多重PCR技术在病原微生物检测中的应用进展

摘要：多重PCR技术能够同时扩增不同片段,具有高效、快捷、高度特异、敏感等优势,已经成为诸多实验室的常规诊断方法。本文简要论述了多重PCR技术的原理,在细菌病原体的检测、病毒病原体的检测及微生物耐药性检测等方面的应用, 并进一步阐述了多重PCR 的应用前景。     

食源性致病菌高通量检测方法及应用

食源性致病菌的体外培养一直是病原体诊断的金标准,但按照目前的培养技术仅有1％的细菌可以培养.目前用于病原微生物鉴定的高通量检测技术主要有:多重PCR技术、实时荧光定量PCR技术、核酸等温扩增技术、焦磷酸测序技术和芯片技术等,本文介绍了这些高通量检测技术及其在食品病原微生物检测方面的应用情况.     

核酸检测技术在水产养殖病原诊断中的应用

目前核酸检测技术在水产养殖疾病诊断中已广泛应用。现就国内外研究发展动向,对分子杂交技术、PCR技术、PCR分子杂交联用技术、PCR免疫学联用技术、16SrRNA技术和限制性酶切技术等方法进行综述,详细阐明了各个技术的原理、特点及应用。病原体遗传背景的研究状况为决定是否应用这些方法的关键。     

PCR增强剂在核酸体外扩增检测技术的研究进展

在各种高致病性病原体、禽流感病毒、食源性微生物等引起的疾病随时大规模流行的背景下,利用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）技术对第一例或第一波病例的快速实验室诊断显得尤为重要,同时发展出多种以PCR技术为基础的检测技术以便更加快速、高通量、敏感地对疾病进行诊断、预防或预测。然而,在实际病原体检测中,常常出现灵敏度低、准确性差的结果。PCR增强剂是在PCR及PCR衍生技术中添加的一类物质,其可从产率、特异性、灵敏度等方面提高核酸扩增性能,从而优化核酸检测,解决病原体检测的应用瓶颈,为第一例病原体检出节约宝贵的时间。结合以PCR为基础的核酸体外扩增检测技术对PCR增强剂在其中的应用、优缺点、作用机理进行介绍,以期为病原体核酸检测的实际应用提供一些参考。     

四环素调控SV40Tag转基因小鼠模型的建立

目的构建四环素调控的SV40T转基因小鼠模型。方法同时显微注射外源基因p205-rtTA-C3和pTRE-Tag至FVB小鼠原核,注射受精卵移植到同期发情的假孕受体出生个体,经PCR和Southern检测获得阳性转基因小鼠。结果经PCR结合Southern检测得到rtTA和Tag双阳性转基因小鼠一只,rtTA单阳性两只和Tag单阳性一只。结论通过饮水给与四环素的双阳性小鼠可在卵巢中检测到Tag mRNA的表达。     

多重PCR技术在病原检测中的应用

多重PCR能够同时扩增不同片段,具有普通PCR方法不可比拟的优势。简要论述了多重PCR在细菌病原体的检测、病毒病原体的检测、支原体和衣原体及寄生虫的检测、微生物耐药性检测等方面的应用,分析了多重PCR的影响因素及条件优化,并进一步综述了多重PCR的应用前景。     

PIK3CA基因突变的MassARRAY分子量阵列分析

目的：利用MassARRAY分子量阵列分析系统检测胃癌组织PIK3CA基因突变。方法：从胃癌石蜡包埋组织中提取基因组,PCR反应扩增目的基因片段,MassARRAY分子量阵列分析系统检测PIK3CA基因突变;焦磷酸测序验证检测结果。结果：中国西部地区144例胃癌组织样本中PIK3CA_E542K（1624G〉A）突变携带率为77．6％,PIK3C_LIE545K（1633G〉A）突变携带率为84％。MassARRAY分子量阵列分析系统检测结果与焦磷酸测序结果达到100％吻合。结论：建立了MassARRAY分子量阵列分析系统检测基因突变的方法,初步建立了中国西北地区汉族人群胃癌组织PIK3CA基因PIK3CA_E542K（1624G〉A）PIK3CA_E545K（1633G〉A）位点突变频数。     

利用高通量测序快速检测疑似感染患者体内未知病原体

采用第二代高通量测序技术从复杂的疑似感染患者组织标本中直接快速检测未知病原体.方法:取临床和实验室均不能确诊的病人血液和淋巴组织,进行病毒DNA和RNA的提取,直接用于第二代高通量测序,将测序结果用于生物信息学分析,与本地化的病毒核酸数据库进行比对,寻找潜在的病毒序列.结果:生物信息学分析显示,3901条序列reads与人内源性病毒K113同源;当使用K113特异性引物对经过Dnasel处理的患者和正常个体进行荧光定量RT - PCR时,发现在患者体内K113病毒基因的表达远远高于正常个体,提示该患者可能存在K113病毒的感染.结论:第二代高通量测序可能用于快速检测未知病原体.     

CUT&Tag产物回收和建库方法的优化

新兴的染色质靶向切割和标签化(clevage under target and tagment,CUT&Tag)技术利用转座酶在目标蛋白结合的DNA附近进行切割并对切割下的DNA片段进行标签化,通过后续的二代测序可以快速鉴定蛋白质-DNA相互作用,极大的简化了染色质免疫共沉淀测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)的实验过程。CUT&Tag中转座酶完成标签化后需要DNA回收或其他后处理才能进行建库PCR,不同的回收方法对CUT&Tag结果有着显著的影响。通过建立生物素化转座体-链霉亲和素磁珠体系(streptavidin beads recovery CUT&Tag,srCUT&Tag),可以快速便捷地完成CUT&Tag的产物回收。本文在K562细胞中展开H3K4me3、RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymeraseⅡ,RNAPⅡ)、转录因子CTCF和HMGA1的CUT&Tag实验,并利用现有的乙醇沉淀、片段分选(solid-phase reversible immobilization,SPRI)磁珠回收和直接PCR法,以及本研究建立的srCUT&Tag方法对产物进行回收。结果表明,从整体上看,SPRI磁珠回收和srCUT&Tag方法着较高的回收效率,而乙醇沉淀法则回收效率低下。在全部4种CUT&Tag产物回收过程中,SPRI磁珠回收均会损失大部分小于150 bp的产物片段。在CTCF和HMGA1 CUT&Tag产物的回收中,直接PCR法则损失了大部分大于300 bp的片段并与其他回收方法的结果有较大的差别。因此,srCUT&Tag能够比其他三种回收方法提供更多更完整的测序信息。综上所述,新建立srCUT&Tag回收方法相比现有的CUT&Tag产物回收方法能提高建库效率并得到更好的数据质量,为表观遗传学研究提供了更好的技术选择。     

PIK3CA 基因突变的MassARRAY 分子量阵列分析

目的:利用MassARRAY分子量阵列分析系统检测胃癌组织PIK3CA基因突变。方法:从胃癌石蜡包埋组织中提取基因组,PCR反应扩增目的基因片段,MassARRAY分子量阵列分析系统检测PIK3CA基因突变;焦磷酸测序验证检测结果。结果:中国西部地区144例胃癌组织样本中PIK3CA_E542K(1624G>A)突变携带率为77.6%,PIK3CA_E545K(1633G>A)突变携带率为84%。MassARRAY分子量阵列分析系统检测结果与焦磷酸测序结果达到100%吻合。结论:建立了MassARRAY分子量阵列分析系统检测基因突变的方法,初步建立了中国西北地区汉族人群胃癌组织PIK3CA基因PIK3CA_E542K(1624G>A)和PIK3CA_E545K(1633G>A)位点突变频数。     

二代测序在脓毒血症患者病原学诊断中的应用

脓毒血症是一种严重威胁生命的感染,精准、快速的病原学诊断可帮助临床医师优化抗菌药物的使用。目前,基于病原菌培养的方法仍是脓毒血症病原学诊断的主要手段,但具有耗时长、灵敏度低等不可忽视的缺点。近年来出现了一些不依赖培养的病原学诊断方法,其中基于聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)的方法已发展较为成熟。但PCR只能检测已知的特定病原体,临床定量PCR仅用于检测病毒及少数细菌,脓毒血症中的病原体PCR多仅为定性检测。目前,二代测序技术不断成熟并用于临床,成为病原学诊断的有力手段。与血培养等传统病原学检测方法相比,其具有快速、非选择性、可定量或半定量分析的优点。现阶段二代测序仍存在公认判读标准缺乏、测序结果与治疗关系不明确、耐药基因检测困难等不足,亦缺乏较大规模的二代测序与传统诊断方法比较验证的研究结果,尚有待更高级的循证医学证据支持。     

数字PCR技术及其在检测领域的应用

随着分子生物学技术的不断发展和需求的多样化,用于核酸检测的各种PCR衍生技术应运而生。数字PCR是一种单分子水平的大规模分区扩增定量核酸检测技术。该技术以微腔室/微孔或微滴作为PCR反应器,无需校准物和绘制标准曲线即可实现对样品初始浓度的绝对定量,具有高灵敏度、高特异性和高精确度的特点。本文详细介绍了数字PCR的技术发展史、作用原理以及仪器平台类型,系统阐述了数字PCR在转基因检测、疾病诊断、环境及食品监管等方面的应用概况,并对该技术的应用前景进行了展望,以期对未来数字PCR的开发利用提供参考。     

HIV-1 B’/C亚型Rev蛋白的表达、纯化与抗体制备

目的:为方便实验室工作中对HIV-1 B’/C亚型Rev蛋白的检测,制备相应的Rev蛋白及其抗体。方法:将我国HIV-1 B’/C亚型流行株的rev基因按大肠杆菌优势密码子进行改造后人工合成,在原核系统中与pET30a(+)载体中的His.Tag、Trx.Tag及S.Tag进行融合表达,目的蛋白经Ni2+金属螯合层析柱纯化后用于免疫家兔,制备多克隆抗体。结果与结论:合成基因在原核系统中融合表达得到相对分子质量约18×103的融合蛋白,目的蛋白的表达量约占菌体总蛋白量的36%;用纯化后的融合蛋白免疫家兔,制备了多克隆抗体,Western印迹及间接免疫荧光检测结果显示,获得的多克隆抗体与HIV-1 B’/C亚型的Rev蛋白能产生特异性反应,可用于检测HIV-1 B’/C亚型Rev蛋白的表达。     

HIV-1B′/C亚型Rev蛋白的表达、纯化与抗体制备

目的:为方便实验室工作中对HIV-1 B′/C亚型Rev蛋白的检测,制备相应的Rev蛋白及其抗体.方法:将我国HIV-1 B′/C亚型流行株的rev基因按大肠杆菌优势密码子进行改造后人工合成,在原核系统中与pET30a(+)载体中的His·Tag、Trx·Tag及S·Tag进行融合表达,目的蛋白经Ni2+金属螯合层析柱纯化后用于免疫家兔,制备多克隆抗体.结果与结论:合成基因在原核系统中融合表达得到相对分子质量约18×103的融合蛋白,目的蛋白的表达量约占菌体总蛋白量的36%;用纯化后的融合蛋白免疫家兔,制备了多克隆抗体,Western印迹及间接免疫荧光检测结果显示,获得的多克隆抗体与HIV-1 B′/C亚型的Rev蛋白能产生特异性反应,可用于检测HIV-1 B′/C亚型Rev蛋白的表达.     

新型多重PCR方法及其在呼吸道病毒诊断上的应用

急性呼吸道感染广泛分布于人群中,主要由呼吸道病毒引起,在老年人和婴幼儿中具有较高的发病率和死亡率,给社会带来严重的经济负担。快速、准确检测出病原体对临床早期诊断和指导治疗有重要意义。多重聚合酶链式反应(PCR)技术具有PCR的高灵敏度和快速检测的特点,还能实现多病原的高通量检测。基于多重PCR技术开发的商业化试剂盒能同时检测12种以上的呼吸道病毒,能达到与实时荧光定量PCR(real-time PCR)相当的灵敏度和特异性,为呼吸道病毒的检测与分型提供了新的选择。本文综合了近年来的发展成果,对新型多重PCR方法的原理及其在呼吸道病毒诊断上的应用进行了综述。     

可视化分析在病原体核酸现场快速检测中的研究进展

核酸检测因灵敏度高、特异性强而被广泛应用于病原体筛查与检测。随着检测需求的增加和扩增技术的发展，核酸检测方法逐渐向简单、快速、低成本方向发展。作为核酸检测“金标准”的实时荧光定量PCR法依赖昂贵的荧光读取设备和专业的操作人员，并不适用于病原体的现场快速检测。可视化检测方法无需依赖激发光源或复杂的设备，将可视化检测方法与快速、高效的扩增技术结合，能够以更直观、便携的方式呈现检测结果，具有即时检测(point-of-care testing,POCT)的潜力。本文对与扩增技术、CRISPR/Cas技术结合的可视化分析在病原体核酸快速检测中的应用及优缺点展开综述，以期为基于病原体核酸的POCT策略提供参考。     

荧光定量PCR技术在植物研究中的应用

荧光定量PCR技术是近年发展起来的一种用于基因定量分析的PCR方法,自同世以来在基础科学研究、临床诊断、疾病研究及药物研发等领域应用较为广泛.在植物研究方面应用起步较晚,现已开始用于植物基因表达分析、外源基因基因鉴定等方面的研究.介绍了实时荧光定量PCR技术的原理、优缺点和试验中潜在问题和条件的优化,并对其在植物研究中的应用及前景作了探讨.     

实时荧光定量PCR技术及其在植物转基因产品检测中的应用

实时荧光定量PCR技术因其实时、快速、高效和准确定量的优点,已经广泛用于转基因产品定量检测。本文介绍荧光定量探针技术的原理、特点及其在植物转基因产品检测中的应用情况。     

超快脉冲控制PCR（upPCR）技术及应用

在精准医疗、个性化医疗的大背景下,分子诊断在病原体检测、肿瘤诊断、优生优育、环境保护、食品安全等领域的应用越来越广泛,并逐渐向操作简单、快速准确、低成本、适用于基层及家庭使用的分子即时检测（point-of-care testing,POCT）方向发展。超快脉冲控制PCR（ultra-fast pulse-controlled PCR,upPCR）是实时荧光定量PCR（qPCR）技术的延伸和升级,该技术利用能量脉冲控制扩增反应中的金属加热元件（主要是纳米金）,在几百微秒内完成溶液局部微环境的快速升温,实现模板DNA的解链变性,停止加热后反应微环境可被周围溶液快速冷却到聚合酶的延伸温度,实现引物退火和模板DNA的扩增,单个变性-扩增循环仅有1.5~5 s,远快于传统PCR（约90 s/循环）,从而能够极大地加快扩增反应速度。upPCR技术在保留了传统qPCR高灵敏度、高特异性和多重检测等优势的基础上,增加了超快速（低于15 min）、设备简单等新优势,非常适合用于基层检测等分子POCT场景。本文主要对upPCR技术的原理、设备、核心原料及在分子诊断中的应用进行综述,并对该技术存在的优缺点,以及未来的技术发展和应用趋势进行了讨论。     

HIV-1 tat基因改造及其蛋白表达、纯化与抗体制备

目的:为了方便实验室工作中HIV-1B'/C亚型及C亚型Tat蛋白的检测,制备了相应的Tat蛋白及其抗体。方法:将我国HIV-1B'/C亚型流行株tat基因的第1个外显子和HIV-1C亚型tat基因的第2个外显子融合在一起,将密码子替换为大肠杆菌的优势密码子,通过合成引物、PCR拼接的方法,获得目的基因序列;在原核系统中与pET32a 载体中的His·Tag、Trx·Tag及S·Tag进行融合表达;目的蛋白经Ni 金属螯合层析柱纯化后,用于免疫家兔,制备多克隆抗体。结果:PCR拼接获得306bp的目的基因序列;在原核系统中融合表达得到相对分子质量约31000的融合蛋白,占菌体总蛋白的21%。纯化后的融合蛋白免疫家兔,制备了多克隆抗体,Western印迹结果显示,获得的多克隆抗体与HIV-1B'/C亚型的Tat蛋白反应良好;间接免疫荧光结果表明,获得的多克隆抗体与HIV-1B'/C亚型和C亚型的Tat蛋白都能产生特异性反应。结论:制备的多克隆抗体能够使用间接免疫荧光方法检测HIV-1C亚型的Tat蛋白,使用Western印迹方法和间接免疫荧光方法都能检测HIV-1B'/C亚型的Tat蛋白。