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霍乱弧菌实时PCR快速检测方法的建立

食品毒素/微生物检测

  • 霍乱弧菌实时PCR快速检测方法的建立

    摘要:实时PCR检测霍乱弧菌的快速方法,应用于霍乱监测。

    总结:弧菌属广泛分布于自然界,尤其水中为多,有100多种,主要致病为霍乱弧菌和副溶血弧菌。前者引起霍乱,后者引起食物中毒。霍乱为甲类传染病,以传播快,发病急,流行面广而备受重视。如何及时控制霍乱的发生,早发现、早诊断是关键。目前霍乱弧菌检测仍以传统培养法为主,其操作繁琐,耗时长。随着分子生物学技术的发展,人们采用PCR技术应用于细菌的快速诊断。然而传统PCR技术易污染,造成检测失败。自1995年美国PE公司提出实时PCR检测原理后,实时PCR以其快速、定量、无需后电泳、无交叉污染等突出优点而被广泛采用[1]。本文采用探针技术建立霍乱弧菌的实时PCR方法,并用于霍乱的快速诊断,现将结果报告如下。
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    第1楼2014/07/02

    1 材料和方法
    1.1 菌株 12种细菌共100株细菌。包括1株沙门氏菌、1株志贺氏菌、1株大肠杆菌、1株金黄色葡萄球菌、1株蜡样芽胞杆菌、1株李斯特氏菌、1株溶藻弧菌、1株河弧菌、1株创伤弧菌、1株变形杆菌、40株副溶血弧菌和50株霍乱弧菌。霍乱弧菌的分离鉴定和肠毒素实验按照《霍乱防治手册》操作。其他11种细菌的分离和鉴定均按照中华人民共和国颁布的《食品微生物学》国家检验标准操作。
    1.2 菌样模板提取 (1)DNA提取:菌株经LB增菌培养过夜后,菌体用500ul TE buffer 悬浮,加入终浓度为50ug/ul溶菌酶,37℃作用1小时,然后再加入终浓度为1% SDS 和0.2ug/ul的蛋白酶K,55℃作用1小时后,用酚-氯仿抽提DNA。(2)取1ml菌液,离心沉淀,制备菌悬液,煮液,取上清液5ul即可用于实时PCR反映。
    1.3 样品模板DNA提取 (1)大便、呕吐物标本:用生理盐水悬浮,煮沸,10000rpm离心2min,取5ul上清液即可用于实时PCR反映。(2)食品样品:用碱性蛋白胨水增菌6-8小时后,取1ml菌液富集,煮沸,再取5ul上清液即可用于实时PCR反映。上述方法不需酚-氯仿抽提,快速简便有效,适于大批样品的模板提取。
    1.4 霍乱弧菌检测体系的建立
    1.4.1 引物和探针设计 根据GenBank公布的霍乱弧菌肠毒素基因(xtxA)的序列并比较分析,自行设计一对引物和探针,扩增片段为80bp。引物和探针均由AB(applied biosystems)公司合成。
    1.4.2 PCR反应条件 反应总体积为25ul,内含5ul模板,2.5ul 10×PCR缓冲液,1.5mmolMgCl2,0.25mmol/L dNTP,1UTaq酶,25pmol引物,25pmol探针。实时PCR反应参数为:94℃预变性5min,40个循环中94℃变性45S,62℃退火1min,72℃延伸1min。采用ABI7500实时PCR扩增仪退火阶段检测荧光。
    1.4.3 特异性检测 以沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌、蜡样芽胞杆菌、李斯特氏菌、溶藻弧菌、河弧菌、创伤弧菌和副溶血弧菌的DNA作对照,对霍乱弧菌进行ctxA实时PCR扩增。
    1.4.4 灵敏度分析 选一株小川型霍乱弧菌(编号为 V32)作为灵敏度分析的代表株。包括DNA灵敏度分析和菌液灵敏度分析。DNA灵敏度分析按常规DNA方法提取模板DNA。用eppendorf biophotometer核酸蛋白测定仪测DNA浓度,然后进行5倍稀释,每个稀释度取1ul用于实时PCR反应,菌液灵敏度分析为V32菌株经碱性蛋白胨水(APW)增菌过夜后,进行10倍稀释,工作10个稀释度,然后依次取10个稀释度的1ml菌液进行实时PCR反应。同时相对应的按中华人民共和国颁布的《食品微生物检验标准》做细菌总数计数。[2]

    1 结果

    2.1特异性分析 12种细菌经实时PCR检测,只有霍乱弧菌肠毒素试验阳性的霍乱弧菌有荧光信号,其他细菌无荧光信号。见表1

    1霍乱弧菌实时PCR特异性分析



    细菌

    试验用菌株

    肠毒素

    实时PCR阳性数



    大肠杆菌

    1



    蜡样芽胞杆菌

    1



    单增李斯特氏菌

    1



    志贺氏菌

    1



    沙门氏菌

    1



    金黄色葡萄球菌

    1



    变形杆菌

    1



    河弧菌

    1



    创伤弧菌

    1



    溶藻弧菌

    1



    副溶血弧菌

    40



    霍乱弧菌

    5



    霍乱弧菌

    45

    45



    2.2灵敏度结果霍乱弧菌DNA灵敏度为102.4fg/ul,菌液灵敏度为3cfu/PCR反应体系,对原始样品而言,菌液灵敏度为32cfu/ml。见过见表23

    2霍乱弧菌实时PCR检测体系DNA灵敏度



    DNA


    200ng


    40ng


    8ng


    1.6ng


    320pg


    64 pg


    12.8 pg


    2.56 pg


    512fg


    102.4fg


    20.48fg


    循环数


    15.1


    18.2


    20.4


    21.6


    24.3


    26.1


    28


    30.9


    34.5


    36.2


    阴性


    3霍乱弧菌实时PCR检测体系菌液灵敏度



    Cfu/ml


    3.2×108


    3.2×107


    3.2×106


    3.2×105


    3.2×104


    3.2×103


    3.2×102


    32


    3


    0


    Cfu/PCR reaction


    3.2×107


    3.2×106


    3.2×105


    3.2×104


    3.2×103


    3.2×102


    32


    3


    0


    0


    循环数


    9.7


    16.9


    18.5


    22.6


    27.2


    31


    33


    37.4


    阴性


    阴性




    3讨论

    本文建立了实时PCR检测霍乱弧菌的方法。研究表明:(1)此方法灵敏度高,每毫克或每毫升样品含32个细菌,即可检出。(2)特异性强,与对照组11种细菌无交叉反应。(3)操作简单,结果观察直观明了,可一次检测96份标本(含阴、阳性对照)。(4)适用于霍乱弧菌的快速诊断和大量样品的检测。检测大便标本仅需2h检测时间,检测海产品标本仅需1天时间。在单一实时PCR研究的基础上,最终实现多重时PCR同时诊断10种食源性致病菌,满足常见食源性疾病的快速诊断的要求。

    霍乱作为甲类传染病,一直受到各级政府的重视,腹泻病人和外环境的霍乱监测是霍乱防治的重点。外环境监测包括水和海产品检测。由于水和海产品中含大量弧菌,采用传统方法往往需花很多时间用于霍乱弧菌和其他弧菌的区别,耗时耗力,因此需采用简便快速的检测技术达到快速筛选的目的,荧光PCR技术以其灵敏、操作简单、不需后电泳的特点满足了快速检测的需要。而且编码霍乱肠毒素A亚单位的基因(ctxA)是O1群霍乱弧菌和O139群霍乱弧菌的一个最重要的毒力因子。

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  • 会师楼

    第2楼2014/07/02

    结论:实时PCR检测体系快速、灵敏度高、特异性强,可用于霍乱的快速诊断,为霍乱的分子流行病学调查提供新的检测手段。
    参考文献:
    [1].Blackstone GM,Nordstrom JL. Detection of pathogenic Vibrio parahaemolyticus in oyster enrichements by real-time PCR[J].Journal of Microbiological Methods,2003,53:149-155
    [2]Chen shu,Yee Arlene. The evaluation of a fluorogenic polymerase chain reaction assay for the detection of Salmonella species in food commodities[J].International Journal of food Microbiology,1997,35:239-250.

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