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结合了核酸质谱,MALDI-TOF MS微生物鉴定范围大幅提升


核酸质谱 MALDI-TOF MS 微生物鉴定

微生物质谱(MALDI-TOF MS)鉴定微生物的主要原理是利用已知菌种建立数据库,通过质谱检测获得细菌核糖体蛋白的指纹图谱,将其与数据库中的参考图谱比对后得到鉴定结果。病毒的主要成分为核酸(DNA或RNA),不含核糖体蛋白,所以理论上微生物质谱(MALDI-TOF MS)无法检测病毒。核酸质谱是质谱技术与PCR技术的完美结合,非常适用于几十个到几百个基因位点的分析。核酸质谱与微生物质谱相结合,使得MALDI-TOF MS可以检测包括细菌、病毒在内的几乎所有微生物(理论上),且效率比二代测序大大提升。

 

近日,中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室林建涵教授课题组,使用融智生物QuanSNP核酸质谱系统建立了10种鸭病毒同时检测的方法,该方法可同时进行基因分型。结果显示,该方法对10种鸭病毒的最低检出限为1.3拷贝/μl~7.8拷贝/μl,目标病毒之间以及目标病毒和非目标病毒之间无交叉反应。相关研究结果已经发表在Journal of Virological Methods上,文章标题为“Establishment of a simultaneous detection method for ten duck viruses using MALDI-TOF mass spectrometry”(https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2019.113723),文章第一作者为刘宁。

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融智生物QuanSNP核酸质谱系统,基于新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF开发 ,同一台仪器可实现微生物鉴定、核酸分型、质谱成像,以及糖化血红蛋白检测等功能。

 

鸭病毒病给全球养鸭业带来了巨大风险。典型的鸭病毒性疾病包括鸭病毒性肠炎(DVE)、鸭病毒性肝炎(DVH)和番鸭呼肠孤病毒感染。自1996年以来,各种新型病毒性疾病已出现在鸭类中,如禽流感、呼肠孤病毒引起的番鸭新肝病和鸭脾坏死病,坦布苏病毒(TMUV)相关的产蛋量下降,北京鸭中的鹅细小病毒(GPV)相关的短喙与侏儒综合征(SBDS)。在这些疾病中,DVH可由三种鸭甲肝病毒(DHAV)和两种鸭星状病毒(DAstVs)引起,这两种鸭星状病毒最初称为鸭肝炎病毒2型(DHV-2)和鸭肝炎病毒3型(DHV-3)。

快速筛查传染性病毒病是确保养鸭业健康发展的关键。目前常规的病毒检测方法最多可同时检测3种病毒。近年来,人们在建立检测DHAV、DAstV、AIV、DRV、TMUV、GPV和DEV的分子和血清学诊断新方法方面做了许多努力。虽然其中一些可以识别多个目标,但交叉反应性极大地限制了它们同时诊断这些主要感染性病毒的能力。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术自20世纪90年代以来已用于单核苷酸多态性(SNP)的检测。最近,在临床病毒学中已经报道了基于多重PCR和MS的检测方法,该方法被证明是用于高通量诊断或基因分型应用的有前景的方法。该方法包括三个步骤:目标核酸的多重PCR扩增、质量探针的单碱基延伸和产物的质谱鉴定。目前该方法已成功应用于各种病毒感染的诊断,如口蹄疫、疱疹病毒感染、乳头状瘤病毒感染和冠状病毒感染。

在林建涵教授课题组的研究中,开发了一种基于多重PCR和QuanSNP(MALDI-TOF MS)的方法来同时检测10种致病性鸭源病毒。在优化的反应条件下,所提出的检测方法显示目标病毒彼此之间以及目标病毒和非目标病毒之间没有交叉反应,表明所建立的方法具有良好的特异性。灵敏度试验表明,该方法对11种重组质粒的最低检出限为100拷贝/μl,比现有的多重检测法更灵敏、更易于读取。

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研究人员用已知含有特定病毒的临床样品模拟了四种混合感染,对该方法进行了评价。如预期的那样,在所有的样本中,都能准确地识别出目的病毒,包括RNA和DNA病毒。

 

该方法还具有通量高的优点,在同一反应中最多可同时检测30个目标物质,单次实验最多可分析384个样品,大大提高了检测效率。该方法不仅可以用于疾病暴发期间的诊断,不同病毒的大规模流行病学研究,还可用于农场地面、鸭胚和新生雏鸭致病病毒的常规筛查,为疾病监测提供一种替代性的诊断方法。此外,该方法可以根据用户的需要定制不同的病毒诊断和监测实验组。




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