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豬偽狂犬病毒快速檢測方法研究進(jìn)展

2023-11-18 02:18:48張眾王新茹殷健陳彤莊林林申秋平
現(xiàn)代畜牧獸醫(yī) 2023年9期
關(guān)鍵詞:毒株核酸靈敏度

張眾,王新茹,殷健,陳彤,莊林林,申秋平*

( 1.沛縣畜牧獸醫(yī)站,江蘇 徐州 221600 ; 2.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212400 ; 3.國藥集團揚州威克生物工程有限公司,江蘇 揚州 225127 )

偽狂犬病是由偽狂犬病毒(pseudorabies virus,PRV)引起的一種急性、接觸性傳染病[1-2]。PRV感染會導(dǎo)致豬的生長及繁殖指標(biāo)嚴(yán)重下降,給我國養(yǎng)豬業(yè)造成了一定經(jīng)濟損失。我國將豬偽狂犬病列入需要進(jìn)行凈化的疫病的行列,并通過PRV糖蛋白基因(gE)缺失疫苗有效遏制了疫情蔓延。但近年來有研究發(fā)現(xiàn),PRV野毒株已發(fā)生新變異(PRV Ⅱ型)且毒力強于經(jīng)典毒株(PRV Ⅰ型),現(xiàn)有的疫苗難以提供有效保護。目前,國內(nèi)外臨床中均有人感染PRV的案例,主要表現(xiàn)為視網(wǎng)膜炎或眼內(nèi)炎,嚴(yán)重者可表現(xiàn)為急性腦炎,甚至發(fā)展為神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[3]。因此,精準(zhǔn)檢測PRV對有效防控潛在的PRV感染風(fēng)險具有重要意義。本文就當(dāng)前國內(nèi)外已發(fā)表的PRV快速檢測方法進(jìn)行綜述,以期為我國豬偽狂犬病凈化以及科學(xué)防控潛在的PRV感染風(fēng)險提供參考。

1 基于免疫學(xué)的檢測方法

1.1 酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測方法

酶聯(lián)免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)是將抗原或抗體固定到聚苯乙烯等固相載體上,利用抗原抗體特異性反應(yīng)進(jìn)行定性或定量檢測的方法。袁夢等[4]通過表達(dá)PRV FA株糖蛋白gE制備單克隆抗體,開發(fā)了一種特異性的競爭ELISA抗體檢測試劑盒,結(jié)果表明,該試劑盒效價可達(dá)1∶5 120。郭忠欣等[5]以PRV流行株gE重組蛋白為包被抗原,建立了一種可快速檢測PRV野毒株抗體的間接ELISA方法。經(jīng)試驗驗證,間接ELISA方法與PRV疫苗免疫血清、豬繁殖與呼吸綜合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)、豬圓環(huán)病毒2型(porcine circovirus type 2,PCV2)等無交叉反應(yīng)性,且檢測結(jié)果與商品化gE-ELISA試劑盒具有較高的一致性??軙跃У萚6]基于PRV gE蛋白建立的ELISA抗體檢測方法與商業(yè)化試劑盒總體符合率達(dá)89.84%,并具有良好的可重復(fù)性。劉旻翾等[7]以PRV gB蛋白為包被抗原,建立了一種間接ELISA抗體檢測方法。研究表明,該方法檢測限為血清稀釋度1∶128,且具有良好的特異性,與口蹄疫病毒、豬細(xì)小病毒(porcine parvovirus,PPV)等陽性血清無交叉反應(yīng)。

為簡化采樣步驟,Cheng等[8]利用ELISA方法評估了直接從豬口腔液中檢測PRV抗體的效果。結(jié)果顯示,基于口腔液檢測的IgG ELISA表現(xiàn)出良好的診斷性能(ROC曲線下面積為93%)和可重復(fù)性(R2=99.3%)。研究表明,豬口腔液有望作為可選采樣方案用于PRV的快速檢測。

1.2 免疫層析技術(shù)檢測方法

免疫層析技術(shù)是一種簡單、快速、成本可控的檢測方法,能夠利用特異性的抗原-抗體反應(yīng)對靶標(biāo)進(jìn)行快速識別,適用于欄邊檢測[9]。王華俊等[10]利用膠體金標(biāo)記純化的抗PRV gB單克隆抗體制備出一種可用于PRV即時檢測的膠體金試紙條。經(jīng)測試,該試紙條具有較低的檢測限,且與PRRSV、PPV等無交叉反應(yīng)性。陳輝[11]使用銪納米顆粒標(biāo)記PRV病毒顆粒和羊抗雞IgY制備出熒光探針,開發(fā)出一種快速靈敏的PRV gE抗體阻斷熒光免疫層析試紙條。經(jīng)測試,該方法與其他豬病病毒感染血清的交叉反應(yīng)率低,批內(nèi)和批間變異系數(shù)均小于15%,且具有較長的保存期限,為PRV現(xiàn)場快速檢測提供了新的有力支持。

1.3 熒光微球免疫檢測方法

微納米磁珠具有表面積大、易制備和儲存、表面可進(jìn)行多種修飾、超順磁性等優(yōu)點。在免疫學(xué)檢測中,微納米磁珠可以快速分離、富集、純化和檢測靶分子,特別是對存在于復(fù)雜的生物體系中,且具有濃度低、難以檢測特點的分子來說更具優(yōu)勢。Ji等[12]將PRV gE和gB重組蛋白偶聯(lián)到磁性微球上,建立了一種可快速檢測PRV的雙重?zé)晒馕⑶蛎庖邫z測方法(fluorescent-microbead immunoassay,F(xiàn)MIA)。結(jié)果表明,與ELISA相比,F(xiàn)MIA方法對gE-IgG的特異性、敏感性分別為99.26%和92.30%,對gB-IgG的特異性、敏感性分別為95.74%和96.30%。同時,該方法可準(zhǔn)確鑒別PRV野毒株感染和疫苗株免疫應(yīng)答。曾夢[13]將PRV gE、gB重組蛋白與磁性微球偶聯(lián)并將其作為捕獲載體,分別建立gE、gB IgG抗體單重及雙重FMIA方法。分析表明,F(xiàn)MIA方法具有良好的特異性和臨床適用性。

免疫學(xué)技術(shù)作為實驗室常規(guī)檢測技術(shù)之一,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于畜禽病原微生物的抗原(抗體)檢測。當(dāng)前,應(yīng)用于PRV檢測的免疫學(xué)方法主要包括ELISA、免疫層析技術(shù)以及熒光微球免疫檢測方法等。其中,ELISA法靈敏度和可重復(fù)性較高,且抗體檢測結(jié)果可以實現(xiàn)定量或半定量分析,在PRV快速檢測中表現(xiàn)出良好的臨床適用性;免疫層析試紙操作簡單、快速,結(jié)果可目視判斷,適用于現(xiàn)場即時檢測;熒光微球免疫檢測方法具有靈敏度高、支持抗原/抗體多重檢測且可實現(xiàn)靶標(biāo)快速分離等優(yōu)勢,為PRV快速檢測提供了新的支持。但是,上述方法均基于免疫學(xué)原理,而抗原抗體具有交叉反應(yīng)性,所以在特異性方面上述方法仍有待提升。而且動物從感染病原到產(chǎn)生抗體需要時間,因此基于抗體檢測的方法具有一定的滯后性,難以實現(xiàn)早期診斷。未來,隨著功能性微納米材料的應(yīng)用以及多學(xué)科的交叉融合,對豬偽狂犬病的檢測方法在目標(biāo)抗體(抗原)捕獲、檢測時間、結(jié)果呈現(xiàn)方式等方面有望得到優(yōu)化,其靈敏度、特異性以及可重復(fù)性等將進(jìn)一步得到提升。

2 基于核酸的檢測方法

2.1 基于PCR的檢測方法

2.1.1 常規(guī)PCR檢測方法

PCR技術(shù)是由Kary Mullis于20世紀(jì)80年代開發(fā)出的一種核酸高效擴增方法[14]。該技術(shù)的原理是在DNA聚合酶的作用下,通過變性、退火、延伸等循環(huán)變溫過程,以引物為起點不斷合成與模板鏈互補的新DNA鏈。PCR反應(yīng)完成后,目標(biāo)序列數(shù)量將達(dá)到數(shù)十億個拷貝。王豕辰等[15]研究建立的PRV PCR檢測方法經(jīng)優(yōu)化后,特異性良好,與非PRV病毒無交叉反應(yīng)性。王鳳求等[16]根據(jù)PRV gB、gE基因設(shè)計引物建立了一種可快速檢測PRV野毒株的PCR方法。經(jīng)臨床樣品驗證,靶向gB和gE的PCR檢測結(jié)果符合率為100%。

2.1.2 多重PCR檢測方法

多重PCR(multiplex PCR)技術(shù)是在PCR基礎(chǔ)上發(fā)展出的一種可同時檢測多個靶序列的核酸擴增技術(shù)。通過在同一反應(yīng)管中同時添加多對擴增引物,經(jīng)條件優(yōu)化后即可以實現(xiàn)多靶標(biāo)同時擴增,有效提高了PCR的效率和準(zhǔn)確性。王穎旺等[17]根據(jù)PRVUL27基因、豬瘟病毒(classical swine fever virus,CSFV)ORF1基因和豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)N基因設(shè)計引物,建立了一種可快速檢測PRV、CSFV和PEDV的三重PCR方法。結(jié)果表明,該方法對PRV、CSFV、PEDV的檢測限分別為12.00、0.05和3.50 pg,且特異性良好。此外,為精準(zhǔn)區(qū)分PRV疫苗株和野毒株,范克偉等[18]基于PRV gE及gB基因序列設(shè)計引物建立了可區(qū)分兩種毒株的雙重PCR方法?;谠摲椒ǎ琍RV野毒株的擴增產(chǎn)物分別為400 bp和582 bp的兩條片段,而PRV疫苗株的產(chǎn)物為582 bp的單一片段。經(jīng)臨床樣本驗證,該雙重PCR的檢測結(jié)果與常規(guī)PCR一致。

2.1.3 熒光定量PCR檢測方法

熒光定量PCR(qzuantitative PCR,qPCR)是一種可用于精確測定樣品中核酸數(shù)量的分子技術(shù)。與常規(guī)PCR不同的是,qPCR可以在反應(yīng)過程中通過熒光曲線實時反映PCR產(chǎn)物的累積量,具有更高的靈敏度,可以實現(xiàn)靶標(biāo)定量檢測。溫書香等[19]基于PRV gE基因設(shè)計擴增引物,建立的qPCR方法顯示出良好的特異性和可重復(fù)性,可用于PRV快速準(zhǔn)確定量。蔡晴霞等[20]根據(jù)gE基因設(shè)計特異性引物及探針,能夠準(zhǔn)確區(qū)分PRV野毒株與疫苗株,且與PCV2、CSFV等其他豬源病毒均無交叉反應(yīng)性,同時具有良好的可重復(fù)性。針對同樣的靶標(biāo),侯月娥等[21]試驗建立的TaqMan qPCR方法可以區(qū)別野毒株和基因缺失疫苗株。經(jīng)檢測,該方法可精準(zhǔn)檢出PRV野毒株感染,且靈敏度比常規(guī)PCR高兩個數(shù)量級。胡銘哲等[22]通過對PRV全基因組進(jìn)行分析,在PRV Ⅱ型gC基因上篩選出一段不同于PRV Ⅰ型的47 bp的差異序列并分別建立了單重和雙重PRV分型檢測方法。結(jié)果顯示,該方法能夠準(zhǔn)確區(qū)分PRV Ⅰ型和Ⅱ型,且針對PRV Ⅰ型、Ⅱ型的最低檢測限均為1×104拷貝/μL。

此外,qPCR也可應(yīng)用于準(zhǔn)確定量PRV疫苗的病毒含量。李雪峰等[23]基于PRV gB基因設(shè)計引物和TaqMan探針,建立qPCR方法檢測PRV滅活疫苗中的抗原含量。經(jīng)測試,該方法靈敏度高,與其他病毒無交叉反應(yīng)。華濤等[24]研究表明,qPCR方法可應(yīng)用于準(zhǔn)確檢測PRV弱毒疫苗的病毒含量。

2.1.4 數(shù)字PCR檢測方法

數(shù)字PCR(digital PCR,dPCR)是一種用于核酸精準(zhǔn)定量檢測的新型分子技術(shù),可檢測極低濃度的DNA或RNA分子[25]。與qPCR技術(shù)相比,dPCR無須制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,具有更高的靈敏度、特異性和耐受性,可以實現(xiàn)對樣品中目標(biāo)分子的絕對定量分析。數(shù)字PCR可分為兩種類型:液滴數(shù)字PCR和芯片數(shù)字PCR。液滴數(shù)字PCR通過在液滴中分離DNA分子,每個液滴內(nèi)只存在1個或0個DNA分子,之后同時進(jìn)行PCR擴增并采集熒光信號。根據(jù)泊松分布和陽性比例即可以計算出初始樣品中的DNA分子數(shù);芯片數(shù)字PCR是通過將樣品加入微型反應(yīng)室(通常為10~100 μL)中,每個反應(yīng)室中有一定數(shù)量的DNA分子,之后在芯片上進(jìn)行PCR擴增和分析。Ren等[26]開發(fā)出一種液滴數(shù)字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)方法,可應(yīng)用于快速準(zhǔn)確檢測PRV野毒株和gE基因缺失疫苗株。分析結(jié)果表明,ddPCR靈敏度高于qPCR,且樣品檢測結(jié)果與qPCR的檢測結(jié)果具有較高的一致性。

2.1.5 基于PCR的新型檢測方法

隨著PCR技術(shù)的不斷進(jìn)步以及多學(xué)科技術(shù)的融合發(fā)展,基于PCR的新型檢測方法在檢測PRV感染方面更加靈敏和高效。烏那爾汗等[27]將PCR和核酸斑點進(jìn)行雜交建立了一種可快速鑒別PRV野毒株和疫苗株的檢測方法。結(jié)果表明,該方法檢測出PRV野毒株與PRRSV、PCV2等其他病毒均無交叉反應(yīng)。張悅勇等[28]基于gB基因建立了一種可快速檢測PRV的納米PCR方法。結(jié)果表明,該納米PCR方法的檢測限為10拷貝/μL,比常規(guī)PCR低2個數(shù)量級,且具有良好的特異性和臨床檢測適用性。胡輕輕[29]基于PRV TK和gE基因建立的PCR介導(dǎo)的CRISPR/Cas12a熒光檢測報告系統(tǒng)具有靈敏度高、特異性好等優(yōu)點,而且將側(cè)向?qū)游鲈嚰垪l與CRISPR/Cas12a結(jié)合,無須設(shè)備即可實現(xiàn)檢測結(jié)果快速判讀。結(jié)果表明,該方法適用于現(xiàn)場快速檢測。

2.2 核酸等溫擴增方法

2.2.1 環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)

環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一種高效、靈敏、操作方便的核酸擴增技術(shù),可在單一溫度條件下對目標(biāo)基因序列進(jìn)行快速擴增[30]。陳珍金等[31]根據(jù)PRV gB基因序列保守區(qū)域設(shè)計LAMP擴增引物,并對其靈敏度、特異性進(jìn)行評估。經(jīng)臨床樣品驗證,建立的LAMP方法具有良好的特異性,且樣本檢測結(jié)果與qPCR結(jié)果具有高度一致性。En等[32]建立的LAMP方法可在63 ℃、1 h內(nèi)完成PRV DNA擴增。同時,通過Hinc Ⅱ酶對LAMP產(chǎn)物進(jìn)行消化,驗證了方法的準(zhǔn)確性和特異性。此外,經(jīng)臨床樣本驗證,LAMP結(jié)果與PCR具有良好的相關(guān)性。

2.2.2 重組酶聚合酶擴增技術(shù)

重組酶聚合酶擴增技術(shù)(recombinase polymerase amplification,RPA)是近年來發(fā)展起來的一種核酸等溫擴增技術(shù)[33]。該技術(shù)利用重組酶酶促作用啟動擴增反應(yīng),并基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理,能夠在常溫下迅速擴增目標(biāo)核酸片段。與PCR相比,RPA具有更短的反應(yīng)時間、更高的靈敏度和特異性。因此,Yang等[34]基于PRV gD基因分別建立實時RPA方法和聯(lián)合免疫層析試紙(lateral flow dipstick,LFD)應(yīng)用的RPA-LFD檢測方法,RPA可在39 ℃、20 min內(nèi)完成靶基因擴增。上述兩種方法檢測限分別為100和160 拷貝/反應(yīng),且均具有良好的特異性。為快速鑒別PRV野毒株和疫苗株,劉立兵等[35]基于gB和gE基因設(shè)計出特異性擴增引物,建立了一種雙重RPA方法,可在20 min內(nèi)完成對PRV野毒株和疫苗株的區(qū)分。同時,該方法具有良好的特異性,針對PRV gB和gE基因的檢測限均為102拷貝,與qPCR方法相當(dāng)。

2.2.3 重組酶介導(dǎo)等溫核酸擴增技術(shù)

重組酶介導(dǎo)等溫核酸擴增技術(shù)(recombinase-aided amplification,RAA)是一種近年來發(fā)展的核酸擴增方法,利用該技術(shù)可在等溫條件下快速、準(zhǔn)確地擴增DNA或RNA。該方法基于重組酶、聚合酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白等的協(xié)同作用,可以實現(xiàn)對目標(biāo)序列的高效擴增。Tu等[36]根據(jù)PRVgE基因設(shè)計引物和探針,建立了一種實時熒光RAA方法以快速檢測PRV。結(jié)果表明,該方法靈敏度與qPCR相當(dāng),且可特異性檢出PRV野毒株,與gE基因缺失疫苗株以及其他豬源病毒無交叉反應(yīng)性。經(jīng)206份臨床樣本驗證,該方法檢測結(jié)果與qPCR具有較高的符合率。

基于核酸的檢測方法已經(jīng)成為實驗室檢測PRV的常用方法。其中,PCR方法因其靈敏度高、特異性好、支持高通量和早期檢測等優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于PRV檢測。但是,常規(guī)PCR需要使用瓊脂糖凝膠電泳觀察結(jié)果,易造成氣溶膠污染;熒光定量PCR和數(shù)字PCR雖然簡化了檢測流程并且具有更優(yōu)異的檢測性能,但目前其相關(guān)試劑及儀器成本依然較高,難以推廣給資源條件有限的用戶;等溫擴增技術(shù)不同于PCR,無須依賴特殊設(shè)備進(jìn)行循環(huán)變溫擴增,且結(jié)果呈現(xiàn)方式多樣,為現(xiàn)場快速檢測PRV提供了新的可選工具支持。但目前,核酸等溫擴增技術(shù)在引物設(shè)計、反應(yīng)體系成熟度以及可重復(fù)性等方面仍有待提升,現(xiàn)有方法難以兼顧靈敏度和特異性。隨著分子技術(shù)的不斷進(jìn)步和多學(xué)科技術(shù)的交叉融合,期待未來相關(guān)技術(shù)能不斷發(fā)展,為實現(xiàn)PRV快速、精準(zhǔn)檢測提供有力工具支持。

3 結(jié)論

目前,在不同場景及應(yīng)用需求下,基于免疫學(xué)的檢測方法(包括酶聯(lián)免疫吸附試驗、免疫層析技術(shù)以及熒光微球免疫檢測方法等)以及基于核酸的檢測方法(包括基于PCR的方法以及等溫擴增技術(shù)等)為PRV檢測提供了多種可選工具支持?;诿庖邔W(xué)的檢測方法簡單、易于操作,可以監(jiān)測抗體水平。但這類方法容易受到抗原抗體交叉反應(yīng)影響,存在潛在的誤判率?;赑CR的檢測方法靈敏、特異,結(jié)果可靠。但這些方法對樣品的預(yù)處理和設(shè)備檢測等具有一定要求,且不適用于欄邊檢測。核酸等溫擴增方法對設(shè)備要求大為簡化,且快速便捷,但在技術(shù)成熟度等方面仍有待進(jìn)一步提升。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和多學(xué)科的融合創(chuàng)新,相關(guān)技術(shù)將不斷進(jìn)步,同時,基于免疫學(xué)和核酸的檢測方法也將不斷實現(xiàn)優(yōu)勢互補,為快速、精準(zhǔn)地檢測PRV提供更加靈敏、特異、便捷的方法,以便更好地滿足臨床實踐中多樣化的實際檢測需求。

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