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      一種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針及檢測方法

      文檔序號:494024閱讀:343來源:國知局
      一種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針及檢測方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針,其特征在于,所述分子信標探針的堿基序列為:BeaconSP:5’-FAM- CTGCA TATTGGAAACGATAGCTAAT TGCAG -DABCAL-3’;所述探針的5’端用FAM標記,3’端用DABCAL標記,熒光基團激發(fā)波長495nm,檢測波長520nm。本發(fā)明的分子信標探針信號強度高,并且特異性高,可以有效、快速地檢測肺炎鏈球菌。本發(fā)明還公開了一種快速檢測肺炎鏈球菌的試劑盒及檢測方法。
      【專利說明】一種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針及檢測方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于分子生物學領(lǐng)域,特別涉及一種分子信標探針和試劑盒,通過使用熒 光原位雜交的手段,檢測樣品中少量的肺炎鏈球菌。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 肺炎鏈球菌是臨床上重要的致病菌,2012年WHO數(shù)據(jù)顯示:全球每年由肺炎鏈球 菌感染引起的死亡病例達210萬,其中100萬以上是5歲以下兒童。據(jù)統(tǒng)計,中國53%的 肺炎鏈球菌可引起兒童的社區(qū)獲得性肺炎,7% -9%的肺炎鏈球菌感染會引起細菌性腦膜 炎。此外,中國是肺炎鏈球菌引起感染病例最多的國家之一,占全球病例的12%,也是5歲 以下兒童肺炎鏈球菌感染引起死亡病例數(shù)最多的國家之一。為有效控制肺炎鏈球菌感染的 傳播,以及降低疾病造成的危害,建立準確,快速的檢測方法是首要任務。
      [0003] 目前臨床上檢測肺炎鏈球菌常用的方法有細菌培養(yǎng)法、乳膠凝集法和PCR法。其 中細菌培養(yǎng)法是檢測肺炎鏈球菌的金標準,但(1)抗生素的廣泛使用要以使其分離率大大 降低;(2)非侵襲性疾病不伴有菌血癥,血液培養(yǎng)難有陽性結(jié)果;(3)因為肺炎鏈球菌常在 上呼吸道定植,呼吸道標本的細菌培養(yǎng)結(jié)果會受到干擾。深部呼吸道標本的細菌培養(yǎng)可以 確診,去需要侵入性操作,如肺穿刺等,通常令患兒的家長難以接受。此外該方法需要二氧 化碳培養(yǎng)箱和脫纖維羊血培養(yǎng)基,并且需要16-18小時才能看到檢測結(jié)果,檢測成本高、檢 測周期長。乳膠凝集法原理是利用肺炎鏈球菌莢膜的抗原性,用覆蓋了所有肺炎鏈球菌血 清型的抗體來致敏乳膠顆粒。有肺炎鏈球菌存在時,其莢膜上的抗原和乳膠顆粒上的抗體 可發(fā)生抗原抗體反應,產(chǎn)生肉眼可見的乳膠顆粒凝集現(xiàn)象。此法可以快速鑒定肺炎鏈球菌。 乳膠凝集法的局限性在于如果檢測的細菌數(shù)量較少,會出現(xiàn)假陰性結(jié)果,需要傳以獲得足 夠量的菌;此外有些C群鏈球菌可能發(fā)生假陽性反應。利用PCR方法可在短時間內(nèi)使特定 的核酸序列拷貝數(shù)幾何級數(shù)增加,有很高的靈敏度和特異性,但缺點是假陽性率高,另一方 面,患者分泌物中有往往含有抑制PCR反應的成分,這又會導致假陰性的出現(xiàn),這兩方面的 缺點限制了 PCR檢測的臨床應用。目前,已有用熒光原位雜交(FISH)檢測肺炎鏈球菌的報 道,但均采用的是線形探針,該方法的缺點是,雜交完成后,必須用嚴格的洗滌條件來除去 未雜交的探針,而且經(jīng)常會因為探針清洗不完全而造成假陽性。由此可見,肺炎鏈球菌感染 的臨床診斷,急需更簡潔、靈敏的檢測方法。
      [0004] 分子信標探針(Molecular beacon probe),具有靈敏度高、特異性強、只有和革巴序 列雜交上了才會發(fā)出熒光等優(yōu)點,被應用于熒光原位雜交。本發(fā)明通過對大量肺炎鏈球菌 菌株的16S rRNA序列進行比對,挑選肺炎鏈球菌的特異性序列,設計、合成分子信標探針, 建立穩(wěn)定的分子信標原位雜交反應體系,克服了肺炎鏈球菌當前臨床檢測的諸多問題,為 肺炎鏈球菌感染的診斷、預防和控制提供新的檢測方法。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種分子信標探針,通過熒光原位雜交的手段,建立一種 快速、靈敏、特異性地檢測樣品中肺炎鏈球菌的方法。
      [0006] -種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針,其特征在于,所述分子信標探針的堿 基序列為:
      [0007] Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3' ;
      [0008] 所述探針的5'端用FAM標記,3'端用DABCAL標記,熒光基團激發(fā)波長495nm,檢 測波長520nm。
      [0009] 進一步地,所述分子信標濃度為IOng/ μ L。
      [0010] 本發(fā)明還提供了一種快速檢測肺炎鏈球菌的試劑盒,其特征在于,所述試劑盒包 括:
      [0011] (1)裂解液:1% TritonX-100, 2% NaOH,50mM Tris-HCl (pH 7. 5)
      [0012] (2)雜交液:10% (w/v)硫酸葡聚糖,IOmM NaCl,20% (v/v)甲酰胺,0· 1% (w/v) 焦磷酸鈉,0.2% (w/v)聚乙烯基吡咯烷酮,0.2% (w/v)聚蔗糖,5mM Na2EDTA,0.1% (v/v) TritonX-100, 50mM Tris-HCl (pH 7· 5),IOng/ μ L 分子信標,其堿基序列為:
      [0013] Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3' ;
      [0014] (3)終止液:1 %稀硫酸
      [0015] (4)洗滌液:5mM Tris,15mM NaCl,0. 1% (v/v)Triton X-100, pH 值為 10。
      [0016] 本發(fā)明最后提供了一種上述試劑盒快速檢測肺炎鏈球菌的方法,其特征在于包括 如下步驟:
      [0017] (1)吸取10 μ L樣品滴在載玻片上,雜交爐加熱至52°C風干;
      [0018] (2)在風干的樣品上加入10 μ L裂解液,雜交爐加熱至52°C風干,浸入無水乙醇 中,浸泡5分鐘;
      [0019] (3)待乙醇完全揮發(fā)后,加入IOyL含Beacon探針的雜交液,52°C雜交10分鐘;
      [0020] (4)終止液侵泡1分鐘,終止反應;
      [0021] (5)滴加封片劑后,用熒光顯微鏡鏡檢,用20 X物鏡掃視和計數(shù),用60或100X物 鏡觀察細菌形態(tài)。
      [0022] 本發(fā)明的技術(shù)要點或原理:突光原位雜交(Flourescence in situ Hybridization,F(xiàn)ISH)是一種應用標記有熒光物質(zhì)的探針,通過雜交的方法來檢測細胞或 組織內(nèi)特異性DNA或RNA的方法;分子信標探針是一種具有獨特"發(fā)夾"空間結(jié)構(gòu)的探針,在 未與靶序列結(jié)合時,分子信標呈"發(fā)夾"結(jié)構(gòu),有一環(huán)序列(loop)和一莖序列(stem),其中 環(huán)序列是與靶位點互補的堿基序列,而莖序列是與靶位點無關(guān)的互補序列;在探針的兩端 分別標記有熒光基團和熒光猝滅基團,當探針處于發(fā)卡結(jié)構(gòu)時,熒光基團和猝滅基團相鄰, 產(chǎn)生能量共振轉(zhuǎn)移效應,使得熒光基團被猝滅,不能產(chǎn)生熒光信號,而當探針與靶位點結(jié)合 時,發(fā)夾結(jié)構(gòu)被打開,熒光基團和猝滅基團分開,產(chǎn)生熒光信號,通過熒光顯微鏡可以檢測 到該突光信號。
      [0023] 本發(fā)明通過比對多個肺炎鏈球菌菌株的16S rRNA序列,篩選出1條肺炎鏈球菌特 有的靶序列。根據(jù)該靶序列,人工合成分子信標探針,其堿基組成為:
      [0024] Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3'
      [0025] 探針的5'端用FAM標記,3'端用DABCAL標記,熒光基團激發(fā)波長495nm,檢測波 長 520nm。
      [0026] 本發(fā)明通過大量實驗,確定熒光原位雜交的最佳溫度為52°C,甲酰胺最佳濃度為 20%,分子信標最佳濃度為IOng/ μ L。
      [0027] 本發(fā)明分子信標探針5'端的熒光標記,包括但不限于FITC、FAM或Cy3等等,3'端 的熒光猝滅標記,包括但不限于DABCYL、BDH或TANRA等,熒光基團或熒光猝滅基團可以根 據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進行添加。
      [0028] 本發(fā)明的分子信標探針能夠用于檢測的樣本范圍廣泛,包括但不限于,痰、咽拭 子、胃灌洗液、支氣管灌洗液、活體組織、吸引物、咳出物、體液(脊髓、胸腹水、心包液等)、 血液、膿液、骨髓、尿液、組織切片、食物樣本、來自土壤、空氣和水的樣本,以及它們的培養(yǎng) 物。這些樣本經(jīng)相應處理后,原則上是只要保持細胞形態(tài)完整并且靶核酸未被破壞,均可使 用本發(fā)明的分子信標探針檢測。這些樣本的處理方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的,例如:
      [0029] 痰:痰液涂片法;
      [0030] 膿液:同痰液涂片法;
      [0031] 病灶組織:先用組織研磨器磨碎后再行涂片;
      [0032] 尿液:留全量夜尿,靜置4?5h后,棄上清液,取沉淀部分尿液10ml,3000rpm,離 心30min,取沉淀物涂片;
      [0033] 胸、腹水標本:參照尿液涂片法;
      [0034] 腦脊液:無菌操作收集腦脊液,放置冰箱或室溫24h,待薄膜形成后涂片。也可將 腦脊液離心沉淀,3000rpm,離心30min,棄上清液,取沉淀物涂片。
      [0035] 本發(fā)明的分子信標探針信號強度高,并且特異性高,可以有效、快速地檢測肺炎鏈 球菌。

      【具體實施方式】
      [0036] 下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述,但下列實施例僅用于說明 本發(fā)明,而不應視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造 商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn) 品。
      [0037] 實施例1 :分子信標探針及寡聚核苷酸序列的設計與合成
      [0038] 選擇出能特異性地檢測肺炎鏈球菌的靶序列,在該段靶序列上設計與其完全互補 的分子信標探針:
      [0039] Beacon SP(5, -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3,)
      [0040] 該分子信標是由堿基組成的頸環(huán)結(jié)構(gòu)的特異序列,其中5,端用FAM標記,3,端用 DABCTL標記,熒光基團要求激發(fā)波長495nm,檢測波長520nm ;人工設計合成分子信標及與 其完全互補的寡核苷酸(5' -AGGTCCGGGTTCTCTCGGAT-3')。通過對分子信標和寡聚核苷酸 做熱變性曲線實驗,確定熒光原位雜交的最佳反應溫度為52°C,去離子甲酰胺的最佳濃度 為 20%。
      [0041] 實施例2 :三種方法檢測痰樣本的對比試驗
      [0042] A、培養(yǎng)法檢測
      [0043] 將痰液樣本放入CO2培養(yǎng)箱,37°C培養(yǎng)4小時,震蕩10-20秒,取40 μ L液體轉(zhuǎn)種 于5%脫纖維羊血培養(yǎng)皿上。為了提高肺炎鏈球菌培養(yǎng)的陽性率,抑制雜菌,可以在培養(yǎng)基 中加入終濃度為5mg/L的慶大霉素,37°C培養(yǎng)過夜。平板上的菌落應該有草綠色的溶血環(huán), 邊緣整齊,呈臍窩狀。
      [0044] B、PCR 法檢測
      [0045] 用細菌基因組DNA提取試劑盒(HYQ)提取痰液中的細菌DNA,肺炎鏈球菌特異性引 物,熒光定量PCR檢測。以無菌水為陰性對照,CT值比陰性對照小10及以上的視為陽性。
      [0046] C、分子信標探針FISH檢測
      [0047] 檢測試劑盒包括:
      [0048] (1)裂解液:1% TritonX-100, 2% NaOH,50mM Tris-HCl (pH 7. 5)
      [0049] (2)雜交液:10% (w/v)硫酸葡聚糖,IOmM NaCl,20% (v/v)甲酰胺,0· 1% (w/v) 焦磷酸鈉,0.2% (w/v)聚乙烯基吡咯烷酮,0.2% (w/v)聚蔗糖,5mM Na2EDTA,0.1% (v/v) TritonX-100, 50mM Tris-HCl (pH 7· 5),IOng/ μ L 分子信標,其堿基序列為:
      [0050] Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3' ;
      [0051] (3)終止液:1 稀硫酸
      [0052] (4)洗滌液:5mM Tris,15mM NaCl,0. 1% (v/v)Triton X-100, pH 值為 10。
      [0053] 檢測方法:
      [0054] (I)吸取10 μ L樣品滴在載玻片上,雜交爐加熱至52°C風干;
      [0055] (2)在風干的樣品上加入10 μ L裂解液,雜交爐加熱至52°C風干,浸入無水乙醇 中,浸泡5分鐘;
      [0056] (3)待乙醇完全揮發(fā)后,加入10μ L含Beacon探針的雜交液,52°C雜交10分鐘;
      [0057] (4)終止液侵泡1分鐘,終止反應;
      [0058] (5)滴加封片劑后,用熒光顯微鏡鏡檢,用20 X物鏡掃視和計數(shù),用60或100X物 鏡觀察細菌形態(tài)。
      [0059] 在暗色背景中,肺炎鏈球菌發(fā)出綠色熒光。
      [0060] 結(jié)果判定方法:
      [0061] 肺炎鏈球菌陰性:連續(xù)觀察50個不同視野,未發(fā)現(xiàn)肺炎鏈球菌。
      [0062] 肺炎鏈球菌陽性(報告細菌數(shù)):1-9條/50視野。
      [0063] 肺炎鏈球菌陽性(1+) :10-99條/50視野。
      [0064] 肺炎鏈球菌陽性(2+) : 1-9條每視野。
      [0065] 肺炎鏈球菌陽性(3+) :10-99條每視野。
      [0066] 肺炎鏈球菌陽性(+) :>100條每視野。
      [0067] D、三種檢測方法的結(jié)果及分析
      [0068] 采用培養(yǎng)法、PCR法、分子信標探針FISH法三種方法對145份病人痰液樣本的進 行檢測(將145份病人痰液樣本的檢測結(jié)果分為8種情形),檢測結(jié)果如表一所示:
      [0069] 表一:三種方法檢測的結(jié)果
      [0070]

      【權(quán)利要求】
      1. 一種快速檢測肺炎鏈球菌的分子信標探針,其特征在于,所述分子信標探針的堿基 序列為: Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3' ; 所述探針的5'端用FAM標記,3'端用DABCAL標記,熒光基團激發(fā)波長495nm,檢測波 長 520nm。
      2. 如權(quán)利要求1所述的分子信標探針,其特征在于,所述分子信標濃度為IOng/y L。
      3. -種快速檢測肺炎鏈球菌的試劑盒,其特征在于,所述試劑盒包括: (1)裂解液TritonX-100, 2% NaOH,50mM Tris-HCl (pH7. 5) ⑵雜交液:1〇% (w/v)硫酸葡聚糖,IOmM NaCl,20% (v/v)甲酰胺,0.1% (w/v)焦 磷酸鈉,0.2 % (w/v)聚乙烯基吡咯烷酮,0.2 % (w/v)聚蔗糖,5mM Na2EDTA, 0.1 % (v/v) TritonX-100, 50mM Tris-HCl (pH7. 5),IOng/ ii L分子信標探針,所述分子信標探針的堿基 序列為: Beacon SP :5' -FAM-CTGCATATTGGAAACGATAGCTAATTGCAG-DABCAL-3' ; (3) 終止液:1 %稀硫酸; (4) 洗滌液:5mM Tris,15mM NaCl,0. 1% (v/v)Triton X-100,pH 值為 10。
      4. 一種利用權(quán)利要求3所述試劑盒快速檢測肺炎鏈球菌的方法,其特征在于包括如下 步驟: (1) 吸取10 U L樣品滴在載玻片上,自然風干; (2) 在風干的樣品上加入10 y L裂解液,待其自然風干后,浸入無水乙醇中,浸泡5分 鐘; (3) 在樣品上加入10 y L雜交液,置于雜交爐中52°C雜交10分鐘; (4) 用終止液侵泡1分鐘,終止反應; (5) 滴加封片劑后,用熒光顯微鏡鏡檢,用20 X物鏡掃視和計數(shù),用60或100 X物鏡觀 察細菌形態(tài)。
      【文檔編號】C12R1/46GK104313174SQ201410635300
      【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
      【發(fā)明者】方華成, 洪冉, 易春, 劉振世 申請人:方華成
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