2023-02-13 13:31:28, 陈燕飞、李江 赛默飞世尔科技生命科学产品
聚集性疫情发生时,迅速确定疫情的病原对于患者的治疗以及后续的疫情控制工作具有重要的意义。Thermofisher旗下多项技术为此提供了全方位鉴定方案,为准确快速得到最终结论提供了有力的支持。下面我们一起回顾本次紧张的突发疫情应对过程中,多种技术平台在其中发挥的重要作用。
5月4日
上午,宜春市疾控中心到医院对患者采样(咽拭子和痰液)。宜春市疾控中心首先使用商业化的流感和手足口病毒定量检测试剂盒,对所有患者样本进行检测,结果全部为阴性。调查结果陷入迷雾之中。
宜春市疾控中心考虑到半个月前新装机的QuantStudio™ 7荧光定量PCR仪,配有TaqMan低密度芯片(TLDA)模块,以及配套TLDA多重呼吸道病原体检测板能够扩大病原体筛查范围,决定使用它进行深入检测。
同时,宜春市疾控中心上报江西省疾控中心,并在下午把样本(痰液)送到省疾控中心。江西省疾控中心收到样本后,使用Applied Biosystems® 7500荧光定量PCR仪,以及商业化的检测试剂盒,对所有患者样本进行快速检测。
5月5日
凌晨,在Thermofisher技术支持协助下,宜春市疾控中心使用TLDA多重呼吸道病原体检测板(货号:4485460),完成了对44种(型别)病毒、细菌、支原体和衣原体的筛查和检测,检测出引起此次突发疫情的主要病原体为腺病毒。
同时,江西省疾控中心利用商业化的试剂盒,也完成了全部标本的快速检测和复核工作,最终确认引起此次突发疫情的主要病原体为腺病毒,同时,在部分患者样品中混合有肠道病毒。
由于目前腺病毒感染没有特效药,考虑到儿童免疫力较低,病情比较严重,在确认腺病毒感染后,患儿后续的治疗除之前使用的抗病毒药物外,还增加了注射丙种球蛋白用来提高机体免疫力,患儿症状得以稳定。
5月6-7日
为了进一步确定病毒型别,江西省疾控中心利用腺病毒分型引物,扩增得到产物,使用Applied Biosystems®基因分析仪进行测序,序列比对后初步确认该腺病毒为7型。
同时,江西省疾控中心首次使用高通量测序技术(Ion S5高通量测序系统),2天内即直接从患儿样品中获得了病毒的全基因组序列,通过对全基因组序列进行解析再次确定为腺病毒7型。
本次事件中多种ThermoFisher的分子检测技术和产品的一致性结果体现了现代DNA分子检测技术的成熟和可靠。技术人员在这里使用到7500和QuantStudio™ 7荧光定量PCR仪,AppliedBiosystems®基因分析仪(一代测序),以及Ion S5高通量测序系统(二代测序)。它们都是Thermofisher生命科学事业部引以为傲的实力产品,都各有所长:
(1)荧光定量PCR与商业化的试剂盒或我们的TLDA多重病原检测板配合使用,数小时内即可完成多病原体的快速筛查和检测;
(2)基因分析仪通过对已知病原体核心序列测序,一天内即可快速完成病毒的分子分型和二次确认;
(3)高通量测序系统两天内即获得样本的所有病原体全基因组序列信息,为更全面的筛查和确认病原体,以及研究病原体基因组的变异和溯源提供参考。
图:ThermoFisher高通量测序、基因分析仪/一代测序、荧光定量PCR的仪器产品线
在本次疫情中扮演重要角色的两个检测技术:
(1)基于荧光定量PCR和TLDA的多重病原快速检测技术;
(2)基于高通量测序的宏基因组测序技术。
1、TLDA多重病原快速检测技术
又称TaqMan低密度芯片(TaqMan Low Density Array)或微流体芯片,是通过离心方式加样(核酸样品和PCR预混液),并在荧光定量PCR仪上进行实时荧光定量PCR反应和检测的384孔反应板。一次运行支持的样品数为:1~8个,靶点数为:12~384个,技术重复数为1~4个。TLDA兼容的Applied biosystems荧光定量PCR仪器型号包括:7900、ViiA7、QuantStudio7、QuantStudioDX和QuantStudio 12K。
TLDA预先将待测靶点对应的TaqMan Assays(引物和探针)包埋在每一个反应孔中,通过约10分钟的加样、离心及封板操作后,即可在荧光定量PCR仪器上进行检测。整个检测流程:从加样到获得多达384个靶点的qPCR结果,用时仅需1个多小时,效率非常高,特别适合突发疫情的快速检测工作。
图:基于荧光定量PCR的TLDA多重检测操作流程
本次宜春市疾控中心所使用的多重呼吸道病原体检测板可以同时对以下45种靶标病原体进行筛查:
*病原名称前面的数字表示该病原体检测TaqMan Assay在TLDA检测板上的位置编号。
2、宏基因组测序用于病毒分型和鉴定
宏基因组高通量测序能够检测样品中全部病原体的全基因组序列,是检测未知病原体的最有力技术。疫情如火,时间就是生命!测序速度快是Ion Torrent高通量测序系统的突出特点,它可在1~2天内完成从样品到宏基因组测序结果的完整流程,特别适合突发疫情应急处置对时效性的硬性要求。
本次江西省疾控中心使用Ion S5高通量测序系统,2天内即得到了患儿样本(痰液)宏基因组全序列信息,并通过中国疾病预防控制中心开发的开源软件--VIP软件(Virus Identification Pipeline,病毒鉴定分析流程)完成了病毒全基因组数据分析和分型鉴定,获得了导致此次疫情的腺病毒全基因组序列。
图:VIP软件(VirusIdentification Pipeline)病毒鉴定分析软的流程示意图
图:VIP软件分析结果显示样品中Mastadenovirus(哺乳动物腺病毒属)是含量最高的病毒,检测结果覆盖了99.98%的病毒基因组,与其最相近的参考基因组是AC_000018.1 Humanadenovius type 7
现代分子生物学技术已经能够实现对病原体的迅速鉴定和应对,也在此次疫情聚集事件中得到了很好的体现。无论是使用实时荧光定量PCR和毛细管电泳技术对已知病毒进行筛查和确证,还是使用高通量测序技术对未知病毒全盘检测,Thermofisher致力于提供整体解决方案,为更清洁,更安全,更健康的中国做一份贡献!
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