李寧晰,顧文源,倪俊卿,馬亞賓,朱禮倩,丁秀艷★
(1.河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北保定 071002;2.河北省動物疫病預(yù)防控制中心,河北石家莊 050026;3.河北省畜牧良種工作總站,河北石家莊 050035)
牛皰疹病毒1 型(Bovine herpes virus 1,Bo-HV-1)是皰疹病毒科α 皰疹病毒亞科成員。 牛是BoHV-1 感染的自然宿主,在全球廣泛流行和分布,對世界養(yǎng)牛業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,美國養(yǎng)牛業(yè)因該病毒每年損失約30 億美元。
通常BoHV-1 病毒感染引起呼吸道、 生殖系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。 其潛伏期通常為2~7 天。其臨床癥狀主要包括呼吸系統(tǒng)炎癥、高燒、結(jié)膜炎、鼻孔發(fā)炎、呼吸困難、生殖器官病變潰瘍以及子宮炎癥等。 重要的是BoHV-1 感染還可以導(dǎo)致免疫抑制,從而導(dǎo)致繼發(fā)性細(xì)菌感染,引起牛呼吸系統(tǒng)疾病綜合癥(BRDC),是引起幼畜死亡的重要原因之一。 急性感染后會建立持續(xù)終生的潛伏感染,長途運(yùn)輸、疾病和用藥等均能激活潛伏感染的病毒, 從而產(chǎn)生具有感染性的病毒并引起發(fā)病。
大量流行病學(xué)調(diào)查表明BoHV-1 在我國廣泛分布,并造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。 開發(fā)簡便、快速并且適合大范圍應(yīng)用的病毒檢測技術(shù)對我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)具有重要意義, 本文就目前常用實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù)進(jìn)行綜述。
目前實(shí)驗(yàn)室檢測BoHV-1 感染的技術(shù)較多,例如細(xì)胞培養(yǎng)、組織病理學(xué)、血清學(xué)、病毒分離鑒定、 電子顯微鏡和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)等。 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是利用BoHV-1 感染細(xì)胞造成的細(xì)胞病變效應(yīng)(CPE)的特征性,通過觀察CPE 來進(jìn)行檢測, 需要細(xì)胞培養(yǎng)周期長且檢測的準(zhǔn)確性較低; 組織病理學(xué)通過檢測組織樣本中病毒基因表達(dá)產(chǎn)物來對BoHV-1 感染進(jìn)行檢測,由于這類病毒裂解性感染是暫時性的,故組織學(xué)檢測具有時間局限性; 電子顯微鏡技術(shù)可以通過識別細(xì)胞樣本中病毒顆粒從而快速檢測BoHV-1 感染,但其準(zhǔn)確性同樣較低;病毒分離鑒定是BoHV-1 感染常用檢測方法,但病毒分離的條件比較苛刻, 病毒失活以及分離時間過久都會影響檢測結(jié)果, 且病毒分離鑒定僅限于實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn),很難進(jìn)行大規(guī)模的臨床樣品檢測;血清學(xué)測試則通過利用多種酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)對感染牛的血清樣本進(jìn)行檢測,相較于前面所述的幾種方法,ELISA 技術(shù)操作相對簡單方便,也是目前應(yīng)用較多的一項(xiàng)檢測技術(shù)。 但是該方法所用試劑盒主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品, 價格較高,不適合大量臨床樣品檢測。
對比上述幾類檢測技術(shù),PCR 方法具有便捷、靈敏度更高、成本低等優(yōu)勢,可以在較短時間內(nèi)獲得檢測結(jié)果。 PCR 方法所具有的高度靈敏性使其在檢測過程中對于樣品的要求更低,利用眼鼻拭子、精液、腦組織等樣品均可以進(jìn)行檢測。 不同種類的PCR 技術(shù)(如熒光定量PCR、巢式PCR、多重PCR 等)也可以滿足不同條件下的檢測需求, 并且檢測成本以及檢測環(huán)境的要求也相對較低,適用于大規(guī)模檢測。
常規(guī)的PCR 技術(shù)是相對簡便的基因片段擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)方法, 也是最早被嘗試應(yīng)用于檢測Bo-HV-1 感染的方法之一。 常規(guī)PCR 通過設(shè)計(jì)與BoHV-1 病毒基因片段的特異性結(jié)合引物,確定最佳反應(yīng)條件(如退火溫度、延伸時間等),準(zhǔn)確擴(kuò)增對應(yīng)病毒基因片段,通過凝膠電泳直觀準(zhǔn)確的顯示檢測結(jié)果。
盡管常規(guī)PCR 是成熟的實(shí)驗(yàn)技術(shù), 大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在實(shí)際檢測中很難順利擴(kuò)增BoHV-1 基因片段,其原因可能在于BoHV-1 基因組中富含CG 堿基,故在引物設(shè)計(jì)以及目的片段擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)過程中難以對退火溫度等條件進(jìn)行優(yōu)化, 常規(guī)PCR 實(shí)驗(yàn)擴(kuò)增的特異性降低, 從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易出現(xiàn)非目的條帶,甚至可能出現(xiàn)無法擴(kuò)增目的DNA 片段的情況, 這限制了PCR 技術(shù)在BoHV-1 臨床檢測中的應(yīng)用。
巢式PCR(Nested PCR)也稱為套式聚合酶鏈反應(yīng), 是一種在常規(guī)PCR 基礎(chǔ)上改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù), 可以在常規(guī)PCR 特異性偏低的情況下用于PCR 實(shí)驗(yàn)檢測。 這種實(shí)驗(yàn)方法需要設(shè)計(jì)兩對不同的PCR 引物,第一對引物用于對目的DNA片段進(jìn)行常規(guī)的PCR 擴(kuò)增, 然后以第一輪PCR產(chǎn)物為模板, 利用第二對引物 (被稱為巢式引物),擴(kuò)增一條相對更短的DNA 片段,可以排除第一輪常規(guī)PCR 擴(kuò)增中出現(xiàn)的非特異性條帶,通過巢式PCR 技術(shù)可以提高PCR 擴(kuò)增的特異性。
利用巢式PCR 可以解決常規(guī)PCR 檢測Bo-HV-1 病毒感染實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的非特異性片段擴(kuò)增問題,從而提高PCR 檢測的準(zhǔn)確性,同時提高其準(zhǔn)確性。 目前巢式PCR 實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)相對成熟,并應(yīng)用于多種病毒的檢測。 研究顯示在病毒感染后, 在抗體產(chǎn)生之前即可通過巢式PCR 檢測到精液等樣品中的BoHV-1。 當(dāng)前已經(jīng)有研究利用巢式PCR 檢測牦牛樣本中BoHV-1 感染。隨著研究的深入, 巢式PCR 技術(shù)檢測BoHV-1核酸具有廣闊的應(yīng)用前景。
熒光定量PCR (Quantitative Real-time PCR)是一種常用于通過對感染病原微生物基因或其mRNA 表達(dá)進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù),通過設(shè)計(jì)帶有熒光標(biāo)記的探針對PCR 產(chǎn)物進(jìn)行特異性標(biāo)記,可以實(shí)時監(jiān)控PCR 反應(yīng)過程,隨著目的片段的擴(kuò)增,熒光信號逐漸增強(qiáng),從而獲得循環(huán)閾值(CT)等相關(guān)數(shù)據(jù),用于計(jì)算分析待檢基因的拷貝數(shù)等所需結(jié)果。國外已有多個實(shí)驗(yàn)室已建立了利用熒光定量PCR 對BoHV-1 臨床樣品進(jìn)行檢測的技術(shù)。
相較于血清學(xué)等檢測方法, 熒光定量PCR具有可再現(xiàn)性、 高特異性和高敏感性等優(yōu)點(diǎn),縮短了檢測時間, 并實(shí)現(xiàn)了對基因進(jìn)行定量的檢測。 研究表明熒光定量PCR 技術(shù)可以區(qū)分Bo-HV-1 與BoHV-5。 此外在基礎(chǔ)研究中也可以利用熒光定量PCR 檢測BoHV-1 基因表達(dá)變化情況。
除上述幾類常用的PCR 檢測方法外, 還有其他PCR 檢測技術(shù)被用于檢測BoHV-1 檢測及相關(guān)基礎(chǔ)研究。 例如多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Multiplex PCR Assay),可以通過實(shí)驗(yàn)操作在同一的反應(yīng)體系中使用多對引物,在檢測BoHV-1感染的同時分別檢測與BoHV-1 致病相關(guān)的多種其他牛病病毒,以實(shí)現(xiàn)對病畜感染情況進(jìn)行快速定性檢測,目前這種方法經(jīng)已經(jīng)可以用于檢測并區(qū)分4 種與BoHV-1 相關(guān)的病毒。另外有研究表明PCR 檢測可以與southern 印跡雜交技術(shù)結(jié)合,具有更高的敏感性,可用于檢測精液等樣本中的BoHV-1 病毒。 這些PCR 技術(shù)為PCR 檢測BoHV-1 感染提供了更多選擇。
BoHV-1 作為一種以牛作為唯一自然宿主的病原體,病毒感染主要引起呼吸系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的疾病,并對病畜造成免疫抑制,影響病畜種群的經(jīng)濟(jì)效益。研發(fā)更加高效準(zhǔn)確且適用于對大規(guī)模臨床樣品進(jìn)行BoHV-1 檢測的產(chǎn)品, 將對BoHV-1 進(jìn)行高效防控提供重要保障,而在諸多檢測技術(shù)中,PCR 技術(shù)是一個較好的選擇。
相較于其他常用的檢測方法 (如病毒分離鑒定、ELISA 檢測等),PCR 檢測靈敏度較高,對于待檢樣品的量需求較少, 檢測周期相對較短,檢測成本較低,可以應(yīng)對數(shù)量較多、規(guī)模較大的檢測需求。 不同種類的PCR 技術(shù)也可以滿足不同條件下的檢測需求。 盡管如此,PCR 在檢測BoHV-1 感染方面仍有一些問題需要解決,例如PCR 檢測技術(shù)具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性,但容易受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過程操作等方面的干擾而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏差,因此,進(jìn)一步提高PCR 檢測效率、 準(zhǔn)確性和提高實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性才能進(jìn)一步提高PCR 技術(shù)在BoHV-1 檢測方面的應(yīng)用價值。總之,利用PCR 檢測BoHV-1 的技術(shù)正在不斷完善,隨著研究的推進(jìn),PCR 檢測技術(shù)可以為BoHV-1 病毒防治工作提供更加便捷高效的檢測方法。