动物医学进展,2017,38(12):1-5 Progress in Veterinary Medicine 非洲马瘟病毒RT—LAMP检测方法的建立 姜睿姣 ,邬旭龙 ,张鹏飞 ,王 印 ,杨泽晓 ,姚学萍 (1.四川农业大学动物医学院,四川成都611130;2.动物疫病与人类健康四川省重点实验室,四川i成都611130) 摘 要:为了建立非洲马瘟病毒(AHSV)环介导等温扩增(1oop-mediated isothermal amplification, LAMP)快速检测方法,基于AHSV VP7基因保守序列,设计2对特异性扩增引物。通过对反应体系中各组 分浓度,反应温度及时间的优化,建立了快速、灵敏的AHSV RT—LAMP检测方法,并对该方法特异性、灵敏 度、重复性进行探索。结果表明,在63℃恒温下反应45 min,便可进行高效率的特异性扩增。反应产物经琼 脂糖凝胶电泳和染料可视化鉴定,能够快速有效检测AHSV。用建立的方法检测马属动物易感的4种疫病 病原,结果均为阴性,证实具有较高的特异性。灵敏度是RT—PCR的1 000倍。建立了AHSV RT—LAMP 检测方法,具有快速、特异、灵敏、操作简单、设备要求低的特点,适合用于现场AHsV快速检测。 关键词:非洲马瘟病毒;环介导等温扩增;检测 中图分类号:¥852.65 文献标识码:A 文章编号:1007-5038(2017)12—0001-05 非洲马瘟(African horse sickness,AHS)是由 非洲马瘟病毒(African horse sickness virus, AHSV)引起马属动物的一种急性或亚急性的虫媒 内实现10。倍~1O如倍的扩增,白色产物焦磷酸酶沉 淀可通过肉眼观察到,除此以外,还能用荧光染色剂 SYBR Green I染色观察。LAMP不需要复杂的仪 传染病[1 ]。其主要病理特征有发热、皮下组织水 肿、肺水肿、脏器出血等。所有马属动物中,马对此 病最易感,病死率可高达9O 。AHS被世界动物卫 生组织(OIE)列为法定报告的动物疫病,我国将其 列为一类动物疫病。AHS主要流行于非洲撒哈拉 沙漠以南地区,在欧洲、中东的部分国家和地区偶有 发生 引。 器设备,仅依靠2对~3对特异引物和一种链置换 DNA聚合酶(Bst DNA polymerase),在恒温下短时 间内便能高效、快捷、特异扩增靶序列。目前, LAMP方法已经广泛应用于病原体的检测,如猪细 小病毒口 。本研究建立了一种检测非洲马瘟病毒 的RT—LAMP方法。 目前中国虽无非洲马瘟的发生,但随着各国贸 易往来变频繁、气候改变,加之此病通过蚊虫传播, AHSV属呼肠病毒科(Reoviridae)环状病毒属 (Orbiviru),现已知有9种血清型,不同型病毒的毒 力强弱不相同,各型之间具有交互免疫关系,如5型 并不能完全保证AHS不会传人进中国。因此,建立 一种快速、灵敏、特异的检测方法,有助于现场立即 与8型、6型与9型_3 ]。该病毒无囊膜,直径约75 nm,基因组由1O个大小不等的双链RNA片段构 成,共编码7种结构蛋白(VP1—7)和4种非结构蛋白 (NS1、NS2、NS3、NS3A)。其中VP7在ASHV各 检测出本病或排除本病,尽可能减小损失。 1材料与方法 1.1 材料 马传染性贫血病毒(Equine infectious anemia virus,EIAV)、日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)、链球菌(Streptococcus)、狂犬病病毒 (Rabies virus,RV)由四川农业大学动物检疫实验 血清中高度保守,是该病毒的血清群特异性抗原_5]。 日本学者Notomi T等[6]发明了环介导等温扩 增法(1oop-mediated isothermal amplification, LAMP)。目前,RT—LAMP技术也广泛用于RNA 室提供。利用DNA/RNA提取试剂盒提取病毒 DNA/RNA,RNA反转录为cDNA,置一8O℃保存 病毒的检测,如SARS冠状病毒、口蹄疫病毒D-n]。 与传统PCR相比,该技术通常可在15min ̄60min 备用。 收稿日期:2017—03—28 基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2O13BADl28O4) 作者简介:姜睿姣(1996一),女,四川雅安人,本科生,主要从事动物传染病病原微生物及其分子生物学研究。*通讯作者 2 动物医学进展2017年第38卷第12期(总第294期) 1.2 主要试剂 和65 bp。20 反应体系中含 0RV 10 U,R Bst DNA聚合酶、Mg。 购于New England Bio一 1abs(NEB);dNTP、2×Taq PCR Master Mix、RNA LAMP产物5 L,10×缓冲液2 L,37℃反应4 h,取 8 L的酶切产物在20 g/L琼脂糖凝胶中电泳鉴定。 1.3.5 RT—PCR检测 利用外引物F3、B3进行 AHSV RT—PCR扩增,反应体系为25 L:2×Taq 反转录试剂盒、DNA Marker DL 2 000购于宝生物 工程(大连)有限公司;质粒提取试剂盒、DNA/RNA 提取试剂盒购于生工生物工程(上海)股份有限公 司;其他试剂均为国产分析纯产品。 1.3 方法 1.3.1 DNA的制备 在NCBI中获取AHSV VP7 基因序列(GenBank:KT030566.1),通过DNAStar 软件比对分析,人工合成AHSV VP7保守基因序 列。将载有目的基因质粒的菌株纯培养后,利用质 粒提取试剂盒提取目的基因质粒作为模板,送至华 大公司测序鉴定后,置一80 ̄C保存备用。 1.3.2 引物设计 根据GenBank公布的AHSV VP7保守基因序列,利用在线软件Primer Explorer V5,设计并筛选出2对引物(包括2条外引物F3、 B3,2条内引物FIP、BIP)。引物序列见表1,由擎科 生物公司合成。 表1引物序列 Table 1 Sequences of o1ig0nucleotides primers AHSV F3 GTTGGCAACTGTGGGAGC 18 AHSV B3 TCCATGCACACTTCAGCAAT 2O AHSV 会 42 AHSV 会 代T 。 lI3.3 AHSV RT—LAMP反应优化 AHSV RT— LAMP的反应体系为25 L,依次对dNTP浓度、 Mg抖浓度、甜菜碱浓度、引物浓度及温度进行优化。 具体梯度如下:dNTP终浓度为0.8、1、1.2、1.4、1.6、 1.8 mmol/L;Mg 终浓度分别为2、4、6、8、1O mmol/L;甜菜碱终浓度分别为0、0.5、1、1.5、2 tool/ L;内引物终浓度分别为0.8、1.2、1.6、2.0、2.4、2.8、 3.2 tlmol/L;外引物终浓度分别为0.1、0.2、O.3、O.4、 0.5、0.6、0.7 t ̄mol/L,10×Bst buffer 2.5“L,Bst DNA聚合酶8 U,模板2 L,反应温度优化分别为 61℃、62℃、63℃、64℃、65℃,反应时间优化分别为 30、45、60、75、90 rain。所有体系恒温反应后,8O℃ 加热2 rain终止反应。取5 L反应产物于20 g/i 琼脂糖凝胶电泳鉴定,以确定最佳的反应体系。添 加SYBR Green I染料,并在紫外灯下观察。 1.3.4 RT—LAMP产物酶切鉴定 用Primer Premier 5软件分析目的片段的酶切位点,并筛选出 具有单一位点的酶EcoRV,预计酶切产物为163 bp PCR Master Mix 12.5 L,F3、B3各1 L,模板 2 L,ddH20 8.5 L。按如下程序进行:94℃3 arin;94℃15 S、55℃30 s、72℃30 S共34个循环; 72℃5 rain。取5肚L反应产物于20 g/L琼脂糖凝 胶电泳后,将产物送至华大基因测序鉴定。 1.3.6 RT—LAMP灵敏度检测 利用Nano Drop 2 000核酸蛋白分析仪对AHSV重组质粒进行定量 测定,根据核酸浓度计算质粒拷贝数l_l 。将AHSV 重组质粒进行1O倍梯度稀释,利用的AHSV RT— LAMP和RT—PCR检测方法,分别对1×10。copies/ L~1 copies/ ̄tL的DNA进行试验,对比两者检测 灵敏度。 1.4 RT—LAMP特异性和重复性试验 根据建立的AHsV RT—LAMP检测方法,分别 对AHSV、EIAV、JEV、Streptococcus、RV进行特异 性试验。扩增产物经2O g/L琼脂糖凝胶电泳鉴定。 以AHSV阳性质粒为模板,3次不同时间进行反 应,同时设立3次重复,对建立的RT—LAMP检测方 法进行重复性探索及检测。 2 结果 2.1 AHSV RT—LAMP方法的建立 经过对AHSV RT—LAMP反应体系和条件的 优化,最终反应体系为25 L:外引物F3、B3各0.2 t ̄mol/L;内引物FIP、BIP各1.6 t ̄mol/L;Mg抖6 mmol/L;甜菜碱1 mol/L;dNTP混合液1.2 mmol/ L;10×Bst buffer 2.5 L;Bst DNA聚合酶8 U;模 板2 L;ddH。0补足25 L。反应在63℃恒温反应 45 min后,8O℃灭活2 min。产物经2O g/L琼脂糖 凝胶电泳分析,可见清晰的阶梯状条带。在体系反 应结束后添加SYBR Green工荧光染料,在紫外灯 照下,阴性反应管呈橘红色,而阳性反应管散发绿色 荧光,介于两者之间的反应管有黄绿色荧光(图1)。 2.2 RT—LAMP特异性试验 以AHSV质粒作为阳性对照,检测马传染性贫 血病病毒、Et本脑炎病毒、链球菌、狂犬病病毒进行 特异性试验,验证所建立RT—LAMP方法的特异 性。结果表明,只有AHSV呈阳性,其他试验样品 呈阴性(图2)。 2.3 RT—LAMP灵敏度检测 将AHSV重组质粒进行10倍梯度稀释,分别 姜睿蛟等:非洲 0瘟痫毒R。1’ 1。 AMP检测斤法的建立 时1×】0 ) fi J ~】copi ̄、s/f I 的I)NA进行灵 反心产物} 样于20 g/I 琼脂糖凝胶电泳( 4),町 敏瞍检测.对比 者榆测灵敏J监。结果表}JJj. 传统 I _r P【、R的检 则卡^乏限为l×1 0 copies,『』I .f 』H RT— I \MP柃测力 法检测量为1 10。copies I .RT 以行到一条l 63 l p和65 hp的条带. j 论值相符, 说}』I】RT I AMI 扩增的条0 是AHSV的VP7基 k 。以F3、I33为外引物,I.AMI 扩增产物为模板. :n k I.AMP的 敏俊为传统I T—I CR的1 0(7)0倍,R'I、。 进行PCR反J、 ,产:物测序鉴定后。fi-NCBI BI AsT __ h “ m I 【、R目的扩增条带为228 bt)( 3)。 进行比对,证实扩增序列为人HSV特 性 列。 4 5 2 000 bp—_.. 750 bp—+ 5(10 bp—+ 250 bp—+ il)(IhD—◆ .。 白对照;2,未优化的反应体系; .最优反应体系 .I‰nk cont r c)I;:.Not optimizt (1 rc ̄tf’ti c)11 system;:{.T¨optimal re 'M.I)NA标准I)1 !(1(IO:1~5.依次为 IlSV、E1/\t 、I V、 ,, eplt“o cIlon sv5t ri1 、RV样本;6.f5』"}-埘照 图1 SYBR【;rc L II I染色结果 M.I) I、Ma rke r I)I 000;】_5.Simph Of AHS\ .1 IAV.J} V,Stre .I t’(】l(miliol1 FCStl1t (1f Y1{I (;rc。t 11 OU{IC1iS.I:tV rt s1) ti、rt”t r;6.}{1…1k(’(11ll Y C)l 2.1 R-r I AMP产物酶切鉴定 图2 R 。1 I’ AMf 特异性检测 RT I AMI 反应产物经I )RV嗨切后.取5 ILl l ig.!Gpecificit、r 1t:sl fo r RT I..、MI M I 2 3 4 5 6 7 M 8 9 10 1 1 l 2 1 3 l4 2 0《}()bP I(…(】bp— 00 bp 25(1 bp—— \1_1)N.、标准I1)1 ! j iq-对照 M.I) A M£lrk,、r 1) SI)eC11VL'lV;7.1 I. 图3灵敏度检测 Fig.{ t nsili x it、 Iest :{ 讨论 2 001)bP— AHs作为・种高致病 的虫媒传染病.能引起 l l】()¨bD—● 与属动物皮下组织水肿、肺水 、内脏f 札等症状。 …F AHS发痫迅速。病死牢儆商.我 将j 列为一 (川bD 类动物疫病。符 贸易往米越发频繁、进…【¨j马 越多.此病的传播就会越发迅速。闪此。 …{ 现在虽 .. 1 63 bP 术发生木病. 建立・种离效、迅速检洲方法的储 ..一65 bp 备.有利于及时俭测此病病 ,将该痫 r:罔门 M.I) A怀准1)1,2()f)1):1.P,I、I AMI 脚切产物 之外。 M I) 、Ma rk【 r I)1 !()f)():I.I{1’I.1、,Mr pro RT I AMP足一种新型的核酸等温扩增方法。 j-J】R、 此方法相比较r Rrr I CR 多优点。 ‘允.RT 目 RT I一、MP产物酶切鉴定 I.AMP的扩增效率极离. 的l5lllin~60 nlin (]f RT I,.\Ml’…()t{UCI dirtt f(-(i wiIh F(“R、 4 动物医学进展2017年第38卷第12期(总第294期) 内,就能将目的片段扩增1O。~1O¨倍,极大程度节 省了检测的时间,对于现场及时检测具有重大的意 义。其次,RT—LAMP检测方法的灵敏度高,特异性 强。就本研究而言,RT—LAMP的灵敏度是传统 RT—PCR的1 000倍;1对外引物和1对内引物保证 了扩增时的高特异性。使得检测的结果更加清晰、 准确。再者,结果的检测简单,可通过肉眼观察是否 有白色的焦磷酸镁产生,亦或加入SYBR Green I 染料观察是否有荧光绿,便判断是否有产物生成,且 全程无需复杂的设备。因而,此技术已用于人、动 物、植物的多种病原体检测检测,具有很高的实用价 值。由于RT—LAMP的灵敏度极高,一旦开盖容易 形成气溶胶污染,加之实验室并无严格分区,假阳性 的情况发生较频繁。所以在操作时应谨慎,切忌把 反应后的反应管打开。 本研究发现,针对本套引物,在整个反应体系内 Mg。 浓度为6 mmol/L反应条带最佳,与大多文献 报道最佳Mg 浓度为8 mmol/L不一致_7 。 内、外引物浓度比值比引物的绝对浓度更重要,本研 究浓度比值为8:1时,扩增的效率最高。这与以往 文献报道的一般选取4:1或8:1的内、外引物比 值有高扩增效率一致。一般情况下,RT—LAMP在 15 mint60 min之内、6l℃~65℃之间能观察到明 显的条带。本研究在45 min之后才能观察到条带, 反应温度以63℃最佳。由此可见,对于不同的引物 和模板,反应体系各组分的最佳浓度、反应最短时间 以及最适温度也会随之改变。因此,优化一个反应 体系,对于建立某种病毒最理想的检测方法是必不 可少的。 参考文献: Eli OIE.Manual of diagnosis tests and vaccines for terrestrial ani— mals[M].2008:823—828. r2] Meiswinke1 R,Paweska T T.Evidence for a new field C li一 coides vector of African horse sickness in South Africa[J].Prey Vet Med,2003,60(3):243—253. 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Based on the AHSV VP7 gene conserved sequence,two pairs of optimal primers were designed.Through optimizing temperature,time and all components concentration in the reaction system,a rapid and specific detection of AHSV was established.The results showed that the method of LAMP manifested a highly effi— cient amplification for AHSV viral target gene when the reaction system was placed in 63℃for 45min.Re— action products could be quickly and effectively detected by agarose gel electrophoresis and dye visual iden— tifieation.The established method was used to detect other susceptible diseases,eventually the results were negative.It confirmed that the method has high specificity.What’S more。the detection limit was 1 0 copies/ uL,which was approximately a 10一fold greater sensitivity than RT~PCR.Therefore,a specific,sensitive and rapid RT—LAMP detection was established,which is suitable for rapid detection with simple conditions. Key words:African horse sickness virus;RT—LAMP;detection