猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测试剂盒

申报人:张志诚 申报日期:2024-06-22

基本情况

2024
猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测试剂盒 盲选
创新训练项目
农学
动物医学类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
本项目旨在建立一种能够快速检测猫杯状病毒(FCV),猫疱疹病毒Ⅰ型(FHV-Ⅰ)的双重荧光定量RT-PCR技术,根据FCV ORF1基因、FHV-Ⅰ UL44基因分别设计引物与探针,采用上述引物经PCR扩增并克隆至载体中,构建重组质粒标准品,并均经PCR和测序鉴定。采用方阵法优化各反应条件后,建立了上述两种病原的双重荧光定量RT-PCR标准曲线,并评估其特异性、灵敏度、重复性、准确性。
已在本校实验室实习一年

1.黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(202110223076)

2.国家重点研发计划(2016YFD0501008)

3.黑龙江省教育科学“十四五”规划重点课题(GJB1422182)

4.黑龙江省高等教育教学改革项目(SJGY20190466)

1.主要为项目团队的研究背景和研究设计提供方向性的指导,在难点和重点部分进行把关,帮助项目团队解决项目的难点。
2.主要为项目团队的实践创造条件,根据项目团队的实际需求,可以为项目团队协调实地考察方面的工作。
3.基于自身所在的课题组,能够为项目团队的研究提供较为前沿的学术观点的指导
4.依托学院实验室资源及课题组资源,为项目团队的实验提供设备上的支持
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
张志诚 动物科技学院 动物医学(创新人才班) 2022 病毒分离与鉴定
刘馨聪 动物科技学院 动物医学(创新人才班) 2022 质粒构建
陈傲 动物科技学院 动物医学 2021 资料与数据整理
苑心仪 动物科技学院 动物医学(创新人才班) 2022 引物设计与优化
张浩琨 动物科技学院 动物医学(创新人才班) 2022 建立标准曲线

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
王峥 动物科技学院

立项依据

  现已有研究表明猫杯状病毒(FCV)与猫疱疹病毒Ⅰ型(FHV-Ⅰ)均可引起猫的上呼吸道感染,其中FCV在猫群中高度流行,常引发具有高度传染性的呼吸道疾病,甚至2009Marti-no B等从患有肠炎的幼犬肛拭子中也分离到了该病毒,说明FCV具有跨种间传播的风险。猫在感染FCV后,临床常表现出口腔溃疡、鼻炎、结膜炎和上呼吸道疾病等症状,严重危害着猫的健康安全。FHV-Ⅰ容易引发猫急性、高度接触性传染病,常感染2-3月龄的幼猫,死亡率较高,可达50%,约有80%的幼猫感染后终生带毒,但是猫感染FHV-Ⅰ后是可治愈的,因此及时检测其是否感染十分重要。目前来看,市面上的检测产品大多只能检测FCVFHV-Ⅰ其中一种是否存在。但是在实际临床诊疗中发现,这两种病毒不仅都会导致类似的临床症状例如传染性鼻炎,且两种病毒的合并感染率在患有URTD的猫中可达43%,因此建立可以同时检测两种病毒的技术手段在临床诊疗中可以提高诊断的准确度,拥有着较高的重要性。随着变异毒株的增多,原有的核酸检测方法不太适宜新的检测要求,需要针对更为保守的序列片段,开发新的检测引物和方法。本研究的目的便是开发一种高效、准确的猫杯状病毒(FCV)和猫疱疹病毒Ⅰ型(FHV-1)双重荧光RT-PCR检测试剂盒,为兽医和宠物主人提供一种便捷的诊断工具,用以评估猫的上呼吸道感染状况。通过快速、准确地检测猫是否感染了这两种常见的传染性病毒,兽医可以制定更有针对性的治疗方案,提高猫的治愈率,同时也为宠物主人提供更全面的宠物猫健康管理服务。

1.荧光定量RT-PCR引物探针的设计及合成

NCBI数据库中以“猫杯状病毒”为关键词查找相关序列,在NCBI网页上下载不同猫杯状病毒毒株的基因序列,从中找不同毒株的ORF1基因序列,利用MegAlign软件进行序列比对分析;在NCBI数据库中以“猫疱疹病毒Ⅰ型”为关键词查找相关序列,从NCBI网页上下载不同猫疱疹病毒Ⅰ型毒株的基因序列,从中找不同毒株的UL44基因序列,利用MegAlign软件进行序列比对分析。分析MegAlign软件对比结果。针对猫杯状病毒ORF1基因、猫疱疹病毒Ⅰ型UL44基因中的高度保守序列分别设计引物和探针。

2.引物、探针对猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型序列覆盖情况分析报告

NCBI数据库中以“猫杯状病毒”为关键词查找相关序列,在NCBI网页上下载猫杯状病毒基因序列,从中找到ORF1基因序列,利用MegAlign软件进行序列比对分析;在NCBI数据库中以“猫疱疹病毒Ⅰ型”为关键词查找相关序列,从NCBI网页上下载猫疱疹病毒Ⅰ型基因序列,从中找到UL44基因序列,利用MegAlign软件进行序列比对分析。

3.荧光定量RT-PCR质粒(pUC57-FCV)的构建及鉴定

根据猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测方法中检测猫杯状病毒的靶标序列。由生物公司合成目的基因并连接至pUC57载体,获得重组质粒pUC57-FCV。再将重组质粒pUC57-FCV转入TOP10感受态细胞中获得大肠杆菌TOP10pUC57-FCV)并对其进行PCR鉴定。

4.荧光定量RT-PCR质粒(pUC57-FHV-1)的构建及鉴定 

根据猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测方法中检测猫疱疹病毒Ⅰ型的靶标序列。由生物公司合成目的基因并连接至pUC57载体,获得重组质粒pUC57-FHV-1。再将重组质粒pUC57-FHV-1转入TOP10感受态细胞中获得大肠杆菌TOP10pUC57-FHV-1)并对其进行PCR鉴定

5.双重荧光定量RT-PCR标准曲线的建立

本研究在双重荧光定量RT-PCR技术的构建中使用了探针法荧光定量PCR试剂盒。25 μL体系如下:12.5 μL实时荧光定量PCR预混液,4种引物各0.5 μL2种探针各0.3 μL4.9 μL的无菌去离子水(ddH2O)和5 μL的核酸模板。首先以56℃58℃60℃62℃分别作为扩增温度进行扩增,筛选适宜的扩增温度。其次,采用5 μmol/L10 μmol/L20 μmol/L的引物和探针,通过矩阵法测试不同浓度的引物和探针搭配,筛选适宜引物和探针浓度及搭配组合,对pUC57-FCVpUC57-FHV-Ⅰ两种重组质粒标准品进行了连续10倍的稀释处理,分别选择了从101108 copies/μL的八个不同浓度梯度的质粒作为扩增模板,按照优化的双重荧光定量PCR体系进行扩增,以建立各自的标准曲线。

6.双重荧光定量RT-PCR特异性实验

pUC57-FCVpUC57-FHV-Ⅰ两种重组质粒标准品及FIPVFeLVFPV等常见的猫的病原体核酸作为模板,无菌去离子水作阴性对照,遵循经优化的双重荧光定量PCR体系进行实验,对所建立技术的特异性进行评估。

7.双重荧光定量RT-PCR灵敏度实验

使用连续稀释的pUC57-FCVpUC57-FHV-Ⅰ两种重组质粒标准品作模板(102-108 copies/μL)无菌去离子水为阴性对照,按优化的双重荧光定量PCR体系进行实验。探究此法的检测灵敏度与检测下限。

8.双重荧光定量RT-PCR重复性实验

从连续10倍稀释的pUC57-FCVpUC57-FHV-Ⅰ两种重组质粒标准品中,选择不同浓度梯度(105-107 copies/μL)的质粒作为PCR扩增的模板,用经过优化处理的双重荧光定量PCR技术开展实验。通过深入分析实验数据的组内和组间变异系数,来评估所建立方法的重复性和稳定性。

9.双重荧光定量RT-PCR符合率检验

使用购买的成品化检测试剂盒与本研究建立的双重荧光定量PCR技术分别检测由相关实验室提供的不少于100份核酸样品。通过对不同检测结果的比较,进而验证该检测方法的准确性。

1FCVFHV-Ⅰ病毒及其基因组

FCV无囊膜,属于杯状病毒科(Calicivirdae),水疱疹病毒属(Vesivirus)。感染猫后常引起的临床症状表现为发热、喷嚏、鼻炎及结膜炎等[1]。其基因组为单股正链RNA[2],全长共7690个核苷酸,极易发生变异。其上有三个阅读框架(OFRs),利用MegAlign软件进行比对,发现OFR1的同源性在0FR1OFR2OFR3中最高,为85.68%[3]。故针对该序列设计新的检测引物和方法。而FHV-Ⅰ属于疱疹病毒科(Herpesviridae),α-疱疹病毒亚科(Alpha-Herpesvirus subfamily),水痘疱疹病毒属(Varicella virus genus)。感染猫后常引起的临床症状表现为角膜溃疡、打喷嚏、失明、嗜睡及厌食等[4]。其基因组为线性双链DNA,全长共134137kb,在其疫苗分离株中检测到UL28UL44基因具有独特的单核苷酸多态性(SNP[5]故针对该序列设计新的检测引物与方法。

2FCVFHV-Ⅰ病毒流行学

目前FCVFHV-Ⅰ病毒已经在全世界广泛流传开来,欧洲六国(英国、瑞典、荷兰、德国、法国、意大利)的联合调查显示超100份随机采集样品中FCV的总体患病率为9.2%[6]2010-2012 年,澳大利亚各地报告的被推定为猫疱疹病毒 FHV 或猫杯状病毒 FCV)的猫上呼吸道疾病(URTD)病例共达251[7]2022年,在日本9个都道府县的66只家猫中,分别有11只(16.7%)和14只(21.2%)猫检出FHV-1FCV[8]。而在我国许多省份也均有FCVFHV-Ⅰ传播,北京地区进行过FCVFHV-Ⅰ检测的412例病例中FCVFHV-Ⅰ的阳性率分别为26.3%46.3%[9],广东省内来自五个不同地区的380份拭子中FCVFHV-Ⅰ的阳性率分别为44.1%6.9%[10]2012年甚至从华南虎身上也分离出了一株FHV-1 病毒[11]。虽然目前FCV被认为是宿主特异性的,并且只感染猫科动物。但是,已经有几篇关于从腹泻的狗的粪便样品中分离出FCV样病毒的报道[12]。因此我们不但要警惕FCVFHV-Ⅰ本身对猫科动物的危害,更要及早预防其可能对其他动物带来的潜在风险。

3FCVFHV-Ⅰ荧光定量RT-PCR检测技术的发展

2001Sykes J E[13]开发了一种单管、多重逆转录RT-PCR测定法,用于检测患有上呼吸道疾病 URTD 的猫体内的猫疱疹病毒 1 FHV1)和猫杯状病毒,其结合了一种能够提取 DNA  RNA 的简单、快速的提取程序。该测定法被发现在体外与单纯性测定法一样敏感,而单纯性测定法先前已被证明对实验感染猫的每种病原体的培养物一样敏感或更敏感[14]。但是该方法所需时间较长,不太适合进行临时医疗诊断。于是Marsilio F[15]2005年研究出了一种新的巢式PCRnPCR)检测方法,用于诊断猫杯状病毒感染,并将nPCR灵敏度与其他诊断技术进行比较,例如细胞培养病毒分离和逆转录酶-聚合酶链反应(RT-PCR),最终得出结论nPCR比病毒分离和RT-PCR更敏感,所需时间也相应缩短,不过并未在特异性方面作出评价。此后随着实时荧光定量RT-PCR技术的发展,因其高效、准确的特点,许多新的检测技术应运而生。Meli M L[16]2017年验证了两种已发表的针对FCV第一开放阅读框(ORF 1)保守区域的实时TaqMan RT-PCR检测方法[17]。其利用实时逆转录聚合酶链式反应测定法来检测猫的猫杯状病毒感染,并通过使用SYBR green I熔融曲线分析,可以凭借其熔解温度来区分分离株。经评测该检测方法不仅在很宽的模板浓度范围内皆呈现出较高的灵敏性与线性,可以准确测定病毒载量,还可以在收到样品后2小时内检测到FCV的存在,具有很高的时效性,进一步推动了检测技术的发展。但是临床的实际情况是FCV往往容易和FHV-1同时感染,因此构建出一种双重检测的方法迫在眉睫。2024年,Thieulent C J[18]开发和验证了用于检测猫呼吸道疾病复合物相关的病原体的多重一步法 qPCR/RT-qPCR 检测技术。其通过设计靶向 FHV-1 的糖蛋白 B gB  FCV 的开放阅读框 ORF 1 的特异性正向和反向引物探针,并经过灵敏度、特异性、重复性和重现性测验论证了与传统的传染性病原体鉴定方法,如细菌培养、病毒分离和常规PCR相比多重qPCR/RT-qPCR是一种快速、灵敏的技术,明显更适用于作为兽医临床诊断的方法。

4、总结

目前,国内对猫杯状病毒(FCV)和猫疱疹病毒Ⅰ型(FHV-1)的研究主要集中在病毒特性、致病机理、流行病学以及疫苗研发等方面。在诊断方法上,尽管已有一些常规的检测手段,例如血清学检测、病毒分离和核酸检测等,但存在检测窗口期长、灵敏度较低等局限性。因此,开发一种快速、准确的猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测试剂盒具有重要的临床价值和研究意义。

而近年来,国内外学者在荧光PCR技术方面取得了显著进展,为其应用于猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型检测提供了可能。通过优化引物和探针设计,提高荧光PCR反应的灵敏度和特异性,有助于实现快速、准确的检测。此外,双重荧光RT-PCR检测试剂盒可以同时检测两种病毒,提高了检测效率,为兽医提供了更为便捷的诊断工具。

总结来看,猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光RT-PCR检测试剂盒的研究正处于快速发展阶段,国内外学者正在积极投入研发力量,以期为宠物猫健康事业提供更有效的检测手段。本项目的研究将为这一领域贡献新的技术和产品,推动宠物猫诊断和治疗水平的提升。

参考文献:

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相比于以往病毒检测的一些常规检测手段,例如血清学检测、病毒分离、qPCR检测等,本产品显著缩短了检测周期,具有检测时间更短的优势,可以快速、及时地帮助宠物医生诊断宠物猫所患的呼吸道疾病病原类型,节省诊断时间,使患病动物得到及时的针对性治疗。而相比于近期新兴的新检测技术,本产品具有理论更成熟,发展更完善,灵敏度高,特异性强的优势,不仅能够准确避免宠物猫感染FCVFHV-1在临床表现上相似而导致的误诊情况,且能排除其他多数感染宠物猫的病毒例如FIPVFeLVFPV的交叉反应。本产品敏感性高,即使是病毒感染早期,也可检测出宠物猫体内的微量病毒,因此,通过本产品既可快速检测出患病动物的病原类型,又可对宠物猫感染FCVFHV-1进行早期诊断,以便及时进行对症治疗,避免病毒入侵对宠物猫机体功能的进一步危害。

1技术路线


2)拟解决的问题

①病毒分离。

②质粒储存液所需验收时间长。

③特异性质控样品的检验及标定工作量大,周期长。

④引物探针需要反复优化,保证其较高特异性。

⑤质粒储存液如何延长其保质期。

⑥对于试剂盒所需注册材料要求不够了解。

3)预期成果

①分离出FPV毒株一株

②发表文章一篇

③构建出本试剂盒

④与企业达成合作

1.2024.07-2024.08 构建重组质粒

2.2024.08-2024.10制备质粒储存液

3.2024.10-2024.12制备特异性质控样品

4.2025.01-2025.04设计并持续优化引物探针

5.2025.04-2025.06撰写研究报告,完成产品构建,与企业达成合作,准备结题材料

(1)已分离出猫杯状病毒GY (23) 1株

2)已分离出猫疱疹病毒I型TJ(23)04株

(3)已设计完荧光定量RT-PCR所需引物和探针


本项目依托黑龙江八一农垦大学动物医学实验室。此实验室为黑龙江省重点实验室,具有良好的理论知识储备以及实验操作技能。申请团队可依托于黑龙江八一农垦大学生物技术中心公共平台。所属实验室和技术中心拥有开展本项课题的所需的主要仪器设备和设施,如超净工作台、电泳仪、电泳槽、凝胶成像系统、酶标仪和荧光显微镜等,可以为项目实施提供充足的保障。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 11000.00 3000.00 8000.00
1. 业务费 3000.00 3000.00 0.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 3000.00 3000.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 1000.00 0.00 1000.00
4. 材料费 7000.00 实验材料与试剂 0.00 7000.00

项目附件

  • 免费_PDF打印版_查重报告_[猫杯状病毒、猫疱疹病毒Ⅰ型双重荧光pcr].pdf
    下载
结束