تحليل سلسلة من ردود الفعل بوليميريز الكمية في الوقت الحقيقي جنبا إلى جنب مع النسخ العكسي (RT-قبكر) وقد استخدمت على نطاق واسع لقياس مستوى الإصابة بفيروسات الرنا. نقدم هنا مقايسة RT-qPCR مباشرة، التي لا تتطلب خطوة تنقية الحمض النووي الريبي، وضعت للتحديد الكمي للعديد من الفيروسات الجيش الملكي النيبالي، بما في ذلك فيروس حمى الدنج.
وفي الوقت الحاضر، بوليميراز في الوقت الحقيقي التفاعل المتسلسل (PCR) التكنولوجيا أداة لا غنى عنها للكشف والتحديد الكمي للجينوم الفيروسي في مختبرات البحوث، وكذلك للتشخيص الجزيئي، بسبب حساسيتها، خصوصية، و الراحة. ومع ذلك، في معظم الحالات، تحليل PCR (qPCR) الكمية تستخدم عادة للكشف عن الإصابة بالفيروس وقد اعتمدت على تنقية الحمض النووي الفيروسي قبل الخطوة PCR. في هذه الدراسة، يوضع الإنزيم qPCR (RT-qPCR) النسخ العكسي القائم على الأسفار من خلال الجمع بين معالجة المخزن مؤقت وكاشف RT-PCR خطوة واحدة حيث أن كل عملية، من الحصاد من المادة طافية الثقافة للمصابين بالفيروس الخلايا حتى الكشف في الوقت الحقيقي، يمكن أن يؤديها دون تنقية الجيش الملكي النيبالي الفيروسية. ويتيح البروتوكول المعمول التحديد الكمي لتركيزات طائفة واسعة من الجيش الملكي النيبالي فيروس حمى الضنك (DENV) في 90 دقيقة. وبالإضافة إلى ذلك، يتجلى تكيف الإنزيم RT qPCR مباشرة لتقييم وكيل المضادة للفيروسات بتجربة في المختبر باستخدام مثبط DENV سبق الإبلاغ عنها، حمض ميكوفينوليك (الآلام والكروب الذهنية). وعلاوة على ذلك، يمكن قياسها كمياً فيروسات الحمض النووي الريبي الأخرى، بما في ذلك فيروس الحمى الصفراء (يفف) وفيروس الشيكونغونيا (تشيكف) وفيروس الحصبة (مليون إلكترون فولط)، قبل qPCR RT مباشرة مع البروتوكول نفسه. ولذلك الإنزيم RT qPCR المباشرة الموصوفة في هذا التقرير مفيدة لمراقبة النسخ المتماثل فيروسات الرنا بطريقة بسيطة وسريعة، وستوضع كذلك إلى منصة واعدة لدراسة الفرز الفائق والتشخيص السريري.
جنس مصفر من عائلة فيروسات مصفرة تضم أكثر من 70 يلفها، فيروسات الرنا إيجابية-الذين تقطعت بهم السبل التي هي المنقولة بواسطة البعوض والقراد. الأهم من ذلك، والعدوى مصفر في البشر غالباً ما يؤدي إلى المرض السريرية الشديدة، مثل التهاب الدماغ والحمى النزفية1. وفي الواقع، تفشي الفيروس Zika (زيكف)، مصفر، مؤخرا انتشر الفلزي في جميع أنحاء الأمريكتين وقد ثبت أن تترافق مع المضاعفات العصبية، بما في ذلك صغر الرأس2،3. Flaviviruses، وبالتالي، أثر كبير السريرية والاقتصادية في المجتمع الحديث.
مصفر مهم فيروس حمى الدنج (DENV)، أحد فيروسات المنقولة بالبعوض وزعت على نطاق واسع في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية من العالم. DENV يحيل بعوضة البعوض، بما في ذلك Aedes albopictus و بعوض الزاعجة المصرية، أدى إلى انتشار حالات تفشي حمى الضنك4على الصعيد العالمي. حاليا، ومنظمة الصحة العالمية (WHO) يصنف مرض حمى الضنك كثلاث فئات: حمى الضنك دون علامات التحذير، وحمى الضنك مع علامات التحذير، وحمى الضنك الشديد4. على الرغم من أن العدوى الأولية مع واحدة من اللقاح أربعة من DENV (DENV-1 إلى-4) غالباً غير متناظرة أو المقيدة ذاتيا، وقد أظهرت الدراسات الوبائية أن العدوى الثانوية للقاح مختلفة يزيد خطر الإصابة بأشكال أكثر خطورة من حمى الضنك. تجدر الإشارة إلى أن تعزيز تعتمد على جسم DENV العدوى الناجمة عن عدم أو سوبنيوتراليزينج الأجسام المضادة التي أنتجها خلال الإصابة الأولية قد اقترح كآلية محتملة للضنك الشديد الذي حدث كالعدوى الثانوية. لا من العقاقير المضادة للفيروسات المحددة غير متوفرة ل الإصابة DENV5.
لتطوير العوامل المضادة للفيروسات ضد DENV، الروتين وفحوصات قوية، وقابلة لإعداد الفائق، ضرورية للكشف عن النسخ المتماثل الفيروس كمياً. تقليديا، فحوصات بيولوجية (مثلاً، تحليل اللوحة) للتحديد الكمي للفيروسات المعدية وفحوصات مناعية (مثلاً، المرتبط بالانزيم المرتبط بالانزيم [أليسا]) للكشف عن المستضدات الفيروسية قد استخدمت لرصد DENV النسخ المتماثل في المختبر و في فيفو6،7. ومع ذلك، هذه الاختبارات غالباً ما تكون شاقة ويتطلب عدة أيام لإنجاز، مما يعوق التعامل مع عدد كبير من العينات. وفي هذا الصدد، RT qPCR مقايسة موثوق بها للكشف عن الإصابة DENV: أنها محددة وحساسة وسريعة نسبيا7. وبالإضافة إلى ذلك، قد تقنية RT qPCR المزيد من المزايا في شكل الفائق. ومع ذلك، الإجراء النموذجي ل RT-PCR لفيروسات الرنا يطالب باسترداد الأحماض النووية الفيروسية من العينات التي تم جمعها. على الرغم من أن يمكن استخدام مختلف أساليب الاستخراج RT-قبكر، يزال يلزم خطوات متعددة للحصول على الحمض النووي الريبي الفيروسية المنقاة. أيضا، تتطلب فحوصات RT qPCR عادة أعمدة الدوران مكلفة أو المذيبات العضوية الخطرة، مما يجعل عملية إعداد أكثر تعقيداً. نظراً لتجنب سوء و/أو التلوث المتبادل بين العينات عامل حاسم لنجاح التحديد الكمي للجينوم الفيروسي، أسلوب أقل شاقة وتستغرق وقتاً طويلاً المفضل، لا سيما إذا كان RT-qPCR ليتم تطبيقها على تنسيق الفائق.
هنا، نحن تقرير إجراء الرايت قبكر بسيطة لقياس الحمض النووي الريبي DENV في المادة طافية ثقافة من الخلايا المصابة لا تنطوي على تنقية الجيش الملكي النيبالي الفيروسية. هذا البروتوكول RT-قبكر الأمثل ويتألف من خطوتين: ط) الحضانة للمادة طافية ثقافة الخلية المصابة DENV مع معالجة المخزن المؤقت، وثانيا) خطوة واحدة RT-قبكر على صك PCR الوقت الحقيقي. وبناء على ذلك، يمكن الكشف عن الحمض النووي الريبي DENV في ثقافة طافية داخل 90 دقيقة (الشكل 1). ونحن أيضا وصف تطبيق RT-قبكر المباشر لعدوى فيروس الحمض النووي الريبي الأخرى.
اليوم، أصبح الكشف عن الحمض النووي الفيروسي PCR الوقت الحقيقي القائم على فلوري بمعيار الذهب للتشخيص الجزيئي للفيروسات البشرية المسببة للمرض، نظراً لحساسية وسرعتها7. هذا مهم خاصة لتأكيد الإصابة بعدوى الفيروس في المرحلة المبكرة من الأمراض المعدية الحادة مثل حمى الضنك17. أيضا، في ميدان البحوث الأساسية دنيف، مقايسة RT-قبكر هو أداة لا غنى عنها لرصد فيروس النسخ المتماثل في المختبر الثقافة، مما سيؤدي إلى فهم بيولوجيا النسخ المتماثل DENV واكتشاف مثبطات المضادة للفيروسات. في هذه الدراسة، المقايسة PCR الوقت الحقيقي القائم على فلوري كان تطويرها بمزيج من معالجة المخزن مؤقت وكاشف RT-PCR خطوة واحدة حيث أن DENV الجيش الملكي النيبالي في المادة طافية الثقافة من الخلايا المصابة استطاعت كمياً ب RT qPCR دون تنقية جينوم الرنا الفيروسي. عند مقارنتها بفحوصات روتينية للكشف عن الفيروسات النسخ المتماثل، مثل المقايسة اللوحة أو أليسا التقليدية RT-قبكر استخدام الحمض النووي الريبي تنقية6،7، بروتوكول مبسط للمقايسة RT-qPCR أسفرت عن انخفاض كبير في الوقت و الخطوات اللازمة لتحديد كمية الحمض النووي الريبي DENV. وهذا أيضا سمة هامة ومزايا في التقليل من التلوث وفقدان المواد الجينية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن استخدام غطاء نظيف ضروري في تركيب IVT (الخطوة 2، 1) وردود الفعل RT-قبكر (خطوات 4.1-4.4) لتجنب التلوث عبر أي من المنتجات ذات الصلة amplicon أو رناسي. كما أنها حاسمة للتعامل مع ثقافة طافية، بما في ذلك الفيروسات المعدية، داخل السلامة الأحيائية مجلس الوزراء (الخطوة 3، 3) للحد من خطر الإصابة بالمختبر.
آخر أهمية الإنزيم RT qPCR المباشر أن طائفة واسعة من نسخ الرنا الفيروسي يمكن أن تحلل في نفس الوقت دون تخفيف أو تركيز العينة. عندما تستخدم تسلسلياً مخفف DENV 3 ‘ رنا UTR معياراً، البروتوكول RT qPCR مباشرة إنتاج منحنى قياسي خطي على مدى سبعة أوامر من حجم، والحد الأدنى للتقدير الكمي 500 نسخة الحمض النووي الريبي (الشكل 2). للكشف عن DENV في المادة طافية الثقافة من الخلايا المصابة، 8 × 103 إلى 8 × 10-2 بفو الفيروسات في 10 ميكروليتر RT qPCR كانوا ضمن مجموعة من DENV 3 ‘ المعيار UTR الحمض النووي الريبي، وتم حساب الحد الأدنى للكشف (8 × 10-2 بفو) تحتوي على 11 ، نسخ الحمض النووي الريبي ± 7,077 400 (الشكل 3B). علما، كما ورد في عدة مصفر الدراسات18،،من1920، لوحظ أيضا أن نسبة أكبر من الفيروسية نسخ الحمض النووي الريبي للفيروس عيار المعدية (أي، بفو) في عينات DENV في هذه الدراسة. هذه المبالغة في تقدير يفترض أن تكون إلى حد كبير بسبب وجود خلل (أيغير المعدية) فيروسات أو خالية من الجيش الملكي النيبالي الفيروسية أطلق سراحهم من الخلايا المصابة والميتة. على الرغم من أن نسبة نسخ الحمض النووي الريبي: بفو التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة (1.1 × 105 إلى 1.3 × 105 الجيش الملكي النيبالي نسخ/بفو) لا يتفق مع البيانات المعروضة سابقا (نسب تتراوح بين 1 إلى 3 سجل)21،20، وهذا قد يكون ويعزى إلى الفارق في سلالات الفيروسات أو الخلايا أو ظروف الثقافة المستخدمة. آخر التفسير المحتمل لهذا التباين، حيث لا توجد عملية تنقية الحمض النووي الريبي متورطة في مقايسة RT-qPCR المباشرة المبينة في هذا التقرير، أكثر من الجيش الملكي النيبالي DENV في المادة طافية الثقافة يمكن الكشف عنها بواسطة تحليل PCR الوقت الحقيقي دون فقدان الفيروسية المواد الجينية.
بساطة RT-qPCR المباشر يعزز القدرة على التعامل مع عدد كبير من العينات في تنسيقات متعددة جيدا، مثل لوحة 96-جيدا. ولذلك، ستساعد هذه الخاصية التطبيق المستقبلي للانزيم قبكر RT مباشرة إلى دراسة فرز الفائق لاكتشاف العقاقير المضادة-DENV. وفي الواقع، في هذا التقرير، تم بحث تطبيق الإنزيم RT qPCR مباشرة للتحقق من مثبط DENV المضادة، الآلام والكروب الذهنية،، والنتيجة أظهرت أنه يمكن مقارنته بقيمة50 IC من الآلام والكروب الذهنية التي حصل عليها المقايسة RT-qPCR المباشرة (الشكل 4) وذكرت في الدراسات السابقة باستخدام اللوحة المقايسة12،13. وهذا يدل على أن قبكر RT مباشرة مقايسة مفيدة لتقييم تأثير المثبطة للعوامل المضادة للفيروسات على نحو مناسب ويمكن اعتمادها في مخدرات فحص الدراسة في المستقبل.
في هذه الدراسة، بذلت محاولات لتطبيق مباشر RT-qPCR للكشف عن فيروسات الحمض النووي الريبي الأخرى. كما هو موضح في الشكل 5، عند تخفيف إذ ثلاثة فيروسات الحمض النووي الريبي الأخرى (يفف، تشيكف، ومليون إلكترون فولط) تصنف إلى أجناس مختلفة (فيروسات مصفرة وتوجافيريداي باراميكسوفيريداي، على التوالي) درست باستخدام سبق الإشعال المبلغ عنها وفلوروجينيك تحقيقات محددة إلى تسلسل الحمض النووي الريبي الفيروسية منها. تم الحصول على الارتباطات الجيدة بين التتر المعدية وقيم Ct بفحوصات قبكر RT مباشرة، والارتباط أوامر خطية 4-6 من حجم. وهذا يوحي بأن البروتوكول RT qPCR مباشرة قابلة للتكيف لأنواع مختلفة من فيروسات الرنا بمجرد تغيير الإشعال الخاصة بالفيروس ويَسْبِر فلوروجينيك.
ومع ذلك، تتفاوت الحساسية للكشف عن الفيروسات اختبرت في هذه الدراسة (الشكل 5). وينبغي تعديل واحد من البروتوكول التي يمكن تحسين الكشف عن هدف الفيروس الحمض النووي الريبي استخدام مجموعة جديدة من تسلسل التحقيق التمهيدي/. بالإضافة إلى ذلك، خطوة أساسية للمقايسة RT-qPCR المباشر الناجح يعتقد أن الإفراج عن كفاءة الجينوم الفيروسي خلال العينة تجهيز خطوة (الخطوات 3.1-3.4). سيكون هذا من أهمية خاصة للكشف عن فيروسات مستقرة مثل فيروسات غير المغلفة الكمية. على الرغم من أن كتجربة أولية، B3 كوكسساكيفيروس (CVB3)، فيروس الحمض النووي الريبي غير يلفها المنتمين إلى بيكورنافيريداي، تعرضت للمقايسة RT qPCR مباشرة باستخدام كبسولة تفجير CVB3 محددة هو موضح سابقا، ومسبار الفلورية22، تعذر الكشف عن إشارة amplicon إيجابية حتى مع مخزون فيروس عالية-عيار (1 × 105 بفو/mL). ويعتبر هذا يعزى إلى حد كبير إلى السلامة البدنية العالية للفيروسات غير المغلفة. وحتى الآن، بعض فحوصات RT-PCR التي لا تتطلب تنقية الحمض النووي قد وضعت للكشف عن فيروسات الرنا عدة، التي تستخدم بروتوكولات مختلفة في الإفراج عن الحمض النووي الريبي الخطوة23،،من2425، 26. وبالتالي، يزيد استخدام العلاجات البديلة (أو الإضافية)، مثل احتضان عينة الفيروس عند درجة حرارة عالية، يحتمل أن تكون الحساسية للكشف.
وباختصار، كان البروتوكول RT-qPCR المباشر نمواً في هذه الدراسة طريقة بسيطة وسريعة ولكن موثوق بها للتحديد الكمي للجيش الملكي النيبالي الفيروسية في المادة ثقافة طافية من الخلايا المصابة. بسبب هذه البساطة، يمكن عملية المقايسة RT qPCR مباشرة عدد من العينات في وقت قصير، التي تبشر بالتحليل الفائق للنسخ المتماثل الفيروس. وعلاوة على ذلك، تجلى أيضا تطبيق البروتوكول RT qPCR مباشرة إلى غيره من فيروسات الرنا. ولذلك، ينبغي هذا النهج أداة مفيدة لرصد كفاءة في حالات العدوى بالفيروس الحمض النووي الريبي في إعداد بحوث مختبرية، وربما في التشخيص السريري.
The authors have nothing to disclose.
يشكر المؤلفون سوبهاش فاسوديفان زاي (اللائي يقبلن ديوك خريج كلية الطب، سنغافورة) لعزل DENV-2 EDEN2 3295 وشونرو إيمورا (محطة الحجر الصحي كوبي، باليابان) يفف د 17 سلالة اللقاح. الكتاب ممتنون أيضا لأعضاء قسم علم الأحياء الدقيقة و “السيطرة على العدوى” لمساعدتها. ويدعم هذا العمل يأمرون كاكينهي المنحة رقم JP16737900.
PrimeSTAR Max DNA Polymerase | Takara Bio. Inc | R045A | Comparable PCR reagent kit can be used. |
SimpliAmp Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific | A24811 | Comparable thermal cycler instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |
6x Gel Loading Dye | New England BioLabs | B7024S | Comparable gel loading dye can be used. |
2-Log DNA Ladder | New England BioLabs | N3200 | 0.1-10.0 kilobase pairs. Comparable DNA molecular ladder can be used. |
Gel Scene Tablet | Astec | GST-33 | Comparable gel imaging system can be used. |
illustra GFX PCR Purification Kit | GE Healthcare Life Sciences | 28-9034-70 | Comparable gel extraction kit can be used. |
BioSpectrometer | Eppendorf | 6135000905 | Comparable spectrophotometer can be used. |
MEGAscrip T7 Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific | AM1334 | |
TURBO DNase | Thermo Fisher Scientific | AM2238 | Included in MEGAscrip T7 Transcription Kit. |
Recombinant RNase Inhibitor | Takara Bio. Inc | 2313A | 40 units/μL |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | Comparable RNA purification kit can be used. |
CellAmp Direct RNA Prep Kit | Takara Bio. Inc | 3733Q | |
Proteinase K | Nacalai Tesque | 15679-06 | > 600 units/mL. Comparable reagent can be used. |
iTaq Universal Probes One-Step Kit | Bio-Rad | 1725141 | |
MicroAmp Fast Optical 96-Well Reaction Plate, 0.1 mL | Thermo Fisher Scientific | 4346907 | Comparable plate or tube can be used dependent on the real-time PCR instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | Comparable film or optical cap can be used dependent on the real-time PCR plate or tube. |
StepOnePlus Real-Time PCR System | Thermo Fisher Scientific | StepOnePlus-01 | Comparable real-time PCR instrument, but PCR cycle condition needs to be optimized. |