・ 3()d() ・ 国际检验医学杂志2013年l1月第34卷第22期lnt J LabMed,November 2013,Vo1.34,No.22 ・综 述・ 环介导等温扩增技术用于疱疹病毒和黄病毒等检测的研究现状 李文桂△综述 (重庆医科大学附属第一医院传染病寄生虫病研究所,重庆4000l6) 关键词:环介导等温扩增技术; 疱疹病毒; 黄病毒 DOI:l0.3969/j.issn.1 673—413O.2O13.22.045 文献标识码:A 文章编号:l673 4l30 L20l3)22 3040—03 疱疹病毒和黄病毒是多种病毒性疾病的病原体。2000 年,口本科学家Notomi等 首先提出_r环介导等温扩增技术 (I AMP),利用一种具有链置换反应的DNA聚合酶和2对特 殊弓i物,对靶序列上的6个特异序列进行特异扩增,在65℃的 间通过杂交形成茎环结构.另外一条内部引物与其互补链退火 杂交后引导链置换合成反应,在扩增的DNA片段的另一端产 生了新的茎环结构,形成哑铃结构。其次任LAMP循环扩增 阶段,这种哑铃状结构的DNA为循环反应提供原料,哑铃结 构的DNA通过自我引导延伸,生成双链茎环结构,该结构为 循环反应的起始结构。最后在延伸和再循环阶段,由十内引物 等温条件下反应1 h即可将靶序列DNA扩增1o ~10 。。倍,产 生肉眼町见的白色焦磷酸镁沉淀,具有敏感性高、特异性强、简 便、快速和结果易于鉴定等优点。随后,国内外学者迅速开展 『I_.AMP技术检测疱疹病毒和黄病毒等的研究,本文拟就这 厅向的进展进行综述。 1 I AMP技术原理 杂交在茎环的环上,引物链置换合成的DNA产生 个有缺u 的茎环DNA中问媒介,在茎上附有目标序列,在茎的末端通 过外引物形成环状结构。由十内引物引导链置换延伸反应,茎 环个数逐渐增加,最后扩增产物是一系列反向重复的靶序列构 成的茎环结构和多环花椰菜结构的DNA片段混合物。 1.4产物检测 1.4.1 琼脂糖凝胶电泳 I.AMP产物是小 DNA片段的混 合物,琼脂糖凝胶电泳后呈现特异的梯状条带,经性内切 酶酶切后可出现单一的靶序列条带。 1.4.2浊度检测 Mori等”发现【.AMP反应在合成DNA 时,从dNTP析出的焦磷酸根离子(P () 。)呵与反应液中的 1.1 引物设计 Notomi等…选择l段200 bp左右的靶基因 保守区域,针对该区的6个特异序列(3 端的F3C、F2C和F1C 以及5 端的Bl、B2和B3区)设训 4条引物,即上游内部引物 (F1P)、iv游内部引物(BIP)、上游外部引物(F3)和下游外部引 物(B3)。引物设计时要保持引物的退火温度为55~65℃,F2 j B2之间相距1 2O~18O bp,F2与F3以及B2与B3之间相距 O~2()bp.F2与F1以及B2与B1之间相距4O~60 bp,从而避 免引物之问形成__级结构。其中FIP包含F1C—F2,它利用 FIC I|J F1互补自动成环进行正向扩增,BIP包含B1C—B2,它 利用B1(、 B1互补自动成环进行反向扩增。F3和B3在Bst I)NA聚合酶的作用下可分别置换F1C—F2引导合成的止向链 Mg 结合,产生大量白色的焦磷酸镁沉淀,该沉淀具有高度的 特异性,扩增完成后肉眼观察反血管底的白色沉淀即可判断是 否扩增。当模板DNA为2 l0 copy(0.01 Pg/tube)至2×10 以及Bl B2引导合成的反向链。Bst I)NA聚合酶在6O~65 C时具有解旋功能和瀑布式扩增功能,在等温条件下即可实观 copy(0.01 ng/tube)时,浊度与台成的I)NA呈线性关系,可达 钊埘合成的DNA进行实时定量检测的LI的。 1.4.3荧光检测 可jJ口用SYBR Green I、钙黄绿索和羟基萘 酚蓝(HNB)等试剂进行检测。SYBR Green I是一种荧光染 核酸亨厂增。为r提高扩增效率,Nagamine等 在FIC和F2 之间增加_r上游环状引物(F1 P),在B1C和B2之间增加r下 游环状引物(BI P)。FI P和BI P既可与内引物杂交,也可与 茎环杂交。从而加快反应速度,缩短反应时间,在3O~45 min 即叮实现目的基因的扩增。 料,它与DNA结合后,颜色由橘黄色变为绿色,肉眼即可观 察。钙黄绿素是一种螯合齐4,可与试剂中的Mn 结合处于淬 灭状态。当I AMP反垃的副产‘物P () MI1 结合后可使 1.2模板 Nagamine等 发现变性或非变性的DNA模板均 口J介导良好的I AMP反应,提示I AMP反应叮不需要变性的 钙黄绿素释放,使其淬灭状念解除,从而发出黄绿色荧光,肉眼 即可观察。羟基萘酚瞌L HNB)是一种Mg ’指示剂,由于 I AMP反应的副产物P 【) 与Mg 形成夫量焦磷酸镁沉 I)NA作为模板;进 步研究表明变性DNA的扩增效率比非 变性DNA高出lO~1。(J倍,表明用变性DNA进行LAMP反 应的敏感性要高于非变性DNA。RNA通过逆转录合成cD NA,该c1)NA也可作为I AMP的模板,因而可将逆转录 l AMP结合起来进行RT I AMP反应。 淀,大量消耗Mg , 『『『1反应结束后颜色发生变化,颜色显为 蓝色的为阳性反应.而颜色显为紫色的为阴性反应。由于 HNB足反应前加入.反应结束后尢需开盖,町夫人减少反应后 的交叉污染。 2疱疹病毒I AMP检测 2.1单纯疱疹病毒2型tHSV一2)HSV 2是生殖器疱疹和 新生儿疱疹的主要病原体。Kaneko等 ’针对该病毒的US4 1.3 反应过程 I.AMP反应过程包括哑铃状模板合成阶段、 循环扩增阶段以及伸长和再循环3个阶段。首先由外部引物 扩增出内部引物扩增所需的模板,然后由内部引物引导合成靶 基 I)NA片段。由于内部引物扩增的DNA片段含有与该引 物5 端I)NA片段的反向互补序列,因而这些反向互补序列之 序列设计3对引物进行I AMt’,发现5O例HSV一2反应管为阳 作者简介:李义桂,男,博I.研究员.主要从事病 * 幕金项目:国家自然科学基金资助项目(30801052、30671835、30500423、30200239)。 原微 物的分 生物学和分子免疫学研究。 通讯作者,E mail:cqliwengui@163.{201"11 国际检验医学杂志2013年11月第34卷第22期Int J Lab Med,November 2013,Vo1.34,No.22 ・3041・ 性;其检测该病毒的敏感性为10 copy/tube,而PCR为1∞ 相关。Kuhara等[1 ]针对该病毒的ORF26序列设计3对引物 copy/tube;将其用于3O例生殖器疱疹患者的样本检测,发现 进行LAMP,发现HHV一8反应管为阳性,而HSV-1、HSV一2、 其阳性率为43.3 (13/30),与PCR相当。Enomoto等口]针对 VzV和EBV对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为100 cop 该病毒的糖蛋白G(gG)编码基因设计了3对引物进行 y/tube;将其用于19例卡波氏肉瘤组织的检测,发现其阳性率 LAMP,发现HSV一2反应管为阳性,而HcMV、HHV一6B、 为84.2 (16/19),与实时PCR相当。 HH ̄L7和VzV对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为100 3黄病毒LAMP检测 copy/tube;将其用于5例生殖器疱疹患者样本的检测,发现其 3.1 日本脑炎病毒(JEV) JEV是流行性乙型脑炎的病原 阳性率为100 (5/5)。Sugiyama等[8_用gG-I AMP检测5O 体。Toriniwa等[1 针对该病毒的env基因序列设计3对引物 例生殖器疱疹患者的样本,发现其阳性率为28 (14/50),而 进行RT—I AMP,发现JEV反应管为阳性,而西尼罗河病毒和 病毒分离和实时PCR分别为24 (12/50)和36 (18/50)。 登革病毒对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为1 PFU/tube, 周支香等 利用gG-LAMP检测发现HSV一2反应管为阳性, 与PCR相当。Parida等l1 同样针对该病毒的env基因序列设 而无菌水对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为0.01 ng/ttI 。 计3对引物进行RT—I AMP,发现JEV反应管为阳性,而西尼 2.2带状疱疹病毒(VzV) VzV是水痘和带状疱疹的病原 罗河病毒、登革病毒和圣路易斯脑炎病毒对照为阴性;其检测 体。Okamoto等 针对该病毒的ORF62基因设计3对引物 该病毒的敏感性为0.1 PFU/tube,而RT—PCR为1O PFU/ 进行LAMP,发现VzV反应管为阳性,而HSV一1、HSV-2、 tube;将其用于6O例患者脑脊液标本的检测,发现其阳性率为 HHV一6、HH一7和HCMV对照为阴性;其检测该病毒的敏感 22 (13/60),而RT—PCR和病毒分离分别为7 (4/60)和 性为5O0~1 000 copy/tube;将其用于32份患者的标本检测, 12 (7/60)。杜鹃等[2o]针对该病毒的结构基因设计3对引物 发现其阳性率为59.4 (19/32),而实时PCR为71.9 (23/ 进行RT—LAMP,发现JEV反应管为阳性,而猪细小病毒、猪 32)。 圆环病毒、伪狂犬病毒和猪瘟病毒对照为阴性;其检测该病毒 2.3 EB病毒 EB病毒是传染性单核细胞增多症和多克隆B 的敏感性为10。TCID5。,而RT—PCR为10 TCID 。;将其用于8 淋巴细胞淋巴瘤的病原体。1wata等¨1 针对该病毒的w基因 份人工感染JEV的鼠脑组织的检测,发现其阳性率为100 设计了3对引物进行I AMP,发现EB病毒反应管为阳性,而 (8/8)。 HSV 1、HSV一2、VZV、CMV和HHV-8对照为阴性;其检测的 3.2登革病毒 登革病毒是登革热的病原体。Parida等 1] 敏感性为5copy/tube;将其用于108例EB感染患者血清标本 针对该病毒的3 端非编码区设计3对引物进行RT—PCR,发现 和51例喉拭子的标本检测,发现其阳性率分别为35.2 (38/ 登革病毒反应管为阳性,而Et本脑炎病毒、西尼罗病毒和圣路 108)和29.4 (15/51),与实时PCR相当。 易斯脑炎病毒对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为0.1~1 2.4巨细胞病毒(CMV) CMV感染非常广泛,常呈隐性感 PFU/tube,比RT~PCR敏感1O~100倍;将其用于38例疑似 染,好发于免疫功能受损或免疫功能缺陷等人群。Suzuki 患者的血清检测,发现其阳性率为15.8 (6/38),而R'I、-PCR 等ll ]针对该病毒的糖蛋白B编码基因设计2对引物进行 为5.3%(2/38)。 I AMP,发现CMV反应管为阳性,而HSV一1/2、HHV一6/7和 3.3西尼罗病毒西尼罗病毒是一种蚊传病毒,可引起人类 VzV对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为500 copy/tube;将 和鸟类感染。Parida等l_2 针对该病毒的包膜蛋白编码基因设 其用于18O例患者标本的检测,发现其阳性率为80.0 (144/ 计3对引物进行RT—LAMP,发现西尼罗病毒NY 99株和Eg 180)。Reddy等ll1 3_用gB-LAMP检测发现CMV反应管为阳 101株反应管为阳性,而日本脑炎病毒、登革病毒和圣路易斯 性,而VzV和腺病毒对照为阴性;将其用于4O个病毒性视网 脑炎病毒对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为0.1 PFU/ 膜炎患者的玻璃体样本检测,发现其阳性率为25 (10/40), tube,比RT PCR敏感10倍。 与实时PCR相当。 4其他病毒LAMP检测 2.5人疱疹病毒6和7型 人疱疹病毒6和7型(HHV一6/7) 4.1人乳头状瘤病毒(HPV)HPV与宫颈癌和生殖器感染 是幼儿急疹的病原体,进一步研究表明HHV一6A与多发性硬 密切相关,其中低危型HPV一6与生殖器感染相关,而高危型 化有关,而HHV-6B与幼儿急疹相关。Yoshikawa等_】 针对 HPV一16和HPV-18与宫颈癌相关。Hagiwara等l_2 分别针对 该病毒的U38基因设计3对引物进行LAMP,发现HHV一7反 HPV一6、HPV-11和HPv_18的E6区以及HPV一16的E7区设 应管为阳性,而HHV一6A、HHV一6B和HCMV对照为阴性。 计2对引物进行LAMP,发现HPV 6、HPV一11、HPV一16和 其检测该病毒的敏感性为250 copy/tube;将其用于2例幼儿 HPV-18反应管均为阳性;其检测这些病毒的敏感性均为100 急疹患者的标本检测,发现急性期血清(1 d)为阳性,而恢复期 copy/tube;将其用于27例患者的标本检测,发现其阳性率为 血清(13~16 d)为阴性。Ihira等_l 蚓针对该病毒的U31基因 81.5 (22/27),而PCR为77.8 (21/27)。芦春斌等 同样 设计3对引物进行LAMP,发现HHV一6反应管为阳性,而 针对HPV一6的E6基因以及HPV一16的E7基因设计2对引 HHV_7和HCMV对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为25 物进行RT—LAMP,发现HPV一6和HPV一16反应管为阳性,而 copy/tube;将其用于13例HHV一6患者的血清检测,发现急性 HPV-11、HPV一18和HPV-31对照为阴性;其检测这些病毒的 期(1~3 d)血浆的阳性率为61.5 (8/13),而恢复期血浆(5~ 敏感性为1 000 copy/tube,而实时RT—PCR为100 copy/tube; 10 d)为o.o 。随后他针对HHV一6B的U31基因设计3对引 将其用于62份宫颈刮片组织的检测,发现HPV一6和HPV一】6 物进行LAMP,发现HHV一6B反应管为阳性,而HHV-6A对 的阳性率分别为21.0 (13/62)和29.0 (18/62),与凯普 照为阴性;其检测2o例幼儿急疹患者血清的阳性率为100 。 HPV分型法相一致。 2.6人疱疹病毒8型(HHV一8)HHV-8与卡波氏肉瘤密切 4.2人类免疫缺陷病毒1 人类免疫缺陷病毒1(HIV-1)是 ・3042・ 国际检验医学杂志2013年n月第34卷第22期Int J Lab Med,November 2013,Vo1.34,No.22 获得性免疫缺陷综合征的病原体。Curtis等 针对该病毒的 蛋白酶编码基因和P24蛋白编码基因分别设计3对引物进行 RT—LAMP,发现HIV一1反应管为阳性,而HIV一2对照为阴 性;蛋白酶一RT—l AMP和P24一RT-IAMP检测该病毒的敏感 性分别为100 copy/tube和10 copy/tube;将其用于5个HIV一1 患者的血清检测,发现其阳性率为8o (4/5)。 4.3埃博拉病毒 埃博拉病毒是致病性出血热的病原体。 Kurosaki等口。 针对该病毒的5 非编码区设计2对引物进行 RT I AMP,发现2株扎伊尔埃博拉病毒反应管为阳性。而3种 其他埃博拉病毒对照为阴性;其检测该病毒的敏感性为2o copy/tube。 5 结 语 将LAMP技术用于疱疹病毒和黄病毒等的检测具有特异 性强、灵敏度高、结果易于鉴定、操作便利、适宜在基层推广等 优点。筛选物引物工作量大,易出现假阳性,不能进行克隆、测 序和表达,不能进行长链DNA扩增等。但随着I.AMP技术的 不断完善,将其用于疱疹病毒和黄病毒等的临床检测具有广阔 的应用前景。 参考文献 [1-Notomi_r,Okayama H,Masubuchi H,et a1.Loop mediated iso thermal amplification of DNA[J].Nucleic Acid Res,2000,28 (12):E63. 2] Nagamine K,Hase T。Notomi T.Accelerated reaction by loop me dialed isothermal amplification using loop primers[J].Mol Cellu 1ar Probes,2002,l 6(2):223 229. 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