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单管多重PCR技术丨荧光PCR-毛细管电泳法在儿童病原微生物检测中的应用

2024/10/24 13:58:23 浏览次数:766


在儿科领域,感染性疾病的病理机制复杂多变,同一疾病可能由多种不同病原体引发。例如,儿童肺炎作为一类常见的呼吸系统感染性疾病,其致病因素多样,特别是在学龄前儿童中,常见的病原体包括但不限于人鼻病毒、腺病毒及肺炎支原体等。


值得注意的是,儿童肺炎的病原谱具有动态变化的特点,受季节、地域和患儿年龄等因素影响,这不仅增加了临床诊断的难度,也对快速精准制定治疗方案构成了挑战。


图源:Wen S, Lv F, Chen X, et al. Journal of Medical Microbiology, 2019, 68(8): 1211-1218.


目前,用于病原体鉴定的检测方法包括分离培养、抗原/抗体检测及核酸检测等。尽管分离培养是“金标准”,但耗时长、灵敏度低;抗原/抗体检测便捷,但灵敏度和特异性不足,且有窗口期限制。相比之下,核酸检测因其高灵敏度和高特异性而在近年广泛应用于临床。


核酸检测技术主要包括聚合酶链反应(PCR)检测和测序技术两大类。PCR检测可进一步区分为单重PCR和多重PCR检测。


多重PCR检测在病原微生物感染中检测精准、覆盖广泛,可以针对各病原体和内参的基因序列设计不同的特异性引物,并对整个引物扩增体系进行优化,确保每一组引物只能特异性扩增一种病原体或内参。在反转录阶段中,由特异性反向引物与相应模板RNA结合进行反转录,得到反转录产物(cDNA)。在PCR扩增反应阶段中,特异性的正向引物和反向引物以DNA或cDNA为模板进行多模板扩增进而产生大量的PCR产物,不同靶点的PCR产物长度不同。PCR扩增产物经过毛细电泳分离,将不同片段大小的PCR产物进行分离,通过对不同长度靶向DNA片段的识别从而判断病原体类型。


图:多重荧光PCR毛细电泳片段分析技术原理[1]


多重荧光PCR毛细电泳片段分析技术具有灵敏度和特异性高、通量高、重复性好等优势,已被应用于多个研究领域,该技术在病原学检测中,能放大检测同一个样本里的多种病原,因而在临床应用中受到广泛关注。




基于CE进行病原微生物检测的实验流程



01

个性化定制检测靶点

基于CE开发的多重荧光PCR-毛细管电泳片段分析技术具有灵敏度和特异性高、通量高、重复性好等优势,已被应用于公安司法、临床医学、农业育种等研究领域。


围绕CE平台,海尔施基因开发了一系列多重PCR检测试剂(RUO),包括病原体检测、疾病易感基因检测及药物基因检测等,其中在感染性病原体这一块覆盖了呼吸道、中枢神经、肠道及生殖道感染等领域。


表:海尔施基因现有科研产品靶点矩阵




02

PCR+毛细管电泳

完成核酸自动化提取后,进行反应试剂配制,经过普通PCR反应,最后进行毛细管电泳仪分析。


图:13种呼吸道病原体多重检测试剂盒(荧光PCR-毛细管电泳法)检测流程


CE平台


海尔施基因旗下多款自主研发的CE平台,实验室用户可根据不同的检测通量及功能需求进行配置。CE平台基于毛细管电泳技术,具有Sanger测序和片段分析的功能,用于对样本中DNA或RNA进行分析,可应用于临床诊断、口岸检疫、传染病监测、农业育种、药物研发等领域,向用户提供精准的检测结果。


Sanger测序仪T2400

浙械注准20242221090

Sanger测序仪T400

浙械注准20202221364

Sanger测序仪两大功能


产品特点:


Sanger测序仪T2400:

24通道,单次可上机192个样本,24小时检测通量超800个样本,提升实验室检测效率。


Sanger测序仪T400:

4通道,卡夹式耗材,即插即用,操作更简便。



03

结果判读

针对病原体设计特异性引物,采用多重PCR技术,在一个反应管中同时对多个靶点进行特异性扩增,最终通过毛细电泳分析,根据扩增片段长度的不同对特定的病原靶点进行区分。



四川大学华西第二医院回顾分析2019—2021年四川地区,儿童呼吸道非细菌性病原体分布、流行病学特点及临床特征。本研究共纳入2922例患儿,检出病原体阳性1748例(59.8%),其中1391例(79.6%)为单一病原体检出,357例(20.4%)为2种及2种以上病原体混合检出,病原体检出率排名前三的依次为鼻病毒(39.7%)、合胞病毒(22.8%)及副流感病毒(12.5%),不同病原体在各年龄组儿童中的分布存在差异,肺炎支原体和流感病毒则多见于大于1岁患儿。多重荧光PCR毛细电泳片段分析,满足了大规模样本的多病原检测,且整个试验过程耗时短、时效性好(4h之内最多可完成192例样本检测)。[2]


参考文献


[1]崔贤艳, 吴勇,等.多重荧光PCR毛细电泳片段分析技术研究与临床应用[J]. Laboratory Diagnostic Technology Navigation

[2] 王中浩, 杨岚, 吴思颖等. 2017—2023 年四川省呼吸道病毒感染的流行病学特征分析[J]. 中华预防医学,2024, 58(2)


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