H5N1禽流感病毒實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法靈敏性比較

戰(zhàn)大偉，李 靖，劉伯華，顏克松，戶 義，姜 濤，祝慶余

（1.解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院，北京 100037；2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所，北京 100071）

禽流感病毒（avian influenza virus，AIV）屬正黏病毒科（Orthomyxoviridae）流感病毒屬A型流感病毒，是分節(jié)段的負(fù)鏈單股RNA病毒。高致病性禽流感（high pathogenic avian influenza virus，HPAIV）是由以H5N1、H7N7為代表的H5和H7兩個(gè)亞型引發(fā)的疾病，對(duì)養(yǎng)禽業(yè)危害巨大，而且影響禽類產(chǎn)品的安全［1，2］。1997年香港首次發(fā)生H5N1禽流感病毒跨越種屬屏障感染人類并致死的事件，至今在全球范圍內(nèi)，高致病性H5N1亞型禽流感頻繁發(fā)生并造成人類感染，具有很高的致死率［3，4］，H5N1亞型禽流感作為人畜共患病的公共衛(wèi)生地位更加突出［5-7］。

H5N1禽流感病原學(xué)檢測(cè)的臨床與預(yù)防意義是早期診斷、確診，及時(shí)識(shí)別傳染源，盡早隔離與控制，因此應(yīng)用靈敏、特異和快速的檢測(cè)方法就顯得尤為重要。對(duì)于送檢的樣本及病料，目前實(shí)驗(yàn)室常用檢測(cè)方法主要有傳統(tǒng)的細(xì)胞接種觀察 CPE法（cytopathic effect）、血凝實(shí)驗(yàn) （hemagglutination，HA）以及分子生物學(xué) RT-PCR、Real-time RT-PCR等［8-12］。本研究應(yīng)用 A/Beijing/01/03 H5N1病毒，雞胚擴(kuò)增，蝕斑（plaque form ing unit，PFU）技術(shù)定量病毒滴度，應(yīng)用以上4種常用方法檢測(cè)稀釋的病毒懸液，比較檢測(cè)的最低稀釋度，比對(duì)檢測(cè)方法的靈敏性等特點(diǎn)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 病毒與細(xì)胞

A/BeiJing/01/03為實(shí)驗(yàn)室分離保存的高致病性H5N1禽流感毒株［13］；MDCK細(xì)胞株為本所細(xì)胞庫(kù)保存。實(shí)驗(yàn)中具有感染性病毒粒子的操作均在在本所BSL-3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

1.1.2 試劑

RNA提取應(yīng)用 Rneasy Mini Kit，購(gòu)自 QIAGEN公司；RT-PCR應(yīng)用 One-Step RT-PCR Kit，購(gòu)自QIAGEN公司；Real-time RT-PCR應(yīng)用One-Step RTPCR Master M ix，購(gòu)自 ABI公司；低溶點(diǎn)瓊脂糖，購(gòu)自Invitrogen公司；雞血紅細(xì)胞及9日齡SPF雞胚，購(gòu)自維通利華公司。

1.1.3 引物

RT-PCR及Real-time RT-PCR檢測(cè)H5N1病毒的HA基因保守區(qū)域［14］。RT-PCR檢測(cè)引物：上游引物：5’-CTCCCCTGCTCATTGCTATG-3’，下游引物：5’-GCCATTCCACAACATCCACCC-3’，擴(kuò)增片斷長(zhǎng)度為219 bp，引物由北京三博遠(yuǎn)志生物技術(shù)公司合成。Real-time PCR檢測(cè)引物：上游引物：5’-ACATGCCCAAGACATACTGGAA-3’，下游引物：5’-GAATTCGTCACACATTGGGTTTC-3’，探針：FAMCACACAACGGGAAGCTCTGCGATCT-TAMRA，擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為130 bp，探針5’端標(biāo)記的熒光報(bào)告基團(tuán)是 FAM，3’端標(biāo)記熒光淬滅基團(tuán) Non-fluorescent quencher和minor groove binder（MGB），由Invitrogen公司合成。

1.2 方法

1.2.1 病毒增殖：將 H5N1病毒應(yīng)用 2％FBS DMEM 1∶100倍稀釋，經(jīng)絨毛尿囊腔接種法感染9日齡SPF雞胚，200μL/枚，石蠟溶化封口，37℃溫箱培養(yǎng)。每日照檢雞胚一次。挑出死亡雞胚，放置4℃冰箱過(guò)夜后收獲雞胚尿囊液，1000 r/min離心5 m in，上清分裝在細(xì)胞凍存管中，-70℃凍存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 病毒 PFU定量：采用雙層瓊脂糖法：應(yīng)用2％FBS DMEM維持液將病毒液10倍依次稀釋，每梯度吸取0.8 m L病毒液進(jìn)行病毒蝕斑定量。應(yīng)用生長(zhǎng)良好MDCK細(xì)胞（2×106個(gè)/mL）鋪6孔板，過(guò)夜培養(yǎng)。吸棄10％FBS DMEM培養(yǎng)液，換為 earle液，浸泡1 h后吸棄。將病毒稀釋液加入6孔板中，吸附1 h，加入第一層0.5％乳白蛋白水解物-犢牛血清營(yíng)養(yǎng)低溶點(diǎn)瓊脂糖，1 m L/孔，待瓊脂糖充分凝固后放入37℃、5％CO2培養(yǎng)箱中。48 h后加入含0.1％中性紅的第二層瓊脂糖染色，1 m L/孔，過(guò)夜培養(yǎng)，蝕斑觀察計(jì)數(shù)。

1.2.3 RNA提?。翰《竞怂崽崛?yīng)用 QIAGEN公司Rneasy Mini Kit，按試劑盒操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

1.2.4 病毒血凝實(shí)驗(yàn)：向96孔血凝板各孔中加生理鹽水 0.25 m L，吸取0.25 m L病毒，加入第一孔中，與生理鹽水充分稀釋后吸0.25 m L加入第二孔中，依次2倍稀釋。每孔中加入1％雞紅細(xì)胞懸液0.25 m L，將血凝板放入濕盒中，室溫放置45 m in，觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2.5 細(xì)胞接種：應(yīng)用生長(zhǎng)良好的 MDCK細(xì)胞鋪96孔板，過(guò)夜培養(yǎng)。吸棄 10％FBS DMEM，根據(jù)PFU計(jì)數(shù)，首先用2％FBS DMEM稀釋病毒為10整數(shù)倍，然后10倍倍比稀釋的病毒液，每個(gè)梯度接種4孔，100 m L/孔，37℃、5％CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，逐日顯微鏡下觀察記錄細(xì)胞病變。

1.2.6 RT-PCR：50μL反應(yīng)體系：10μL 5×RTPCR緩沖液，2μL dNTP m ix，10μL 5×Q溶液，6 μL 5μmol/L上游引物，6μL 5μmol/L下游引物，2 μL酶混合液，0.5μL 20U/μl RNase抑制劑，9μL H2O，5μL模板 RNA。PCR參數(shù)：反轉(zhuǎn)錄50℃ 30 m in，起始 PCR反應(yīng)95℃ 15 min，三步循環(huán)：變性94℃ 30 s，退火55℃ 30 s，延伸72℃ 30 s，循環(huán)數(shù)40；延伸72℃2 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)0.8％瓊脂糖凝膠電泳，80 V，40 min，凝膠成像。

1.2.7 Real-time RT-PCR：25μL反應(yīng)體系：5μL RNA，15μL 2×Taqman one-step RT-PCR混合液，0.75μL RNase抑制劑，終濃度為0.25μmol/L的上游引物、下游引物及終濃度為0.125μmol/L探針。反應(yīng)參數(shù)：逆轉(zhuǎn)錄48℃ 30 m in，起始反應(yīng)95℃ 10 m in，預(yù)變性，95℃ 15 s，60℃ 1 m in擴(kuò)增40個(gè)循環(huán)。在60℃進(jìn)行單點(diǎn)熒光檢測(cè)。

2 結(jié)果

2.1 待檢病毒定量

收獲得到含有大量感染性H5N1病毒粒子的雞胚尿囊液。A/BeiJing/01/03 H5N1病毒稀釋液在六孔板形成清晰的白色、大小不均一的混合病毒蝕斑，病毒滴度為2.25×107PFU/m L（彩插2圖1）。

2.2 靈敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 CPE觀察：高濃度病毒接種的MDCK細(xì)胞自48 h在顯微鏡能觀察到明顯病變，細(xì)胞發(fā)生融合，后期細(xì)胞變圓、崩解。至第5天，10-6病毒稀釋液接種的MDCK細(xì)胞病毒死亡，107稀釋的病毒接種細(xì)胞及對(duì)照細(xì)胞生長(zhǎng)良好（彩插2圖2）。細(xì)胞接種方法檢出靈敏度至10 PFU/m L。

2.2.2 血凝實(shí)驗(yàn)：2-1～2-6血凝結(jié)果為“4+”，2-7血凝結(jié)果為“3+”。雞血紅細(xì)胞血凝實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驒z出2-7病毒稀釋液，檢出靈敏度至3.52×105PFU/m L （彩插2圖3）。

2.2.3 RT-PCR檢測(cè)結(jié)果：10-1～10-4病毒稀釋樣本能夠清晰檢出特異性219 bp條帶，檢出靈敏度至103PFU/m L（圖4）。

圖4 RT-PCR檢測(cè)結(jié)果Fig.4 The Results of detection with one step RT-PCR

2.2.4 Real-time RT-PCR檢測(cè)結(jié)果：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)熒光定量RT-PCR反應(yīng)體系與反應(yīng)條件的標(biāo)準(zhǔn)選擇與優(yōu)化，10-4，10-5為陽(yáng)性，10-6為弱陽(yáng)性結(jié)果，所以該方法能夠檢出10-6病毒稀釋液，檢出靈敏度至10 PFU/m L（圖5）。

3 討論

幾種檢測(cè)方法靈敏度比較：細(xì)胞接種與 Realtime RT-PCR病毒檢測(cè)靈敏度最高，能夠檢出 10 PFU/m L病毒粒子；RT-PCR能夠檢出103PFU/m L病毒粒子，檢測(cè)靈敏度比細(xì)胞CPE及Real-time RTPCR低 100倍；血凝實(shí)驗(yàn)靈敏度最低，僅能檢出3.52×105PFU/m L病毒粒子。對(duì)于病毒含量較低的待檢樣本，細(xì)胞接種與Real-time RT-PCR是首選的檢測(cè)方法。

圖5 Real-time RT-PCR檢測(cè)結(jié)果Fig.5 The Results of detection with Real-time RT-PCR

幾種檢測(cè)方法檢測(cè)用時(shí)比較：細(xì)胞接種方法用時(shí)最長(zhǎng)，高濃度病毒接種的敏感MDCK細(xì)胞也需要2 d才能夠觀察到顯著病變，低濃度病毒接種的細(xì)胞需要5 d出現(xiàn)病變，實(shí)驗(yàn)前期細(xì)胞培養(yǎng)、材料處理等工作也需要一定時(shí)間；血凝實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)最短，能夠在2～3 h完成檢測(cè)；RT-PCR及 Real-time RT-PCR需要樣本處理、RNA提取等前期工作，但能夠在6～7 h得到結(jié)果。

不同的送檢樣本、采集方法、送檢條件及方式影響感染性H5N1病毒的存活，從而會(huì)直接細(xì)胞接種方法的檢出靈敏度。此外，傳統(tǒng)的細(xì)胞接種實(shí)驗(yàn)及血凝實(shí)驗(yàn)條件要求高，只能在BSL-3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也需要尚需要如電鏡觀察或分子生物學(xué)方法進(jìn)一步驗(yàn)證。但是細(xì)胞接種檢測(cè)方法能夠同時(shí)分離獲得病原體，有利于病原學(xué)的進(jìn)一步研究。

RT-PCR及Real-time RT-PCR等分子生物學(xué)方法應(yīng)用世界衛(wèi)生組織推薦的針對(duì)H5亞型HA基因保守序列檢測(cè)引物，實(shí)驗(yàn)證明均具有高保真性［14］，用于檢測(cè)病毒核酸，對(duì)病原體要求低，只要有達(dá)到檢測(cè)下限的未降解AIV核酸即可，具有特異性，高度靈敏性，又檢測(cè)快速，而且簡(jiǎn)便易操作，不需要高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室條件等保障條件，所以更適合于H5亞型禽流感病毒的快速診斷，因而分子生物學(xué)方法在H5N1禽流感的檢測(cè)中得以廣泛的應(yīng)用。RT-PCR產(chǎn)物能夠進(jìn)行擴(kuò)增片段的序列測(cè)定及序列比對(duì)分析，為流行病學(xué)調(diào)查研究提供重要數(shù)據(jù)。Real-time RT-PCR檢測(cè)技術(shù)，閉管式操作能夠最大程度避免污染與假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn)，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定量，適合用于病原體的早期快速診斷［15-17］。

綜上所述，將傳統(tǒng)的檢測(cè)手段與分子生物學(xué)方法結(jié)合，檢測(cè)中相互印證，能夠準(zhǔn)確、快速完成H5N1禽流感病原學(xué)檢測(cè)工作，為禽流感的快速診斷和分子流行病學(xué)調(diào)查提供技術(shù)支持。

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