侯月娥,伍建敏,王鳳求,趙玉林,張 杰,王貴平,李中圣
( 廣東海大集團(tuán)股份有限公司,廣東 廣州 511400 )
草魚(yú)呼腸孤病毒(Crasscarpreovirus,GCRV)是我國(guó)研究人員于1983年分離出的一株草魚(yú)出血病病毒,經(jīng)研究后按照其在形態(tài)學(xué)和理化特性等方面的特征最終鑒定[1]。草魚(yú)呼腸孤病毒是水生動(dòng)物呼腸孤病毒屬(Aquareovirus)中毒力、傳染性、致病性均較強(qiáng)的病毒,暴發(fā)高峰期可引起高達(dá)90%的死亡率,病魚(yú)以體表充血、出血為主要癥狀,口腔、眼部、鰓、肝、脾、腎等器官和組織也可見(jiàn)不同程度的充血、出血現(xiàn)象,給我國(guó)的草魚(yú)(Ctenopharyngodonidellus)養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。該病毒病原學(xué)復(fù)雜、毒株變異大。曾偉偉等[2]根據(jù)GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中的草魚(yú)呼腸孤病毒序列,將其分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。至今,已報(bào)道的分離株有30余株,通過(guò)對(duì)近5年提交到GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中的草魚(yú)呼腸孤病毒基因序列進(jìn)行分析和比較后發(fā)現(xiàn),19個(gè)草魚(yú)呼腸孤病毒新分離株中的16株為Ⅱ型,占整個(gè)草魚(yú)呼腸孤病毒新分離株的84%,可見(jiàn)草魚(yú)呼腸孤病毒Ⅱ型毒株為當(dāng)前流行株[3-11]。
草魚(yú)呼腸孤病毒診斷方法主要為免疫學(xué)診斷,如葡萄球菌A蛋白協(xié)同凝集試驗(yàn)法[12]、熒光抗體技術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法[13]、斑點(diǎn)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法[14];電鏡觀察也常用于草魚(yú)呼腸孤病毒病毒病的診斷[15]。草魚(yú)呼腸孤病毒免疫學(xué)診斷法在基層檢測(cè)機(jī)構(gòu)中使用頻率較高、特異性好,但操作復(fù)雜,對(duì)檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)性要求較高。實(shí)驗(yàn)室中針對(duì)草魚(yú)呼腸孤病毒核酸的RT-PCR檢測(cè)是普遍使用的檢測(cè)手段[16],可有效區(qū)分不同基因型草魚(yú)呼腸孤病毒。本研究首先建立了草魚(yú)呼腸孤病毒Ⅱ型熒光定量PCR檢測(cè)法,在此基礎(chǔ)上,通過(guò)將檢測(cè)試劑整體凍干,制備了一種可常溫長(zhǎng)期保存、快速檢測(cè)的核酸檢測(cè)法,該方法適合草魚(yú)呼腸孤病毒Ⅱ型的快速檢測(cè)和流行病學(xué)調(diào)查,為草魚(yú)呼腸孤病毒預(yù)防和控制提供幫助。
草魚(yú)呼腸孤病毒、鯉春病毒血癥病毒(Springviremiaofcarpvirus, SVCV)、傳染性造血器官壞死癥病毒(Infectioushematopoieticnecrosisvirus, IHNV)均由廣東海大畜牧獸醫(yī)研究院有限公司惠贈(zèng)。大腸桿菌(Escherichiacoli)DH5α和pMD18TM-T載體購(gòu)自TaKaRa公司。
體液病毒RNA小量制備試劑盒(Axygen公司);RNA酶抑制劑、M-MLV逆轉(zhuǎn)錄酶(Promega公司);dNTP(TaKaRa公司);瓊脂糖凝膠DNA純化回收試劑盒、普通質(zhì)粒小量提取試劑盒(Omega公司);NeuM凍干保護(hù)劑由廣東海大畜牧獸醫(yī)研究院提供。CFX384Real-Time Systerm、S1000 Thermal Cycler(廣東昊洋貿(mào)易有限公司);核酸蛋白檢測(cè)儀(Thermo)(廣東東銳儀器設(shè)備有限公司);Triad冷凍干燥器(照生有限公司)。
根據(jù)草魚(yú)呼腸孤病毒(GQ896337)的核酸序列,利用Beacon Designer 7設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)特異性引物和熒光探針(表1),引物和探針由上海Invitrogen公司合成。
表1 草魚(yú)呼腸孤病毒的熒光定量RT-PCR探針及擴(kuò)增引物
參照病毒RNA小量制備試劑盒說(shuō)明書(shū)提取病毒傳代細(xì)胞中的總核酸。取草魚(yú)呼腸孤病毒的總RNA部分反轉(zhuǎn)錄為cDNA,并置于超低溫冰箱-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
分別以草魚(yú)呼腸孤病毒的cDNA為模板,GCRV-F/GCRV-R (10 pmol/L)為引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增條件為:94 ℃ 3 min;94 ℃ 30 s,60 ℃ 30 s,72 ℃ 45 s,共35個(gè)循環(huán);72 ℃ 6 min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物采用2%的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)。將切膠純化的PCR產(chǎn)物分別克隆至pMD-18T載體中,構(gòu)建重組質(zhì)粒pMD-GCRV,將陽(yáng)性的重組質(zhì)粒測(cè)序鑒定[17]。并采用thermo核酸蛋白檢測(cè)儀測(cè)定重組質(zhì)粒密度,換算成個(gè)數(shù)。
調(diào)節(jié)草魚(yú)呼腸孤病毒的引物和探針終濃度為0.1~0.6 μmol/L,反轉(zhuǎn)錄時(shí)間5~15 min,退火溫度55~65 ℃,不同濃度配比、反轉(zhuǎn)錄時(shí)間和退火溫度單獨(dú)進(jìn)行熒光定量RT-PCR反應(yīng)優(yōu)化,選擇其中結(jié)果最好的引物、探針濃度、反轉(zhuǎn)錄時(shí)間及退火溫度。
1.7.1 凍干保護(hù)劑的優(yōu)化
將凍干保護(hù)劑稀釋為4組不同的濃度(10、8、5、1.25 μmol/mL)同配制好的反應(yīng)試劑混勻然后進(jìn)行無(wú)菌分裝,200 μL八連管每管加入100 μL反應(yīng)液(相當(dāng)于20 μL的反應(yīng)體系)。分裝后放于-80 ℃冰箱冷凍3 h,當(dāng)完全凍好以后,開(kāi)蓋放于已經(jīng)調(diào)試好的Triad冷凍干燥器里進(jìn)行冷凍干燥。冷凍程序?yàn)椋?35 ℃ 3 h,-20 ℃ 1 h,-15 ℃ 1 h,0 ℃ 3 h,25 ℃ 1 h。程序停止以后根據(jù)凍干樣品物理性狀選擇最佳的一組。
1.7.2 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑的使用方法
將凍干試劑用滅菌的去離子水16 μL進(jìn)行溶解,加入2 μL的陽(yáng)性對(duì)照品,同時(shí)用滅菌的去離子水作為陰性對(duì)照,每管20 μL,封蓋混勻離心。熒光定量RT-PCR的反應(yīng)條件均為:42 ℃ 5 min,95 ℃預(yù)變性1 min,95 ℃變性10 s,退火溫度為RT-PCR擴(kuò)增反應(yīng)條件優(yōu)化的最適溫度,40個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)進(jìn)行熒光信號(hào)采集。
將制備的草魚(yú)呼腸孤病毒標(biāo)準(zhǔn)品作10倍系列稀釋?zhuān)貌煌♂屘荻鹊闹亟M質(zhì)粒作為模板,每個(gè)梯度的質(zhì)粒設(shè)立3個(gè)重復(fù)。用優(yōu)化的反應(yīng)體系進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR擴(kuò)增。熒光定量RT-PCR的反應(yīng)條件均為:42 ℃ 5 min,95 ℃預(yù)變性1 min,95 ℃變性10 s,退火溫度為RT-PCR擴(kuò)增反應(yīng)條件優(yōu)化的最適溫度,40個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)進(jìn)行熒光信號(hào)采集。
1.9.1 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑特異性試驗(yàn)
將提取的草魚(yú)呼腸孤病毒、鯉春病毒血癥病毒、傳染性造血器官壞死癥病毒核酸作為模板進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增,驗(yàn)證其特異性。
1.9.2 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑敏感性試驗(yàn)
將測(cè)定好質(zhì)粒密度的模板進(jìn)行10倍系列稀釋?zhuān)貌蒴~(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑測(cè)定其敏感性。與本試驗(yàn)室已經(jīng)建立草魚(yú)呼腸孤病毒普通PCR進(jìn)行檢測(cè),比較其敏感性。
1.9.3 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑穩(wěn)定性試驗(yàn)
自已經(jīng)稀釋好的質(zhì)粒樣品中選取密度為1×106個(gè)/μL為模板,對(duì)抽取的6個(gè)批次的草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑進(jìn)行試驗(yàn),計(jì)算其Ct值的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù),驗(yàn)證其穩(wěn)定性。
1.10 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑保存期試驗(yàn)
將凍干檢測(cè)試劑分別放置于室溫25 ℃和37 ℃保存,定期進(jìn)行其敏感性檢測(cè),考察不同保存條件下的敏感性。
1.11 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑在手持式熒光PCR儀上的試驗(yàn)
手持式熒光PCR儀為單通道PCR儀,將1.5制備的草魚(yú)呼腸孤病毒標(biāo)準(zhǔn)品做10倍系列稀釋?zhuān)貌煌♂屘荻鹊闹亟M質(zhì)粒作為模板,根據(jù)其已有內(nèi)置程序進(jìn)行熒光PCR擴(kuò)增,收集熒光信號(hào)進(jìn)行定性檢測(cè),42 min可以看到結(jié)果。
1.12 臨床樣本的檢測(cè)試驗(yàn)
選取經(jīng)過(guò)檢測(cè)驗(yàn)證的草魚(yú)呼腸孤病毒陽(yáng)性樣品20份、草魚(yú)呼腸孤病毒可疑的樣品13份,未經(jīng)驗(yàn)證的樣品27份累計(jì)60份,樣品均來(lái)自廣東地區(qū),采用本次構(gòu)建的一步法凍干檢測(cè)試劑進(jìn)行臨床樣品驗(yàn)證。
以草魚(yú)呼腸孤病毒合成的引物進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增產(chǎn)物采用2%的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)。將切膠純化的PCR產(chǎn)物分別與pMD-18T載體連接,構(gòu)建重組質(zhì)粒pMD-GCRV,將陽(yáng)性的重組質(zhì)粒測(cè)序鑒定。結(jié)果顯示,草魚(yú)呼腸孤病毒引物能擴(kuò)增出相應(yīng)的目的片段(圖1)。
圖1 草魚(yú)呼腸孤病毒陽(yáng)性重組質(zhì)粒鑒定結(jié)果1:草魚(yú)呼腸孤病毒;M:DL2000 Marker.
引物、探針終濃度的不同配比、不同的退火時(shí)間以及不同退火溫度試驗(yàn)結(jié)果顯示,引物、探針的不同終濃度和不同的退火溫度都會(huì)引起Ct值的不同,而反轉(zhuǎn)錄時(shí)間5 min和15 min對(duì)Ct值沒(méi)有影響,GCRV-F/GCRV-R引物的終濃度0.2 μmol/L、探針終濃度為0.3 μmol/L、反應(yīng)條件退火溫度為60 ℃時(shí),對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)品的檢測(cè)信號(hào)值最強(qiáng),Ct值最小(圖2~圖3)。
圖2 草魚(yú)呼腸孤病毒引物濃度優(yōu)化1:引物濃度0.2 μmol/L;2:引物濃度0.25 μmol/L;3:引物濃度0.3 μmol/L.
圖3 草魚(yú)呼腸孤病毒退火溫度優(yōu)化a:退火溫度60 ℃;b:退火溫度55 ℃.
優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果顯示,保護(hù)劑濃度達(dá)到8 μmol/mL時(shí)的Ct值與不加保護(hù)劑的反應(yīng)相同(圖4),且該組的凍干形態(tài)也較好,凍干樣品致密,來(lái)回?fù)u動(dòng)不散開(kāi),加入DEPC水迅速溶解,故將保護(hù)劑濃度定為8 μmol/mL(圖5)。
圖4 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干保護(hù)劑的優(yōu)化a:不加保護(hù)劑;b:8 μmol/mL保護(hù)劑;c:10 μmol/mL保護(hù)劑;d:5 μmol/mL保護(hù)劑;e:1.25 μmol/mL保護(hù)劑.
圖5 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑的凍干后的物理性狀
草魚(yú)呼腸孤病毒的熒光定量PCR反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品,質(zhì)粒密度梯度為1×101~1×106個(gè)/μL的6個(gè)線性梯度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線呈等距性和平行性,具有較好的梯度性(圖6)。
圖6 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑標(biāo)準(zhǔn)曲線
2.5.1 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑特異性試驗(yàn)
將提取的草魚(yú)呼腸孤病毒、鯉春病毒血癥病毒、傳染性造血器官壞死癥病毒核酸作為模板進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增,結(jié)果顯示,僅有草魚(yú)呼腸孤病毒的熒光信號(hào)為陽(yáng)性,其他兩種病毒的檢測(cè)均為陰性,說(shuō)明構(gòu)建的草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑的特異性較強(qiáng),與其他病毒的基因無(wú)交叉反應(yīng)(圖7)。
圖7 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑的特異性試驗(yàn)GCRV為草魚(yú)呼腸孤病毒,SVCV為鯉春病毒血癥病毒,IHNV為傳染性造血器官壞死癥病毒.
2.5.2 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑敏感性試驗(yàn)
通過(guò)對(duì)草魚(yú)呼腸孤病毒的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)重組質(zhì)粒進(jìn)行系列稀釋?zhuān)Y(jié)果顯示,對(duì)草魚(yú)呼腸孤病毒的擴(kuò)增效率較好,實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR的最低檢測(cè)量為101個(gè)/μL(圖8)。與實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)構(gòu)建的草魚(yú)呼腸孤病毒普通PCR檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,是普通PCR敏感性的100倍(圖9)。
圖8 草魚(yú)呼腸孤病毒 凍干檢測(cè)試劑敏感性試驗(yàn)a~f曲線分別為草魚(yú)呼腸孤病毒質(zhì)粒密度1×106、1×105、1×104、1×103、1×102、1×101 個(gè)/μL.
圖9 普通草魚(yú)呼腸孤病毒標(biāo)準(zhǔn)品敏感性試驗(yàn)1~6分別為草魚(yú)呼腸孤病毒質(zhì)粒密度1×106、1×105、1×104、1×103、1×102、1×101 個(gè)/μL;M:DL2000 Marker.
2.5.3 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑穩(wěn)定性試驗(yàn)
選取稀釋好的標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)粒密度為1×106個(gè)/μL為模板,對(duì)抽取的6個(gè)批次的草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果顯示,6個(gè)批次間的變異系數(shù)為3.6%(表2),驗(yàn)證了該凍干試劑具有良好的穩(wěn)定性。
表2 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑熒光定量RT-PCR穩(wěn)定性試驗(yàn)
試驗(yàn)結(jié)果顯示,凍干試劑分別在25 ℃ 180 d、37 ℃ 15 d與對(duì)照試劑(0 d樣品)檢測(cè)結(jié)果無(wú)差異,敏感性均可以達(dá)到10個(gè)(表3),由此說(shuō)明,草魚(yú)呼腸孤病毒的凍干檢測(cè)試劑在這兩種存放條件下的敏感性并未降低,質(zhì)量穩(wěn)定。
表3 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑不同保存條件下的敏感性試驗(yàn)(Ct值)
草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑在手持式熒光PCR儀和熒光定量PCR儀上的敏感性比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑不同PCR試驗(yàn)敏感性比對(duì)(Ct值)
對(duì)20份普通PCR鑒定的已知臨床病料和13份可疑臨床病料以及未知的27份病料進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果顯示,20份陽(yáng)性病料,病毒密度為2.3×103~6.4×107個(gè)/μL(超過(guò)以及等于106個(gè)/μL的樣品,均稀釋100后再次檢測(cè)),符合率為100%;13份可疑病料檢測(cè)結(jié)果顯示,5份感染草魚(yú)呼腸孤病毒,病毒密度為1.0×102~3.1×103個(gè)/μL,陽(yáng)性率為38.46%。27份未驗(yàn)證病料的檢測(cè)結(jié)果顯示,陽(yáng)性感染的有7份,病毒密度為4.3×102~5.1×108個(gè)/μL,感染率為25.93%,而普通PCR僅檢測(cè)出3份,感染率為11.11%。
草魚(yú)呼腸孤病毒是危害草魚(yú)魚(yú)苗階段的一種病毒性魚(yú)病,目前我國(guó)針對(duì)預(yù)防草魚(yú)呼腸孤病毒的疫苗如組織滅活疫苗、細(xì)胞滅活疫苗、細(xì)胞弱毒疫苗以及基因工程亞單位疫苗均有小范圍使用,也取得了不錯(cuò)的效果,但是仍然無(wú)法對(duì)草魚(yú)呼腸孤病毒進(jìn)行有效控制,每年都會(huì)給養(yǎng)殖戶造成較大的損失。因此對(duì)該病的快速、準(zhǔn)確、定性、定量以及便捷的檢測(cè)就顯得尤為重要。
本研究建立的一步法凍干檢測(cè)試劑檢測(cè)方法,是利用探針設(shè)計(jì)和引物設(shè)計(jì)的兩種軟件相互驗(yàn)證[18],并對(duì)體系中引物、探針、酶、反應(yīng)液鹽濃度等條件進(jìn)行了反復(fù)篩選調(diào)整和優(yōu)化,最終確定了一個(gè)最佳檢測(cè)反應(yīng)條件。在此優(yōu)化的基礎(chǔ)上將除核酸以外的所有成份(含保護(hù)劑)進(jìn)行優(yōu)化,添加在八連管中,分裝后放于-80 ℃冰箱冷凍3 h,當(dāng)完全凍好以后,開(kāi)蓋放于已經(jīng)調(diào)試好的Triad冷凍干燥器里進(jìn)行冷凍干燥,最終確定了對(duì)反應(yīng)無(wú)影響的保護(hù)劑組合和凍干條件。干燥好的凍干檢測(cè)試劑可以常溫運(yùn)輸和短時(shí)間保存,均不會(huì)影響其性能,省去了各種試劑的混合和條件摸索以及在冰盒上的操作,也降低了對(duì)工作人員的專(zhuān)業(yè)要求。直接用DEPC水進(jìn)行溶解添加所需檢測(cè)的RNA,置于熒光定量PCR儀,通過(guò)分析軟件能直觀詳細(xì)記錄整個(gè)RT-PCR過(guò)程,無(wú)需再置備熒光定量專(zhuān)用的離心管,進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄以及瓊脂糖凝膠電泳,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線,可以直接從軟件上得到病毒的準(zhǔn)確密度。有效減少假陽(yáng)性和污染發(fā)生的機(jī)會(huì),步驟簡(jiǎn)單快捷。
草魚(yú)呼腸孤病毒一步法凍干檢測(cè)試劑的特異性結(jié)果顯示,將提取的草魚(yú)呼腸孤病毒、鯉春病毒血癥病毒、傳染性造血器官壞死癥病毒核酸RNA為模板進(jìn)行試驗(yàn),僅有目的曲線擴(kuò)增,其余均為陰性,說(shuō)明其具有良好的特異性;敏感性試驗(yàn)的結(jié)果顯示,其敏感性可達(dá)到101個(gè)/μL,r2>99.9%,具有較好的標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性關(guān)系;6個(gè)批次間的變異系數(shù)為3.6%,穩(wěn)定性較好;與常規(guī)的RT-PCR反應(yīng)方法比較,是普通RT-PCR敏感性的100倍。周勇等[19]建立的草魚(yú)呼腸孤病毒熒光定量檢測(cè)方法特異性和敏感性均較好,但是操作繁瑣,試劑必須低溫保存,不方便運(yùn)輸,不能普及。而本研究的草魚(yú)呼腸孤病毒凍干檢測(cè)試劑可以在常溫操作而不影響其敏感性,也可以利用手持式熒光PCR儀,將樣品放置好,42 min就可以判定是否感染。彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)方法重復(fù)性和耗時(shí)長(zhǎng)的不足,同時(shí)具有較高的特異性,可以避免臨床樣品中其他病原的干擾。這對(duì)于草魚(yú)出血病的早期診斷、病毒定量檢測(cè)、致病機(jī)理研究以及防控技術(shù)研究等且有重要意義。