение амплификации ДНК при постоянной температуре - это методы изотермической амплификации (NASBA, RPA, LAMP, HDA, MDA, RCA, SDA и ряд других подходов [1-3]. Проведение реакции при постоянной температуре позволяет отказаться от использования сложных и дорогостоящих амплификаторов, за счет чего становится возможным миниатюризация оборудования для проведения реакции амплификации и разработка устройств для тестирования вне лабораторий у постели больного (point-of-care). В ряду методов изотермической амплификации особое место занимает изотермическая петлевая амплификация (LAMP, loop-mediated isothermal amplification) [4]. LAMP основана на использовании цепь-вытесняющей активности некоторых ДНК-полимераз и 2-3 пар олигонуклеотидных праймеров. Детекция результатов амплификации может осуществляться невооруженным глазом колориметрически, с помощью флуоресцентных интеркалирующих красителей или зондов, турбидиметрически или электрохимически, как в режиме реального времени, так и по окончанию реакции. На основе LAMP было разработано множество тестов для выявления инфекционных агентов человека, а также сельскохозяйственных животных и растений, в том числе вирусов гриппа, Зика, возбудителей туберкулеза и малярии [5-8]. Чувствительность и специфичность LAMP не уступают ПЦР; вместе с тем, LAMP более устойчива к ингибиторам и позволяет получить результаты тестирования в 2-3 раза быстрее (30-40 мин против 1,5-2 часов).Over the past 30 years, against the background of the rapid development of molecular biology, many different approaches to amplification of nucleic acids, alternative to PCR, have been developed. Many of them involve avoiding the use of cyclic heating-cooling of reaction mixtures and carrying out DNA amplification at a constant temperature - these are methods of isothermal amplification (NASBA, RPA, LAMP, HDA, MDA, RCA, SDA and a number of other approaches [1-3]. reactions at constant temperature eliminates the need for complex and expensive amplifiers, which makes it possible to miniaturize equipment for carrying out amplification reactions and develop devices for testing outside the laboratory at the patient's bedside (point-of-care). isothermal loop amplification (LAMP, loop-mediated isothermal amplification) [4]. LAMP is based on the use of the chain-displacing activity of some DNA polymerases and 2-3 pairs of oligonucleotide primers. oil or probes, turbidimetrically or electrochemically, both in real time and at the end of the reaction. On the basis of LAMP, many tests have been developed to identify infectious agents in humans, as well as agricultural animals and plants, including influenza, Zika viruses, tuberculosis and malaria pathogens [5-8]. The sensitivity and specificity of LAMP are not inferior to PCR; at the same time, LAMP is more resistant to inhibitors and allows obtaining test results 2-3 times faster (30-40 minutes versus 1.5-2 hours).

В силу своих преимуществ перед ПНР при сохранении чувствительности и специфичности, LAMP является перспективным методом для создания диагностических тестов для выявления РНК вируса SARS-CoV2. В течение 2020 года было создано несколько подобных тестов, часть из которых прошла сертификацию и используется в реальной клинической практике [9-11]. Следует отметить, что основное внимание исследователей было сосредоточено на создании тестов на основе LAMP для диагностики у постели больного вне лабораторий. В большинстве работ детекция результатов LAMP в реальном времени использовалась для оптимизации методики и проверки аналитических характеристик, в то время как детекция результатов финального варианта теста осуществлялась визуально, по окраске реакционной смеси. Вместе с тем, LAMP может использоваться в режиме реального времени в рамках диагностических лабораторий, что позволит экономить аппаратное время и увеличить пропускную способность тестирования.Due to its advantages over PNR while maintaining sensitivity and specificity, LAMP is a promising method for creating diagnostic tests for detecting SARS-CoV2 virus RNA. During 2020, several similar tests were created, some of which were certified and used in real clinical practice [9-11]. It should be noted that the main focus of researchers has been on developing LAMP-based tests for bedside diagnostics outside of laboratories. In most studies, real-time detection of LAMP results was used to optimize the methodology and check analytical characteristics, while the detection of the final test results was carried out visually, according to the color of the reaction mixture. At the same time, LAMP can be used in real time within diagnostic laboratories, which will save hardware time and increase test throughput.

Мультиплексирование - амплификации двух и более фрагментов ДНК в одной реакционной смеси. С помощью мультиплексирования появляется возможность детектировать одновременно несколько патогенов и уменьшается себестоимость тестирования. Кроме того, при мультиплексировании достигается одновременная амплификация внутреннего контроля реакции или внутреннего контроля выделения ДНК или РНК из образца, что позволяет отслеживать качество выделения тестируемых образцов нуклеиновых кислот и работоспособность реагентов для обратной транскрипции и амплификации. Однако в силу специфики процесса амплификации и продуктов реакции LAMP ее мультиплексирование является сложной задачей. Так, у ДНК-полимераз, используемых в LAMP, отсутствует 5'-3'-экзонуклеазная активность, что делает невозможным использование гидролизуемых флуоресцентно-меченых-зондов. Продуктом LAMP является конкатемерные последовательности, составленные из повторяющихся амплифицированных фрагментов, что ограничивает разделение продуктов амплификации по длине без дополнительных манипуляций. Мультиплексирование LAMP возможно с помощью модифицированных олигонуклеотидов, в том числе флуоресцентно меченых, или плавления продуктов амплификации в присутствии интеркалирующих красителей [12-14]. В последнем случае различение продуктов происходит за счет характеристических для каждого продукта температур плавления.Multiplexing - amplification of two or more DNA fragments in one reaction mixture. With the help of multiplexing, it becomes possible to simultaneously detect several pathogens and reduces the cost of testing. In addition, multiplexing achieves simultaneous amplification of the internal control of the reaction or the internal control of DNA or RNA extraction from the sample, which makes it possible to monitor the quality of the isolation of the tested nucleic acid samples and the performance of the reagents for reverse transcription and amplification. However, due to the specific nature of the amplification process and the LAMP reaction products, its multiplexing is a difficult task. Thus, DNA polymerases used in LAMP lack 5'-3'-exonuclease activity, which makes it impossible to use hydrolysable fluorescently-labeled probes. The LAMP product is a concatemeric sequence composed of repeated amplified fragments, which limits the length separation of amplification products without additional manipulation. LAMP multiplexing is possible using modified oligonucleotides, including fluorescently labeled ones, or by melting amplification products in the presence of intercalating dyes [12-14]. In the latter case, the differentiation of products occurs due to the characteristic melting temperatures for each product.

Наиболее близким к заявляемому способу - прототипом, является способ выявления ДНК S. aureus, L. monocytogenes и S. spp, путем выделения ДНК из анализируемой пробы, проведения мультиплексной LAMP с тремя наборами праймеров, комплементарных участкам геномов этих организмов в одной пробирке с помощью LAMP, плавления с высоким разрешением в этой же пробирке продуктов амплификации. На последней стадии способа проводят анализ результатов плавления с высоким разрешения и определение температур плавления амплифицированных фрагментов. Наличие ДНК микроорганизма в анализируемой пробе устанавливают по появлению характеристического пика плавления, соответствующего продукту амплификации участка генома микроорганизма [12].The closest to the claimed method - the prototype, is a method for detecting the DNA of S. aureus, L. monocytogenes and S. spp, by isolating DNA from the analyzed sample, conducting a multiplex LAMP with three sets of primers complementary to the regions of the genomes of these organisms in one test tube using LAMP melting at high resolution in the same tube of amplification products. At the last stage of the method, high-resolution melting results are analyzed and the melting temperatures of the amplified fragments are determined. The presence of microorganism DNA in the analyzed sample is established by the appearance of a characteristic melting peak corresponding to the amplification product of the microorganism genome region [12].

Недостатком данного способа является его длительность, связанная с затратой времени на проведение плавления с высоким разрешением, которое в несколько раз больше, чем время, затрачиваемое на проведение обычного плавления фрагментов ДНК.The disadvantage of this method is its duration, associated with the time spent on melting with high resolution, which is several times longer than the time spent on carrying out conventional melting of DNA fragments.

Задачей изобретения является разработка более быстрого способа выявления РНК вируса SARS-CoV2 с помощью мультиплексной изотермической петлевой амплификации, сопряженной с реакцией обратной транскрипции.The objective of the invention is to develop a faster method for detecting RNA of the SARS-CoV2 virus using multiplex isothermal loop amplification coupled with a reverse transcription reaction.

Технический результат: сокращение длительности способа выявления РНК вируса SARS CoV2.EFFECT: shortening the duration of the method for detecting the RNA of the SARS CoV2 virus.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующем.The task is achieved by the proposed method, which is as follows.

Проводят изотермическую петлевую амплификацию (LAMP) РНК, выделенной из анализируемой пробы, в которую предварительно добавляют фаг MS2, с помощью специально подобранных олигонуклеотидных праймеров, комплементарных участку геномной РНК коронавируса SARS-CoV2 и геномной РНК бактериофага MS2. Амплификацию двух фрагментов ДНК, комплементарных геномной РНК коронавируса SARS-CoV2 и геномной РНК бактериофага MS2, осуществляют одновременно в одной реакционной смеси, используя обратную транскриптазу и большой фрагмент Gss-полимеразы. Детекцию результатов амплификации проводят с помощью интеркалирующего флуоресцентного красителя. Непосредственную амплификацию проводят в термоциклере для проведения обычной ПЦР, либо в приборе для ПЦР в реальном врмени. Присутствие РНК коронавируса SARS-CoV2 в анализируемой пробе устанавливают путем анализа кривых плавления амплифицированных фрагментов по появлению пика плавления со специфической температурой.Isothermal loop amplification (LAMP) of the RNA isolated from the analyzed sample, to which the MS2 phage is preliminarily added, is carried out using specially selected oligonucleotide primers complementary to the region of the genomic RNA of the SARS-CoV2 coronavirus and the genomic RNA of the bacteriophage MS2. Amplification of two DNA fragments complementary to the genomic RNA of the SARS-CoV2 coronavirus and the genomic RNA of the bacteriophage MS2 is carried out simultaneously in the same reaction mixture using reverse transcriptase and a large fragment of Gss polymerase. The amplification results are detected using an intercalating fluorescent dye. Direct amplification is carried out in a thermal cycler for conventional PCR, or in a real-time PCR device. The presence of SARS-CoV2 coronavirus RNA in the analyzed sample is established by analyzing the melting curves of the amplified fragments by the appearance of a melting peak with a specific temperature.

В качестве мишеней для праймеров LAMP были выбраны консервативные регионы геномной РНК вируса SARS-CoV2, кодирующей участок белка Е, а также участок генома фага MS2. Праймеры подбирали в соответствии с рекомендациями, размещенными на сайте primerexplorer.jp. Эффективность амплификации с помощью подобранных праймеров оценивали, проводя LAMP с фрагментами РНК вируса SARS-CoV2 и фага MS2. Концентрацию РНК-стандартов измеряли с помощью цифровой капельной ПЦР на платформе QX200 (Bio-Rad; США).Conserved regions of the genomic RNA of the SARS-CoV2 virus encoding a region of protein E, as well as a region of the genome of the MS2 phage, were selected as targets for the LAMP primers. Primers were selected in accordance with the recommendations posted on the primerexplorer.jp website. The efficiency of amplification using the selected primers was assessed by performing LAMP with the RNA fragments of the SARS-CoV2 virus and the MS2 phage. The concentration of RNA standards was measured by digital drop PCR on a QX200 platform (Bio-Rad; USA).

Разработанный новый способ выявления РНК коронавируса SARS-CoV2 позволяет детектировать в режиме реального времени генетический материал вируса в течение 40 минут с пределом детекции не менее 20 копий вирусной РНК в реакционной смеси, вместе с одновременной амплификацией контрольного фрагмента РНК MS2.The developed new method for detecting SARS-CoV2 coronavirus RNA allows real-time detection of the genetic material of the virus within 40 minutes with a detection limit of at least 20 copies of viral RNA in the reaction mixture, together with the simultaneous amplification of the MS2 control RNA fragment.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.The invention is illustrated by the following specific examples.

Пример 1.Example 1.

LAMP проводили в реакционном объеме 20 мкл, содержавшем 1× реакционный буфер для Bst-полимеразы (20 мМ Tris-HCl рН 8,8, 10 мМ (NH4)2SO4, 150 мМ KCl, 0,1% Tween-20, 2 мМ М MgSO4), 1,4 мМ каждого дНТФ, 1х праймеров на SARS-CoV2 (по 0,2 мкМ внешних праймеров (F3/B3), 0,6 мкМ петлевых праймеров (LF/BF), 1,6 мкМ внутренних праймеров (FIP/BIP)), 0,5х праймеров на MS2 (по 0,1 мкМ внешних праймеров (F3/B3), 0,3 мкМ петлевых праймеров (LF/BF), 0,8 мкМ внутренних праймеров (FIP/BIP)), последовательности которых представлены в таблице 1, РНК-матрицу (тип и количество матрицы указаны ниже), 100 е.а. обратной транскриптазы M-MuLV, 2 е.а. большого фрагмента Gss-полимеразы из Geobacillus sp. 777 [15], интеркалирующий краситель SYTO-82 до концентрации 1 мкМ. Реакцию проводили в амплификаторе CFX96 (Bio-Rad; США). Программа включала в себя следующие стадии: 10 мин обратной транскрипции при 50°С, отжиг праймеров и элонгацию при температуре 64°С 90 циклов длиной 20 с каждый с регистрацией сигнала флуоресценции на канале FAM; определение температуры плавления продуктов амплификации в диапазоне 70-95°С после амплификации для определения наработанных продуктов амплификации. Результаты изотермической амплификации оценивали по параметру Tt (time-to-threshold - времени до пересечения кривой накопления продукта амплификации порогового значения) и графикам плавления продуктов LAMP.LAMP was carried out in a reaction volume of 20 μL containing 1 × reaction buffer for Bst polymerase (20 mM Tris-HCl pH 8.8, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 150 mM KCl, 0.1% Tween-20, 2 mM MgSO 4 ), 1.4 mM each dNTP, 1x primers for SARS-CoV2 (0.2 μM external primers (F3 / B3) each, 0.6 μM loop primers (LF / BF), 1.6 μM internal primers (FIP / BIP)), 0.5x primers on MS2 (0.1 μM external primers (F3 / B3) each, 0.3 μM loop primers (LF / BF), 0.8 μM internal primers (FIP / BIP)), the sequences of which are presented in Table 1, RNA template (the type and amount of the template are indicated below), 100 e.a. reverse transcriptase M-MuLV, 2 ea. a large fragment of Gss polymerase from Geobacillus sp. 777 [15], intercalating dye SYTO-82 to a concentration of 1 µM. The reaction was carried out in a CFX96 thermocycler (Bio-Rad; USA). The program included the following stages: 10 min of reverse transcription at 50 ° С, annealing of primers and elongation at a temperature of 64 ° С for 90 cycles of 20 s each with registration of a fluorescence signal on the FAM channel; determination of the melting temperature of amplification products in the range of 70-95 ° C after amplification to determine the accumulated amplification products. The results of isothermal amplification were assessed by the Tt parameter (time-to-threshold - the time to the intersection of the accumulation curve of the amplification product with the threshold value) and the melting curves of the LAMP products.

Предел детекции РНК коронавируса SARS-CoV2 с помощью мультиплексной LAMP оценивали, варьируя количество РНК CoV2-E в пределах 100-10 копий на фоне 12000 копий РНК MS2 в реакционной смеси.The detection limit for SARS-CoV2 coronavirus RNA using multiplex LAMP was estimated by varying the amount of CoV2-E RNA within 100-10 copies against the background of 12000 copies of MS2 RNA in the reaction mixture.

Всего использовали 4 концентрации РНК CoV2-E: 100, 50, 20 и 10 копий в реакционной смеси, с каждой концентрацией проводили LAMP с праймерами MS2-CoV2-E в 20 технических повторах в одном запуске. Наличие РНК CoV2-E определяли по появлению соответствующего пика на графике плавления продуктов амплификации. Результаты анализа кривых плавления продуктов LAMP при установлении предела детекции дуплекса MS2-CoV2 показаны на фиг. 1. На фиг. 1 видны характеристические пики плавления продуктов LAMP, полученные с моноплексом CoV2-E и 103 копий РНК CoV2-Е (выделено квадратами), с моноплексом MS2 и 103 копий РНК MS2 (выделено ромбами), с дуплексом MS2-CoV2-E 12000 копиями на реакцию РНК MS и РНК CoV2-E: 100 копиями (выделено окружностями), 50 копиями (выделено тругольниками) и 20 копиями (выделено крестами).A total of 4 concentrations of CoV2-E RNA were used: 100, 50, 20, and 10 copies in the reaction mixture; with each concentration, LAMP was carried out with primers MS2-CoV2-E in 20 technical repetitions in one run. The presence of CoV2-E RNA was determined by the appearance of a corresponding peak on the melting curve of the amplification products. The results of the analysis of the melting curves of the LAMP products when setting the detection limit of the MS2-CoV2 duplex are shown in FIG. 1. In FIG. 1 shows the characteristic melting peaks products LAMP, obtained monopleksom CoV2-E and March 10 RNA copies CoV2-E (highlighted squares), with monopleksom MS2 and March 10 RNA copies MS2 (highlighted rhombuses), the duplex MS2-CoV2-E 12000 copies to the reaction of MS RNA and CoV2-E RNA: 100 copies (marked with circles), 50 copies (marked with triangles) and 20 copies (marked with crosses).

Пик плавления CoV2-E присутствовал во всех 20 технических повторах для концентраций РНК CoV2-E 100, 50, 20 молекул в реакционной смеси, а также в 16 из 20 технических повторах для концентрации РНК CoV2-E 10 молекул на реакцию. Таким образом, предел детекции мультиплексной LAMP составлял не менее 20 молекул РНК SARS-CoV2 в реакционной смеси. Полученный предел детекции соответствует аналогичным показателям для ранее опубликованных тест-систем для выявления РНК коронавируса SARS-CoV2.The CoV2-E melting peak was present in all 20 technical replicates for CoV2-E RNA concentrations of 100, 50, 20 molecules in the reaction mixture, as well as in 16 out of 20 technical replicates for CoV2-E RNA concentrations of 10 molecules per reaction. Thus, the detection limit of the multiplex LAMP was no less than 20 SARS-CoV2 RNA molecules in the reaction mixture. The obtained detection limit corresponds to those for previously published test systems for detecting RNA SARS-CoV2 coronavirus.

Пример 2.Example 2.

Валидацию заявляемого способа (мультиплексная LAMP MS2-CoV2-E) проводили на 40 клинических образцах назофарингеальных мазков, полученных от пациентов ЦНМТ ИХФБМ СО РАН. Все участвовавшие пациенты подписали информированное согласие на проведение исследования. РНК из образцов выделяли с помощью комплекта реагентов для выделения РНК/ДНК из клинического материала «РИБО-преп», после чего проводили тестирование двумя методами: ОТ-ПЦР в режиме реального времени с помощью праймеров, рекомендованных ВОЗ [16] (таблица 1) и мультиплексной LAMP MS2-CoV2-E. Результаты сравнения мультиплексной LAMP MS2-CoV2-E с ОТ-ПЦР в реальном времени представлены в таблице 2.Validation of the proposed method (multiplex LAMP MS2-CoV2-E) was carried out on 40 clinical samples of nasopharyngeal swabs obtained from patients of CNMT ICFBM SB RAS. All participating patients signed informed consent to conduct the study. RNA was isolated from the samples using a set of reagents for the isolation of RNA / DNA from clinical material "RIBO-prep", after which testing was carried out by two methods: RT-PCR in real time using primers recommended by WHO [16] (Table 1) and multiplex LAMP MS2-CoV2-E. The results of a comparison of multiplex LAMP MS2-CoV2-E with real-time RT-PCR are presented in Table 2.

Из 40 образов, результаты тестирования обоими методами совпали для 37. При этом для двух негативных по ОТ-ПЦР образцов, тестированных как позитивные по LAMP, показатель Cq ОТ-ПРЦ в реальном времени превышал 35. Таким образом, конкордантность результатов мультиплексной LAMP с ОТ-ПЦР в реальном времени составила 92%.Out of 40 samples, the results of testing by both methods coincided for 37. Moreover, for two negative by RT-PCR samples tested as positive by LAMP, the Cq of RT-PCR in real time exceeded 35. Thus, the concordance of the results of multiplex LAMP with RT- Real-time PCR was 92%.

Таким образом, разработанный новый способ выявления РНК коронавируса SARS-CoV2 позволяет детектировать в режиме реального времени генетический материал вируса в течение 40 минут с пределом детекции не менее 20 копий вирусной РНК в реакционной смеси, вместе с одновременной амплификацией контрольного фрагмента РНК MS2.Thus, the developed new method for detecting SARS-CoV2 coronavirus RNA makes it possible to detect in real time the genetic material of the virus within 40 minutes with a detection limit of at least 20 copies of viral RNA in the reaction mixture, together with the simultaneous amplification of the control MS2 RNA fragment.

Источники информации:Sources of information:

1. Compton J. Nucleic acid sequence-based amplification. // Nature. 1991. Vol. 350, №6313. P. 91-92.1. Compton J. Nucleic acid sequence-based amplification. // Nature. 1991. Vol. 350, no. 6313. P. 91-92.

2. Fire A., Xu S.Q. Rolling replication of short DNA circles. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995. Vol. 92, №10. P. 4641-4645.2. Fire A., Xu S.Q. Rolling replication of short DNA circles. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995. Vol. 92, no. 10. P. 4641-4645.

3. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. // Nucleic Acids Res. 2000. Vol. 28, №12. P. E63.3. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. // Nucleic Acids Res. 2000. Vol. 28, no. 12. P. E63.

4. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. // Nucleic Acids Res. 2000. Vol. 28, №12. P. E63.4. Notomi T. et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. // Nucleic Acids Res. 2000. Vol. 28, no. 12. P. E63.

5. Yongkiettrakul S. et al. Simple detection of single nucleotide polymorphism in Plasmodium falciparum by SNP-LAMP assay combined with lateral flow dipstick. // Parasitol. Int. 2017. Vol. 66, №1. P. 964-971.5. Yongkiettrakul S. et al. Simple detection of single nucleotide polymorphism in Plasmodium falciparum by SNP-LAMP assay combined with lateral flow dipstick. // Parasitol. Int. 2017. Vol. 66, no. 1. P. 964-971.

6. Global Tuberculosis Programme. The use of loop-mediated isothermal amplification (ТВ-LAMP) for the diagnosis of pulmonary tuberculosis: policy guidance. 38 p.6. Global Tuberculosis Program. The use of loop-mediated isothermal amplification (TV-LAMP) for the diagnosis of pulmonary tuberculosis: policy guidance. 38 p.

7. Guo X.G. et al. Rapid and reliable diagnostic method to detect Zika virus by real-time fluorescence reverse transcription loop-mediated isothermal amplification // AMB Express. Springer Verlag, 2018. Vol. 8, №1.7. Guo X.G. et al. Rapid and reliable diagnostic method to detect Zika virus by real-time fluorescence reverse transcription loop-mediated isothermal amplification // AMB Express. Springer Verlag, 2018. Vol. 8, no. 1.

8. Poon L.L.M. et al. Detection of human influenza A viruses by loop-mediated isothermal amplification // J. Clin. Microbiol. J Clin Microbiol, 2005. Vol. 43, №1. P. 427-430.8. Poon L.L.M. et al. Detection of human influenza A viruses by loop-mediated isothermal amplification // J. Clin. Microbiol. J Clin Microbiol, 2005. Vol. 43, no. 1. P. 427-430.

9. Broughton J. et al. Rapid Detection of 2019 Novel Coronavirus SARS-CoV-2 Using a CRISPR-based DETECTR Lateral Flow Assay // medRxiv Prepr. Serv. Heal. Sci. medRxiv, 2020.9. Broughton J. et al. Rapid Detection of 2019 Novel Coronavirus SARS-CoV-2 Using a CRISPR-based DETECTR Lateral Flow Assay // medRxiv Prepr. Serv. Heal. Sci. medRxiv, 2020.

10. Park G.S. et al. Development of Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Assays Targeting Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) // J. Mol. Diagnostics. Elsevier B.V., 2020. Vol. 22, №6. P. 729-735.10. Park G.S. et al. Development of Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Assays Targeting Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) // J. Mol. Diagnostics. Elsevier B.V., 2020. Vol. 22, no. 6. P. 729-735.

11. Kitagawa Y. et al. Evaluation of rapid diagnosis of novel coronavirus disease (COVID-19) using loop-mediated isothermal amplification // J. Clin. Virol. Elsevier B.V., 2020. Vol. 129.11. Kitagawa Y. et al. Evaluation of rapid diagnosis of novel coronavirus disease (COVID-19) using loop-mediated isothermal amplification // J. Clin. Virol. Elsevier B.V., 2020. Vol. 129.

12. Dong J. et al. Single-color multiplexing by the integration of high-resolution melting pattern recognition with loop-mediated isothermal amplification // Chem. Commun. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 55, №17. P. 2457-2460.12. Dong J. et al. Single-color multiplexing by the integration of high-resolution melting pattern recognition with loop-mediated isothermal amplification // Chem. Commun. Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 55, no. 17. P. 2457-2460.

13. Tanner N. a, Zhang Y., Evans T.C. Simultaneous multiple target detection in real-time loop-mediated isothermal amplification. // Biotechniques. 2012. Vol. 53, №2. P. 81-89.13. Tanner N. a, Zhang Y., Evans T.C. Simultaneous multiple target detection in real-time loop-mediated isothermal amplification. // Biotechniques. 2012. Vol. 53, no. 2. P. 81-89.

14. Higgins O. et al. Evaluation of an internally controlled multiplex Tth endonuclease cleavage loop-mediated isothermal amplification (TEC-LAMP) assay for the detection of bacterial meningitis pathogens // Int. J. Mol. Sci. MDPI AG, 2018. Vol. 19, №2.14. Higgins O. et al. Evaluation of an internally controlled multiplex Tth endonuclease cleavage loop-mediated isothermal amplification (TEC-LAMP) assay for the detection of bacterial meningitis pathogens // Int. J. Mol. Sci. MDPI AG, 2018. Vol. 19, no. 2.

15. Oscorbin LP., Boyarskikh U.A., Filipenko M.L. Large Fragment of DNA Polymerase I from Geobacillus sp. 777: Cloning and Comparison with DNA Polymerases I in Practical Applications. // Mol. Biotechnol. 2015. Vol. 57, №10. P. 947-959.15. Oscorbin LP., Boyarskikh U.A., Filipenko M.L. Large Fragment of DNA Polymerase I from Geobacillus sp. 777: Cloning and Comparison with DNA Polymerases I in Practical Applications. // Mol. Biotechnol. 2015. Vol. 57, no. 10. P. 947-959.

16. Corman V. et al. Diagnostic detection of Wuhan coronavirus 2019 by realtime RT-PCR.16. Corman V. et al. Diagnostic detection of Wuhan coronavirus 2019 by realtime RT-PCR.

Claims (2)

1. Способ выявления РНК вируса SARS-CoV2 с помощью мультиплексной изотермической петлевой амплификации с обратной транскрипцией, включающий выделение РНК из анализируемой пробы, проведение изотермической петлевой амплификации с помощью олигонуклеотидных праймеров с последующей детекцией результатов амплификации посредством плавления продуктов амплификации, отличающийся тем, что проводят амплификацию двух фрагментов ДНК, комплементарных геномной РНК коронавируса SARS-CoV2 и геномной РНК бактериофага MS2, при этом амплификацию осуществляют одновременно в одной реакционной смеси, используя обратную транскриптазу, большой фрагмент Gss-полимеразы, набор олигонуклеотидных праймеров, представленный в таблице 1, и интеркалирующий краситель, а детекцию РНК коронавируса SARS-CoV2 осуществляют путем анализа кривых плавления амплифицированных фрагментов по появлению пика плавления со специфической температурой.1. A method for detecting RNA of the SARS-CoV2 virus using multiplex isothermal loop amplification with reverse transcription, including the isolation of RNA from the analyzed sample, carrying out isothermal loop amplification using oligonucleotide primers, followed by detection of the amplification results by melting the amplification products, characterized in that the amplification is carried out in that two DNA fragments complementary to the genomic RNA of the SARS-CoV2 coronavirus and the genomic RNA of the bacteriophage MS2, while amplification is carried out simultaneously in one reaction mixture using reverse transcriptase, a large fragment of Gss polymerase, a set of oligonucleotide primers presented in Table 1, and an intercalating dye, and the detection of SARS-CoV2 coronavirus RNA is carried out by analyzing the melting curves of the amplified fragments by the appearance of a melting peak with a specific temperature. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что геномную РНК бактериофага MS2 добавляют в анализируемую пробу перед амплификацией.2. The method according to claim 1, characterized in that the genomic RNA of the bacteriophage MS2 is added to the analyzed sample before amplification.
RU2020139883A 2020-12-04 2020-12-04 METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION RU2761170C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139883A RU2761170C1 (en) 2020-12-04 2020-12-04 METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139883A RU2761170C1 (en) 2020-12-04 2020-12-04 METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761170C1 true RU2761170C1 (en) 2021-12-06

Family

ID=79174271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139883A RU2761170C1 (en) 2020-12-04 2020-12-04 METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761170C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642313C1 (en) * 2016-12-14 2018-01-24 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский Центр "ФитоИнженерия" Set of primers and method for dickeya solani bacteria determination
CN111154922A (en) * 2020-04-07 2020-05-15 广东环凯生物科技有限公司 SARS-CoV-2 dry powder LAMP rapid detection kit
CN111187856A (en) * 2020-02-13 2020-05-22 上海科技大学 Cpf1 kit for rapid detection of new coronavirus nucleic acid and preparation method and application thereof
CN111549176A (en) * 2020-04-27 2020-08-18 广州再生医学与健康广东省实验室 LAMP primer group and kit for detecting SARS-CoV-2

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642313C1 (en) * 2016-12-14 2018-01-24 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский Центр "ФитоИнженерия" Set of primers and method for dickeya solani bacteria determination
CN111187856A (en) * 2020-02-13 2020-05-22 上海科技大学 Cpf1 kit for rapid detection of new coronavirus nucleic acid and preparation method and application thereof
CN111154922A (en) * 2020-04-07 2020-05-15 广东环凯生物科技有限公司 SARS-CoV-2 dry powder LAMP rapid detection kit
CN111549176A (en) * 2020-04-27 2020-08-18 广州再生医学与健康广东省实验室 LAMP primer group and kit for detecting SARS-CoV-2

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Харченко Е.П., Коронавирус SARS-CoV-2: особенности структурных белков, контагиозность и возможные иммунные коллизии, Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2020, 19: 2, стр.21. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6983201B2 (en) Nucleic acid probe
MX2014012214A (en) Compositions and methods for quantifying a nucleic acid sequence in a sample.
US11118206B2 (en) Multiple stage isothermal enzymatic amplification
Hadidi et al. Polymerase chain reaction
CN110343784B (en) Composition and kit for quadruple influenza virus nucleic acid detection based on melting curve
KR101097560B1 (en) Nucleic acid detection
EP2753629B1 (en) Methods for detecting lyme disease
RU2681473C1 (en) Test system for detection of the virus genome of parainfluenza 3 types at cattle with a multiplex polymerase chain reaction with fluorescent detection in real time mode
RU2761170C1 (en) METHOD FOR IDENTIDYING THE RNA OF THE SARS-CoV2 VIRUS USING MULTIPLEX ISOTHERMAL LOOP AMPLIFICATION WITH REVERSE TRANSCRIPTION
Zhang et al. Rapid detection of plant viruses and viroids
Nemoto et al. Development of a reverse transcription loop-mediated isothermal amplification assay for H7N7 equine influenza virus
JP3449961B2 (en) Pathogen detection by multi-primer PCR
KR102435116B1 (en) Method for detecting influenza virus using CRISPR-Cas system and multiplex LAMP primer set
US20180371527A1 (en) Detection of live attenuated influenza vaccine viruses
RU2715625C1 (en) Set of oligonucleotide primers and a fluorescence-labeled probe for identifying a west nile virus 1 genotype
Tan et al. Diagnostic value of real-time capillary thermal cycler in virus detection
Shirshikov et al. Loop-mediated isothermal amplification: from theory to practice
KR102076341B1 (en) Composition for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus using LAMP and uses thereof
RU2715617C1 (en) Set of oligonucleotide primers and a fluorescence-labeled probe for identifying a west nile virus genotype 2
JP2022021905A (en) Oligonucleotide for sars-cov-2 detection and applications thereof
CN111004855A (en) Primer combination and kit for detecting staphylococcus aureus
US20120082995A1 (en) Method for quantitative pcr amplification of deoxyribonucleic acids from a sample containing pcr inhibitors
RU2737396C1 (en) Set of oligonucleotide primers and a fluorescence-labeled probe for identifying west nile virus lineage 4
RU2700477C1 (en) Test system for detecting the genome of the causative agent of bordetella bronchiseptica dna in farm livestock
RU2703803C1 (en) SET OF OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS Ft 101 AND A METHOD FOR DETERMINING FRANCISELLA TULARENSIS (VERSIONS)