浅谈环介导等温扩增技术及其在动物病毒病检疫中的应用

<正>当前动物疫情复杂多样,动物疾病的诊断技术显得尤为重要。准确、快速、直观的诊断技术成为人们研究的热点,环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)应运而生,它是一种新颖的核酸扩增技术,具有简单、快速、特异性强的特点,特别适合现场快速检测及基层普及应用,目前已广泛应用于细菌、病毒、寄生虫、真菌等病原体和转基因食品、胚胎性别的检测中,并得到了欧美国家的认同,预计在动物病毒病检疫中有广阔的应用前景。1环介导等温扩增技术1.1概述环介导等温扩增技术(LAMP)是由Notomi T等在2000年发明的一种全新的核酸扩增技术。该技术主要利用两对特殊设计的引物和具有链置换活性的DNA聚合酶,使反应中在模板两端     

对虾白斑综合征病毒可视化环介导等温扩增(LAMP)快速检测方法的建立

根据对虾白斑综合征病毒(WSSV)基因保守序列,利用PrimerExplorer V4设计合成4套环介导等温扩增(Loop mediated isothermal amplification,LAMP)特异性引物,每套引物包含两条内引物(FIP和BIP)、两条外引物(F3和B3)和一条环引物(LF或LB)。利用钙黄绿素作为检测指示剂,建立了可视化WSSV的环介导等温扩增(LAMP)快速检测方法。以构建的pMD18-WSSV重组质粒为标准模板进行10倍梯度稀释,测定LAMP对WSSV核酸的最低检测限,4套引物组分别建立LAMP方法均在63℃恒温条件反应60 min,结果显示WSSV-2、WSSV-3和WSSV-4的最低检测限分别为2.25～0.225、2.25～0.225和225～22.5 copies/μL。本研究建立的LAMP方法在1 h内即可完成检测,操作简单,无需复杂仪器,肉眼可直接观察检测结果,适用水产养殖的现场检测,为WSSV早期感染的快速检测提供了方法。     

科技信息

<正>环境微生物快速检测技术研究取得重要进展目前,由中国水产科学研究院黄海水产研究所环境室张旭志博士主持的科研项目"恒温扩增自动基因检测技术开发与应用"取得重要进展。该项目以大肠杆菌为示例微生物,通过应用高灵敏、高特异性的环介岛等温基因扩增(LAMP)技术,初步建立了一种先进检测模式。在该模式中,无需DNA模板提取,使目标菌液在15分钟～60分钟内扩增目标基因,通过     

病原迟钝爱德华菌毒力基因及双重PCR与LAMP检测方法的建立

为明确牙鲆及大菱鲆病原迟钝爱德华菌毒力基因的携带情况并建立分子检测方法,实验以迟钝爱德华菌fimA、fimB、gadB及citC为靶基因设计特异性引物,进行PCR扩增及环介导恒温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP),并对其特异性、灵敏性和实际应用进行了比较。结果显示,10株病原迟钝爱德华菌均扩增出fimA、fimB、gadB及citC 4种毒力基因,目的条带大小分别为240、217、171及119 bp,4株对照菌无任何扩增条带;以fimA和gadB设计的两对引物进行的双重PCR扩增,同一PCR反应体系中病原迟钝爱德华菌可扩增出240和171 bp两条目的条带,且灵敏度为3.0×10³ CFU/mL,4株对照菌无任何扩增条带;以fimA设计的4条特异引物进行的LAMP扩增,病原迟钝爱德华菌可扩增出阶梯状条带,反应产物加入荧光染料SYBR Green Ⅰ后反应液呈现明显的绿色阳性反应,4株对照菌无阶梯状扩增条带且呈现橙色阴性反应,灵敏度为3.0×10¹ CFU/mL,比双重PCR的检测限要低100倍。研究表明,操作简便、快速且特异性及灵敏性强的LAMP检测方法,对迟钝爱德华菌引起的水产动物疾病的快速诊断具有实践意义。     

牛羊肉掺假微流控检测方法的研究

基于环介导等温扩增技术(LAMP),建立掺假牛羊肉微流控快速检测方法。使用Takara核酸提取试剂盒分别提取14种肉类DNA,根据特异性基因16SrRNA,分别设计牛、羊、猪、鸡、鸭、狐狸、马3～5组特异性引物。在LAMP反应管优化实验中,进行最佳引物筛选实验、特异性实验;芯片验证实验中进行蝶式芯片点样、芯片特异性实验。最佳引物序列:牛为N3、羊为Y4、猪为Z2、鸡为J3、鸭为ya2、狐狸为H1,马为M2。特异性实验中,每种肉类的核酸,只有在与之对应的引物作用下,才能发生扩增反应。芯片验证实验结果显示,无论是单一肉类品种的DNA,还是几种肉类混合的DNA,微流控芯片都能准确无误的检测到相应的肉类基因的存在,特异性良好。     

嗜水气单胞菌与温和气单胞菌的LAMP检测方法的建立

利用环介导等温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification,LAMP）分别建立嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila,AH）与温和气单胞菌（A.sobria,AS）的快速检测方法。针对嗜水气单胞菌pilin基因、温和气单胞菌zipA基因设计特异性LAMP引物。在恒温条件下利用实时浊度仪对2组引物进行特异性和灵敏度试验,并以琼脂糖凝胶电泳和核酸染料颜色变化对扩增结果进行判定。结果显示,LAMP实时浊度法能够特异地检测嗜水气单胞菌和温和气单胞菌,最低检出限分别为46 fg·mL^-1和320 fg·mL^-1,是普通PCR方法的104倍和102倍;并能应用于已知临床样品检测。该研究建立的嗜水气单胞菌与温和气单胞菌LAMP快速检测方法具有高效、特异、灵敏的特点。     

锦鲤疱疹病毒单交叉引物等温扩增检测方法的建立

本文根据锦鲤疱疹病毒(Koi herpes virus,KHV)保守的DNA聚合酶(Sph)基因,设计一组单交叉扩增引物,以构建的Sph基因重组质粒作为标准DNA模板,采用单交叉引物等温扩增技术(Single cross priming amplification,SCPA)进行扩增及优化反应体系,并结合核酸试纸条技术(Nucleic acid test strip detection method),建立了快速可视化检测锦鲤疱疹病毒的单交叉引物等温扩增检测方法(KHV-SCPA)。KHV-SCPA法可在63℃下60min内实现循环扩增,扩增产物经凝胶电泳呈现梯形条带,可特异性地检测出KHV,灵敏度较之常规PCR方法提高约1000倍。结合核酸试纸条检测技术,在3~5min内可对反应产物进行可视化检测。KHV-SCPA检测方法不依赖昂贵的仪器设备与专业技术人员,可应用于锦鲤疱疹病毒的现场快速检测中,为锦鲤疱疹病毒病的准确快速诊断和有效防控提供了技术支撑。     

凡纳滨对虾传染性皮下及造血组织坏死病毒(IHHNV)可视化环介导等温扩增(LAMP)技术方法的优化与应用

传染性皮下及造血组织坏死病毒(Infectious hypodermal and hematopoietic necrosis virus, IHHNV)作为对虾疾病的主要病原之一,能够感染多种对虾,对幼虾危害尤其明显,虽然死亡率不高,但可以引起对虾生长缓慢,造成巨大的经济损失,严重影响对虾养殖业持续健康发展。本文根据IHHNV病毒基因的保守序列,采用Primer Explorer V4软件设计6条LAMP特异性引物组合,建立了一种以环介导等温核酸扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)为基础的快速检测IHHNV的方法。对本研究的LAMP检测方法的敏感性和特异性进行分析,并将其灵敏度与实时荧光定量PCR、普通PCR检测方法进行比较。结果显示:LAMP检测方法在63℃恒温条件60 min内完成反应,阳性结果出现可视化的绿色,阴性结果颜色不发生变化;LAMP方法的最低检出限为10.3 copies/μL,灵敏度与荧光实时定量PCR相当,较常规PCR高。结果表明建立的LAMP方法适用于对虾IHHNV的现场快速检测。     

迟钝爱德华菌环介导等温扩增检测方法研究

为了建立一套用于实验室及室外现场检测迟钝爱德华菌(Edwardsiella tarda, Et)的环介导等温扩增方法(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)，以迟钝爱德华菌的毒力基因fimA为靶基因设计特异性引物，以基因组DNA为模板，进行环介导恒温扩增，并对其特异性、灵敏性和临床检测进行了试验。结果显示，迟钝爱德华菌阳性样本反应呈现为荧光绿色，阴性样本不变色。该LAMP方法的最适反应温度为63℃；特异性试验表明仅迟钝爱德华菌样本发生反应，而杀鲑气单胞菌、嗜水气单胞菌、温气单胞菌和豚鼠气单胞菌均不发生反应；敏感性试验表明，该LAMP方法可检出浓度为2.16×10^-5mg/L的迟钝爱德华菌的核酸。     

病原性鳗弧菌(Vibrio anguillarum)双重PCR与LAMP检测方法的建立

本研究检测了分离自发病大菱鲆、半滑舌鳎及鲤鱼的22株病原鳗弧菌(Vibrio anguillarum)毒力相关基因的携带情况,并建立了病原鳗弧菌的分子生物学检测方法。以PCR方法检测8个毒力相关基因的分布,结果显示,22株病原鳗弧菌均可扩增出6个基因(empA、vah1、vah4、flaA、rtxA和tonB)目的条带,未扩增出virA和angM基因;针对vah4和rtxA设计引物进行双重PCR扩增,同一PCR反应体系可扩增出两条目的条带,灵敏度为2.4×103 CFU/ml,对照菌无任何扩增条带;以vah4设计引物进行LAMP扩增,病原鳗弧菌可扩增出阶梯状条带,呈现阳性反应,6株对照菌无阶梯状扩增条带且呈现阴性反应,LAMP扩增灵敏度为2.4×10~1 CFU/ml。LAMP检测灵敏度是双重PCR的100倍,LAMP技术与PCR比较,操作简便、快速、灵敏度高且不需昂贵仪器,LAMP检测鳗弧菌的方法更适合于养殖生产实际应用。     

动物胚胎性别鉴定技术的研究进展

动物的性别控制(sex control)技术是通过对动物的正常生殖过程进行人为干预,使成年雌性动物产出人们期望性别后代的一门生物技术。动物胚胎性别鉴定技术则是性别控制技术里最接近实用的一大方法。本文综述了胚胎性别鉴定技术的研究进展,阐述了各技术的基本原理和研究概况以及存在的问题。     

First report of white spot syndrome virus in wild crustaceans and mollusks in the Paraíba River,Brazil

The aim of the present study was to investigate the presence of white spot syndrome virus (WSSV) in the Paraíba River, Brazil. Eight sampling sites were established on the bank of the river near water intake areas for the farming of Litopenaeus vannamei. Ten specimens of the shrimp Palaemon pandaliformis and the gastropods Pomacea lineata and Melanoides tuberculatus were collected at each site. Eighty‐one gill fragments from P. pandaliformis, 40 whole individuals of M. tuberculatus and 26 muscle fragments from P. lineata were collected. All samples were stored in microcentrifuge tubes with 95% ethanol (1:10; v:v). Tests were performed at the Potiporã Molecular Analysis Laboratory (state of Rio Grande do Norte, Brazil) for the detection of WSSV using Loop Mediated Isothermal Amplification with the aid of the LAMP WSSV kit (Concepto Azul, Ecuador). Twenty‐nine per cent of P. pandaliformis, 48% of M. tuberculatus and 8% of P. lineata tested positive. The findings demonstrate that WSSV is present in wild crustaceans and mollusks, which may serve as vectors and/or reservoirs of the virus, thereby posing a potential risk to local shrimp farming. This is the first report of WSSV in wild specimens of M. tuberculatus and P. lineata.     

病原性鳗弧菌(Vibrio anguillarum)双重PCR与LAMP检测方法的建立

本研究检测了分离自发病大菱鲆、半滑舌鳎及鲤鱼的22株病原鳗弧菌(Vibrio anguillarum)毒力相关基因的携带情况,并建立了病原鳗弧菌的分子生物学检测方法。以PCR方法检测8个毒力相关基因的分布,结果显示,22株病原鳗弧菌均可扩增出6个基因(empA、vah1、vah4、flaA、rtxA和tonB)目的条带,未扩增出virA和angM基因;针对vah4和rtxA设计引物进行双重PCR扩增,同一PCR反应体系可扩增出两条目的条带,灵敏度为2.4×103 CFU/ml,对照菌无任何扩增条带;以vah4设计引物进行LAMP扩增,病原鳗弧菌可扩增出阶梯状条带,呈现阳性反应,6株对照菌无阶梯状扩增条带且呈现阴性反应,LAMP扩增灵敏度为2.4×101 CFU/ml。LAMP检测灵敏度是双重PCR的100倍,LAMP技术与PCR比较,操作简便、快速、灵敏度高且不需昂贵仪器,LAMP检测鳗弧菌的方法更适合于养殖生产实际应用。     

A sensitive loop-mediated isothermal amplification (LAMP) method for detection of Renibacterium salmoninarum, causative agent of bacterial kidney disease in salmonids

Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) is a novel technique for nucleic acid amplification with high specificity, sensitivity and rapidity and does not require expensive equipment or reagents. In the present study, we developed and evaluated a LAMP method for the rapid detection of Renibacterium salmoninarum causing the bacterial kidney disease in salmonids. This method was more sensitive than quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR). Using DNA template extracted from cultured R. salmoninarum , the LAMP method gave an amplification signal from template diluted to 10⁻⁸ while the limit of detection of qPCR was10⁻⁷. The LAMP method was also highly specific and did not amplify DNA purified from five other Gram-positive and -negative bacterial fish pathogens. The method also worked well using extracts of macrophages infected with R. salmoninarum and kidney material from rainbow trout, which were positive for R. salmoninarum by qPCR and crude R. salmoninarum culture. There was some evidence for inhibitors of the LAMP reaction in the kidney samples, which was overcome by diluting the sample.     

Koi herpesvirus epizootic in cultured carp and koi, Cyprinus carpio L., in Taiwan

Koi herpesvirus (KHV) poses a significant threat to cultured koi and common carp, both Cyprinus carpio L. Since the first reported case in Israel in 1998, KHV has rapidly spread worldwide. This study investigates the spread of KHV to Taiwan by collecting 49 cases of suspected common carp and koi infections from 2003 to 2005 for analysis. Clinical signs included lethargy, anorexia, increased respiratory movements and uncoordinated swimming. Hyperaemia, haemorrhage on body surface and necrotic gill filaments were recorded. Gill epithelial hyperplasia, necrosis and eosinophilic intranuclear inclusion bodies were observed by histological examination, while virions were detected using transmission electron microscopy. By detecting the presence of the KHV thymidine kinase (TK) gene and the KHV 9/5 gene using polymerase chain reaction (PCR), 37 cases were identified as KHV-positive, and the cumulative mortality of infected fish was 70-100%. Positive cases showed identical sequences for the genes analysed, implying that they were of the same origin. For the KHV 9/5 gene sequence, these cases exhibited 100% identity with the Japanese strain (TUMST1, accession number AP008984) and 99% identity with the Israeli (KHV-I, DQ177346) and US (KHV-U, DQ657948) strains. Additionally, a loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay was performed and found to be more sensitive than PCR tests, suggesting its potential use as a rapid diagnostic method for KHV. This is the first epidemiological study of KHV infection in cultured common carp and koi in Taiwan.     

基于原位LAMP技术的牡蛎疱疹病毒(OsHV-1)易感宿主调查

牡蛎疱疹病毒(Ostreid herpesvirus 1, OsHV-1)给世界双壳贝类养殖业造成了严重的经济损失。10余种双壳贝类陆续被认定为易感宿主,仍有其他几种贝类仅有PCR核酸阳性数据,因确诊证据不足导致其易感性未得到充分评估。原位环介导等温核酸扩增(LAMP)检测技术相对传统原位杂交技术具有灵敏度高、方便快捷、可作为病原微生物感染证据的优点。为了在OsHV-1流行病学调查过程中实现病毒感染的快速检测和确诊,根据已报道的OsHV-1特异性LAMP检测引物,设计内引物,优化反应条件,建立了OsHV-1的原位LAMP检测方法。基于该方法对2019年以来采集的长牡蛎(Crassostrea gigas)、福建牡蛎(Crassostrea angulata)、栉孔扇贝(Chlamys farreri)、虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)、毛蚶(Scapharca subcrenata)和菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)样本进行检测。结果显示,毛蚶样本的OsHV-1原位LAMP检测结果呈阳性;其他几种贝类部分样本的实时定量PCR (qPCR)检测呈阳性,但原位LAMP检测呈阴性。对毛蚶样本的原位LAMP检测结果分析发现,病毒杂交信号主要分布在外套膜和肝胰腺等器官的结缔组织,推测感染的细胞为成纤维细胞和血淋巴细胞;在闭壳肌和斧足肌肉组织的肌细胞细胞核中也发现较多杂交信号。鳃丝内和周边偶现阳性信号,推测来自渗出的血淋巴细胞。基于原位LAMP技术的OsHV-1检测结果显示,毛蚶是OsHV-1的一种易感宿主,毛蚶结缔组织、肌肉组织和血淋巴细胞对该病毒有强亲嗜性。     

虾肝肠胞虫(EHP)现场快速高灵敏度检测试剂盒的性能评价研究

近年来,虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hepatopenaei, EHP)流行使我国养殖对虾遭受严重经济损失,现场快速检测是EHP防控的重要技术保证。本研究对本实验室研发的EHP现场快速检测试剂盒的分析特异性(ASp)、分析灵敏度(ASe)、诊断特异性(DSp)、诊断灵敏度(DSe)、重复性和稳定性6项性能参数开展了系统评估。ASp测试显示,该试剂盒与对虾白斑综合征病毒(WSSV)、偷死野田村病毒(CMNV)、虾血细胞虹彩病毒(SHIV)、致急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌(VpAHPND)、传染性皮下及造血组织坏死病毒(IHHNV)等5种对虾常见病原及健康对虾无交叉反应;ASe测试显示,该试剂盒检测下限为101 copies/反应;以EHP TaqMan RT-qPCR方法为标准,比较了试剂盒对298份临床样品的测试结果,试剂盒的DSp为99.2%、DSe为91.7%;试剂盒对EHP阴性样品及强阳性样品的检测重复率为100%,弱阳性样品检测重复率为95.8%;试剂盒在–20℃和–40℃条件下分别可保存7个月和12个月以上。本研究表明,本实验室研制的EHP现场快速检测试剂盒具操作简便、快速、灵敏度高、特异性强、重复性好和稳定性强等优点,可满足对虾养殖现场对EHP的高灵敏度检测。     

环介导等温扩增技术与横向流动试纸条法快速检测鳗利斯顿氏菌的研究

采用环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、横向流动试纸条技术(Lateral flow dipstick,LFD),建立一种鳗利斯顿氏菌快速检测方法。针对鳗利斯顿氏菌金属蛋白酶基因设计一套特异性引物及异硫氰酸荧光素(Fluorescein isothiocyanate,FITC)标记的探针,结合生物素标记的环介导等温扩增技术扩增反应和横向流动试纸条技术对鳗利斯顿氏菌进行检测;比较LAMP-AGE、LAMP-LFD和PCR-AGE的灵敏度;选取4株鳗利斯顿氏菌和6株非鳗利斯顿氏菌验证LAMP-LFD特异性。试验结果表明,应用LAMP-LFD,能在30 min内完成鳗利斯顿氏菌的检测;LAMP-LFD检测的灵敏度为7.7 cfu/ml,LAMP-AGE和PCR-AGE检测的灵敏度均为77 cfu/ml;4株鳗利斯顿氏菌均呈阳性反应,其他6株非鳗利斯顿氏菌均为阴性。应用LAMP-LFD检测鳗利斯顿氏菌特异性强、灵敏度高、并且操作安全、简便、快捷。     

Development of a rapid assay for the diagnosis of Myxobolus cerebralis in fish and oligochaetes using loop-mediated isothermal amplification

A loop-mediated isothermal amplification assay was developed for the rapid detection of Myxobolus cerebralis in both fish and oligochaete hosts. The assay was optimized to amplify parasitic DNA by incubation with Bst DNA polymerase and a set of six specially constructed primers at 65 degrees C for 60 min. The amplification products were detected visually using SYBR Green I dye which gave identical results to gel electrophoresis analysis. Parasite DNA was detected from infected oligochaetes, and from the anal fin, caudal fin, dorsal fin and operculum of clinically infected fish. This 'Myxo-LAMP' assay has a detection limit similar to that of a polymerase chain reaction assay (10(-6)), but is more rapid and only requires a water bath for amplification and is therefore practical for simple and rapid diagnosis of infected tissue.     

草鱼呼肠孤病毒逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)检测方法的建立

根据草鱼呼肠孤病毒(grass carp reovirus,GCRV)衣壳蛋白VP6编码基因的序列设计特异性引物,以病毒全基因组RNA为模板,通过对反应条件进行优化,建立了GCRV的逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)检测方法。检测结果表明,本方法可在63℃下1 h内实现靶片段的大量扩增,扩增产物经凝胶电泳呈现梯型条带,反应体系中添加SYBR Green I荧光染料后,绿色阳性结果明显区别于橙色阴性结果。该检测体系针对草鱼呼肠孤病毒的检测灵敏度高,其最低检测限为33 pg,与常规RT-PCR方法相比较,灵敏度高10倍,且与斑点叉尾鮰呼肠孤病毒(CCRV)、鲤春病毒血症病毒(SVCV)、锦鲤疱疹病毒(KHV)、大鲵虹彩病毒(GSIV)等无交叉反应。该方法灵敏度及特异性高,且不需昂贵仪器设备,为快速检测草鱼呼肠孤病毒与诊断草鱼出血病提供了简捷快速的技术手段。