多重实时 PCR 检测高危型人乳头瘤病毒基因型:高效精准的 HPV 筛查新利器

【字体: 时间:2025年03月09日 来源:Infectious Agents and Cancer 3.1

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  研究人员开发多重实时 PCR 检测人乳头瘤病毒(HPV)15 种基因型,灵敏度 98%、特异性 100%,助力 HPV 筛查。

  宫颈癌,这个 “女性健康杀手”,长期以来在全球范围内尤其是医疗资源匮乏的欠发达地区肆虐。据了解,约 70% 的宫颈癌都和人乳头瘤病毒(Human Papillomavirus,HPV)的 16 型和 18 型感染脱不了干系。HPV 就像个 “隐形的敌人”,在全球范围内广泛传播,截至目前,已发现 225 种 HPV 类型,其中 12 种高危型和 3 种可能的高危型是导致恶性病变的 “罪魁祸首”。虽然 HPV 疫苗和筛查项目在一定程度上控制了病情,但受限于高昂的成本、复杂的操作流程,以及部分地区疫苗接种和筛查的普及度低,宫颈癌依旧是公共卫生领域的重大难题。因此,寻找一种高效、低成本的 HPV 检测方法迫在眉睫。
在此背景下,伊朗医科大学(Iran University of Medical Sciences)细胞与分子研究中心以及医学系生物技术部门的研究人员挺身而出,开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种多重实时聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)检测方法,以快速、准确地识别 15 种高危和可能高危的 HPV 基因型。研究成果发表在《Infectious Agents and Cancer》杂志上,为 HPV 的筛查和防治带来了新的曙光。

为了实现这一目标,研究人员采用了多种关键技术方法。首先,样本来自伊朗德黑兰医学诊断实验室的拭子标本,提取 DNA 后,用商业试剂盒进行 HPV 基因分型。接着,从 NCBI 数据库获取相关基因序列,用 Allele ID 软件设计引物和探针,针对不同基因型分别设计特异性或通用的引物和探针,并标记不同荧光基团。之后,通过单重 PCR 优化引物和探针浓度、退火温度;在此基础上进行多重 PCR,评估检测性能。同时,用多种潜在干扰样本评估分析特异性,通过制备系列稀释样本确定分析灵敏度(检测限,Limit of Detection,LOD),最后用商业试剂盒对比检测临床样本,计算临床灵敏度和特异性。

研究结果如下:

  • 优化结果:在对引物和探针浓度进行优化时发现,当正向和反向引物浓度为 3pM、探针浓度为 1pM 时,平均循环阈值(Cycle Threshold,Ct)值最低;而在测试不同退火温度后,确定 60°C 为最佳退火温度,此时扩增效果最佳。
  • 多重 PCR 性能:将优化后的条件应用于多重 PCR,结果显示其与单重 PCR 结果基本一致。不过,由于引物间存在竞争,多重 PCR 的灵敏度略有下降,Ct 值稍高。最终确定多重 PCR 的优化条件为引物 3pM、探针 1pM、退火温度 60°C。
  • 分析特异性:经过计算机模拟分析(in silico analysis)和体外实验验证,该检测方法对包括常见低风险基因型 HPV 6 和 11、腺病毒 2、单纯疱疹病毒、HIV、HBV、HCV 等在内的多种潜在干扰样本均无交叉反应,展现出良好的特异性。
  • 分析灵敏度:通过对各 HPV 基因型进行系列稀释并检测,发现该方法的检测限为 10 copies/μL,即在此浓度下,能保证 95% 以上的重复测试产生阳性结果。
  • 临床灵敏度和特异性:研究人员对 190 份 DNA 样本(150 份 HPV 阳性、40 份 HPV 阴性)进行检测,新开发的实时 PCR 方法与商业试剂盒的检测结果高度一致(kappa = 0.9884)。其临床特异性达到 100%,临床灵敏度为 98%,仅 2 例结果存在差异,且均与 HPV 59 和 HPV 68 相关。

在研究结论和讨论部分,该多重实时 PCR 检测方法展现出诸多优势。它能够在一次反应中同时检测 15 种高危和可能高危的 HPV 基因型,大大提高了检测效率,降低了检测成本。与传统检测方法相比,这种方法灵敏度高、特异性强,即使在资源有限的环境下也能准确检测 HPV 感染。不过,研究也存在一定局限性,例如仅能特异性检测 HPV 16 和 18 型,其余 13 种菌株未进一步区分,且样本量受限,缺乏患者信息和长期随访数据。

总体而言,这项研究开发的多重实时 PCR 检测方法为 HPV 筛查提供了一种高效、经济且准确的工具。它能够帮助医疗工作者更及时、精准地发现 HPV 感染,对宫颈癌等 HPV 相关疾病的早期诊断和防治具有重要意义,有望在全球范围内推动 HPV 防控工作的进一步发展。未来,期待更多研究能够扩大样本量,补充详细的患者信息,深入探究 HPV 基因型与病变发展之间的关系,为女性健康保驾护航。
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