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研究人员为监测鼠类和鼩鼱携带的微小核糖核酸病毒(Picornaviruses),开发了多重 TaqMan 探针实时定量 PCR(qPCR)检测方法,该方法灵敏度高、特异性强,有助于防控相关人畜共患病。
在神秘的微生物世界里,微小核糖核酸病毒(Picornaviruses)一直是人类和动物健康的潜在威胁。这类病毒家族庞大,截至 2024 年 3 月,家族内已有 159 个成员,分属于 68 个属 ,很多都具备跨物种传播的能力,能在人类和各种动物之间肆意传播,严重影响健康。
鼠类和鼩鼱看似毫不起眼,实则是超过 60 种人类传染病的 “帮凶”。它们悄无声息地携带病原体,通过尿液、粪便,或是借助节肢动物寄生虫传播疾病。近年来,越来越多的微小核糖核酸病毒在这些小动物身上被发现。像柯布病毒(Kobuvirus),最初在肠胃炎患者粪便中现身,之后在不同哺乳动物里都有踪迹,美国和匈牙利的鼠类粪便样本中,它的检出率分别高达 50% 和 55.5% 。帕里病毒 B(Parechovirus B ),从田鼠身上分离出来,与心肌炎、胰岛素依赖型糖尿病、格林 - 巴利综合征等疾病有关。还有玫瑰病毒 B(Rosavirus B)和亨尼病毒(Hunnivirus),是近十年新发现的病毒,虽然目前还没有人类感染的报道,但鉴于病毒跨物种传播的 “前科”,其感染人类的可能性不容小觑。
然而,目前对于这些鼠类和鼩鼱携带的微小核糖核酸病毒,我们了解得还远远不够。现有的检测方法,比如传统的单重 PCR,一次只能检测一种病毒,既耗时又费力,在面对多种病毒同时感染的情况时,更是力不从心。因此,开发一种快速、高效的检测方法迫在眉睫。
为了解决这些问题,南方医科大学公共卫生学院流行病学系的研究人员 Shunchang Fan、Minyi Zhang 等人开展了相关研究。他们成功开发出一种基于 TaqMan 探针的多重实时定量 PCR(qPCR)检测方法,能够在同一反应管内快速、同时检测出柯布病毒、帕里病毒 B、玫瑰病毒 B 和亨尼病毒。这一成果发表在《Virology Journal》上,为防控相关人畜共患病带来了新的希望。
研究人员开展这项研究,主要用到了以下几个关键技术方法:首先是引物和探针设计,针对不同病毒的保守区域设计引物和探针,并选用不同荧光染料标记以便区分。其次是构建质粒标准品,通过提取病毒 RNA、反转录、克隆等步骤获得。最后是优化反应体系,对引物和探针浓度进行调整,确定最佳反应条件,同时对临床样本进行检测验证。研究中使用的 149 份鼠类和鼩鼱粪便样本,均采集自中国南方四个地区。
研究结果如下:
- 单病毒单重实时定量 PCR 检测:为构建多重 qPCR 检测方法打基础,研究人员先为每种目标病毒建立单重 qPCR 检测方法。结果显示,设计的引物和探针效果良好,标准曲线的相关系数和扩增效率都很出色,这表明它们适合用于后续的多重 qPCR 检测。
- 多重实时定量 PCR 反应体系优化:经过对不同浓度的引物和探针进行测试,对比荧光强度和 Cq 值,确定了最佳工作浓度。引物的最佳浓度为 0.2μM,探针为 0.1μM,在此条件下,反应体系能达到最佳检测效果。
- 多重实时定量 PCR 的标准曲线和灵敏度:基于质粒标准品的稀释构建标准曲线,结果表明该方法能有效扩增目标病毒基因组序列,在 1×102 - 1×10? copies/μL 范围内呈现良好的线性关系。进一步检测发现,该方法对柯布病毒、帕里病毒 B 和玫瑰病毒 B 的检测限为 100 copies/μL,对亨尼病毒的检测限为 50 copies/μL ,比传统单重 RT - PCR 灵敏度更高。
- 多重实时定量 PCR 的特异性和重复性:实验证明,该检测方法特异性很强,引物和探针只会扩增对应的目标病毒基因组,不会出现交叉反应或非特异性扩增。同时,重复性也很好,组内和组间实验的变异系数(CV)都很低,说明检测结果稳定可靠。
- 临床样本检测:用建立好的多重 qPCR 方法检测 149 份临床样本,发现柯布病毒、玫瑰病毒 B 和亨尼病毒的检出率分别为 20.1%、33.6% 和 12.1%,帕里病毒 B 未检出。样本中病毒共感染率为 14.1%,且该方法检测结果与传统单重 PCR 和测序结果完全一致。
研究结论和讨论部分指出,这项研究成功开发的 TaqMan 探针多重 qPCR 检测方法,灵敏度高、重复性好,能同时检测鼠类和鼩鼱携带的多种微小核糖核酸病毒。这一方法不仅能高效检测病毒共感染情况,还降低了人力和物力成本。不过,更高的灵敏度也可能带来假阳性风险,所以严格遵守实验室操作规范至关重要。此外,病毒共感染可能引发基因重组,产生更具危害性的病毒株,因此加强对这些小动物的病毒监测刻不容缓。总的来说,该研究成果为监测和预防相关人畜共患病提供了重要的技术支持,对保障人类和动物健康意义重大。