郭瑞,付燕峰,婁亞坤,苗銀萍,瞿超杰,任寶紅
(鄭州中道生物技術有限公司 鄭州 450000)
鴨坦布蘇病毒(duck tembusu virus,DTMUV)是一種可以引起鴨坦布蘇病的單鏈RNA 蟲媒病毒,屬于黃病毒科(flaviviridae),黃病毒屬(flavivirus),恩塔亞病毒群(ntaya virus group)。該病毒最早在1955 年發(fā)現(xiàn)于東南亞地區(qū),90 年代傳入我國,并在2010 年后,在我國東南部等地區(qū)大面積感染鴨類,發(fā)病率高達90%,死亡率為5%~30%[1,2]。該病毒傳播速度快,感染性強,不分日齡鴨均易感染,導致雛鴨生長緩慢,蛋鴨產(chǎn)蛋下降或停產(chǎn),給我國養(yǎng)鴨業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)不完全統(tǒng)計,鴨坦布蘇病毒病僅2010 年造成的經(jīng)濟損失就達數(shù)十億元。此外,還能引起雞和鵝的感染和發(fā)病[3,4]。
DTMUV 病毒具有一個約11kb 的單股正鏈RNA 基因組,它由一個單獨開放閱讀框(ORF)組成,兩側(cè)分別是5'端和3'端非編碼區(qū)(UTR)。5'端被一個m7GppAmpN2 結構所覆蓋,3'端沒有poly A 尾巴[5,6]。ORF 共編碼三種結構蛋白:囊膜蛋白(E)、前膜蛋白(prM)和衣殼蛋白(C),以及七種非結構蛋白(NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B 和NS5)。同其他黃病毒一樣,DTMUV 的E 蛋白為病毒最大的結構蛋白和主要的抗原蛋白,同時在病毒復制過程中,對病毒吸附、膜融合以及受體結合等方面發(fā)揮著至關重要的作用,決定著病毒的細胞嗜性[7,8]。
目前,檢測鴨坦布蘇病毒的實驗室方法主要有病毒分離鑒定、血清學檢測、分子生物學檢測等。病毒分離鑒定費時費力,不利于快速檢測;血清學檢測包括有瓊脂擴散試驗、中和試驗、間接免疫熒光等,整體存在敏感性低、特異性弱、操作較困難,不適應于臨床快速診斷等缺點;分子生物學檢測,熒光探針技術具有特異性強、敏感性高、無毒害、可數(shù)據(jù)化,同時操作簡便、快速、應用廣泛,儼然成為主流核酸檢測技術。因此,本研究基于熒光探針技術,擬建立一種特異、敏感、穩(wěn)定的鴨坦布蘇病毒核酸檢測方法,以推進DTMUV 的早期、快速診斷,為養(yǎng)禽業(yè)的健康發(fā)展增添技術支撐。
1)樣品及來源。DTMUV 靶基因質(zhì)粒pUC57-DTMUV-E,委托華大基因合成;DTMUV WF-100 株,購自齊魯動物保健品有限公司;DTMUV HB 株,購自瑞普保定生物藥業(yè)有限公司;DTMUV FX2010-108P 株、鴨瘟病毒(DVEV)和新城疫-I 系(NDV),購自吉林正業(yè)生物制品股份有限公司;番鴨呼腸孤CA 株(MDRV),購自青島易邦生物工程有限公司;雞傳染性法氏囊B87 株(IBD)、雞傳染性喉氣管炎(ILTV)和禽流感-H7 亞型(AIV-H7),購自哈爾濱維科生物技術有限公司;健康鴨組織,購自大型生活超市。
2)主要試劑和儀器。核酸提取試劑盒(柱膜法),由鄭州中道生物技術有限公司生產(chǎn);5× Neoscript RT Premix-UNG(ProbeqRT-PCR),購自珠海寶銳生物科技有限公司;Gentier 48E 實時熒光定量PCR 檢測系統(tǒng),購自西安天隆科技有限公司。
1)引物、探針設計與合成?;贜CBI 收錄DTMUV E 基因序列(登陸號KY626659.1),利用DNAman 軟件分析比對E 基因的相對保守區(qū)域,再結合軟件BD 8.0 設計引物和探針(見表1),同步對應的靶序列為靶基因;委托華大基因合成引物、探針、靶基因。
表1 DTMUV引物探針信息
2)鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法的建立。以鴨坦布蘇病毒疫苗WF-100 株為樣品,按照核酸提取試劑盒(柱膜法)提取核酸作為陽性核酸模板;對合成質(zhì)粒pUC57-DTMUV-E 測定濃度,并用TE 緩沖液稀釋至107copies/μ L 作為陽性質(zhì)粒模板;以核酸模板和質(zhì)粒模板的CT 值最小為原則,對反應程序、引物濃度、探針濃度等條件,采用矩陣法摸索,優(yōu)化調(diào)試以建立鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法。
3)特異性驗證。對DTMUV(WF-100 株、FX2010-108 株、HB株)、DVEV、NDV、MDRV、IBD、ILTV、AIV-H7、健康鴨組織等10 種樣品,按照核酸提取試劑盒(柱膜法)提取核酸作為特異性驗證核酸模板;使用建立的鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法,對特異性驗證核酸模板進行特異性檢測驗證。
4)敏感性驗證。標準曲線的建立:將合成質(zhì)粒pUC57-DTMUV-E 用TE 緩沖液10 倍連續(xù)梯度稀釋,制備107~101copies/μ L 7 個梯度標準濃度模板,同時設立TE 緩沖液為空白對照。
敏感性驗證:使用建立的鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法對標準曲線7 個梯度質(zhì)粒模板檢測,分析該方法敏感性情況。并繪制標準曲線,分析線性關系。
5)重復性驗證。使用建立的鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法,對標準曲線7 個梯度質(zhì)粒模板,進行3 次重復檢測。分別統(tǒng)計分析各梯度的CT 值平均值、標準差(SD)和變異系數(shù)(CV,%),驗證所建立方法的重復性。
本研究經(jīng)過一系列以鴨坦布蘇病毒疫苗WF-100 株陽性核酸和合成基因的陽性質(zhì)粒為模板,對反應程序、引物濃度、探針濃度等條件優(yōu)化調(diào)試。最終確定鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法的引物終濃度為500nM,探針終濃度為300nM;反應體系為25μ L,其中模板添加量為5μ L;反應程序為:45℃/15min;95℃/30s;94℃/10s,60℃/30s,40 個循環(huán)。
采用鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法分別對DVEV、NDV、MDRV、IBD、ILTV、AIV-H7、健康鴨組織等提取核酸樣品進行檢測,結果顯示均為陰性,而對DTMUV 的WF-100 株、FX2010-108 株、HB 株三種疫苗的提取核酸樣品檢測結果均為陽性。試驗結果顯示該檢測方法與常見禽類病毒核酸無交叉反應,特異性為100%(圖1)。
圖1 qRT-PCR 檢測DTMUV 特異性驗證擴增曲線
DTMUV 陽性質(zhì)粒pUC57-DTMUV-E 用TE 緩沖液10 倍連續(xù)梯度稀釋,制備107~101copies/μ L 的7 個梯度標準濃度,模板檢測結果顯示,鴨坦布蘇病毒熒光RT-PCR 核酸檢測方法的敏感性10copies/μ L(見圖2)。根據(jù)以陽性質(zhì)粒濃度的對數(shù)為X 軸,以Ct值為Y 軸,繪制回歸方程,可得到DTMUV qRT-PCR 標準曲線(圖3),計算分析相關系數(shù)R2=0.9995,回歸方程式y(tǒng)=-3.2871x+40.541,擴增效率為99.0%。說明該方法擴增效率高,梯度線性關系良好。
圖2 qRT-PCR 檢測DTMUV 敏感性驗證試驗擴增曲線
圖3 qRT-PCR 標準曲線
經(jīng)過對DTMUV 標準曲線7 個梯度質(zhì)粒模板(107~101copies/μ L)的三重復檢驗,計算各梯度平均值、標準差(SD)和變異系數(shù)(CV,%),結果顯示,該方法各梯度CV 值在0.07%~0.65%區(qū)間,整體小于0.5%(見表2)。說明該方法重復性良好,多次檢測數(shù)據(jù)波動小。
表2 qRT-PCR重復性試驗結果
鴨坦布蘇病毒最早發(fā)現(xiàn)于東南亞地區(qū)的馬來西亞,近年來在東南亞的泰國、馬來西亞等地區(qū)仍比較流行[9]。從地理傳播路線是東南亞至我國東南部,并沿海向北至山東等地。我國與東盟之間的經(jīng)貿(mào)往來正在迅速增長,也暗示著鴨坦布蘇病毒可能會在疫情傳播中增強,需要我們加強關注。
本研究針對鴨坦布蘇病毒E 基因的保守片段設計特異性引物和探針,建立了一種基于熒光探針RT-PCR 技術的核酸檢測方法,并對該方法的特異性、敏感性、標準曲線和重復性等進行了充分的分析和驗證。結果表明,該方法特異性100%,與家禽常見的新城疫病毒、番鴨呼腸孤病毒、鴨瘟病毒、傳染性腦脊髓炎病毒、傳染性法氏囊病毒、傳染性喉氣管炎病毒、禽流感病毒H7 亞型等均無交叉反應。檢測敏感性為10copies/μ L;文獻顯示YAN L等[10]采用的熒光探針法建立的坦布蘇病毒敏感性為50copies/μ L,王巧萍等[11]建立的熒光定量RT-PCR 檢測方法敏感性為3× 102copies/μ L;對比可見,本法的敏感性優(yōu)異。同時在曲線的擴增效率為99.0%,標準曲線相關系數(shù)為0.9995,且各質(zhì)粒梯度的重復性CV 值在0.07%~0.65%間,均小于1%,適宜于病原核酸的定量檢測分析。
綜上所述,本研究針對DTMUV 的E 基因保守序列,基于熒光探針RT-PCR 技術建立的核酸檢測方法,在特異性、敏感性、重復性等方面性能良好,可為DMTUV 的臨床診斷和流行性病學調(diào)查提供一種技術支撐。