腺病毒分型与诊断方法研究进展

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4集成检测——包括腺病毒在内的多种呼吸道病原因子的 检测
常见的呼吸道感染病毒性病原因子包括腺病毒、流感病
万方数据
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毒A和B、副流感病毒1、2和3以及呼吸道合胞病毒A和B。 这些病毒可引起广泛的急性上呼吸道和下呼吸道疾病。在 儿童.高龄以及免疫缺陷人群,呼吸道病毒可以引起严重的 l临床表现需要住院治疗,如哮喘、支气管炎和肺炎。通过细 胞培养进行病毒分离以及单克隆抗体进行直接免疫荧光抗 体染色是临床实验室最常用的检测呼吸道病毒技术。Alma 等”引报道了结合多重PCR和酶联扩增产物杂交实验 (ELAHA)的研究结果.因为引入了生物素标记的特异性探 针,提高了实验的敏感性和特异性;同时引入了PCR反应的 内对照,所用的内对照。来源于人内源性逆转录病毒序列。 PCR反应的一个缺陷是由于lI缶床标本中存在PCR反应抑制 物,而在提取过程中不能去除从而导致假阴性结果的出现。 此方法可以同时检测腺病毒、流感病毒A和B、呼吸道合胞 病毒A和B,以及副流感病毒1,2,和3。对598份疑为上 呼吸道感染患者的鼻咽吸出物进行7种病毒的检测,每个实 验的特异性为100%,与DFA以及结合培养扩增(CA.DFA)方 法比较,敏感性分别为79.7%和88.6%。与DFA和CA-DFA 方法相比较,m-RT-PCR.ELAHA方法的敏感性、特异性和快 速性以及费用的降低都表明,在临床实验室该方法比传统的 呼吸道病毒检测方法有明显的改进。另外,m.RT-PCR- ELAHA可以作为评价一种新的病毒疫苗效果的有用工具。
腺病毒能被中和抗体识别的型特异性的抗原决定簇位 于六邻体表面,但也出现在纤维蛋白,少数存在于五邻体蛋 白基底部分上。六邻体蛋白的抗原决定簇被绘成Ll和L2 两个Loops,并被分成7个高变区,HVRI.6(L1)和HVR7(12), 高变区可以导致异常重组。据报道,这些高变区占六邻体 SN型特异性的抗原决定簇的99%以上,多数情况下,HVRI.6 序列测定可以明显区分血清型,甚至是对那些用免疫学方法 很难区分的血清型,而且还可以发现型内重组的证据,研究 结果表明正常重组和异常重组都归功于HVRs的多态性,有 趣的是正常重组对六邻体基因的高度同源性要求是很严格 的【6 J。基于六邻体基因HVRl.7的分子分型和用于腺病毒 新的变异株的发现已经得到广泛应用,所以成为腺病毒分子 分型的热点n删。Rika等"3建立了一个可以对腺病毒定量 检测并同时分型的方法:利用一套引物用Light Cycler PCR, 能扩增51个原型株的六邻体基因的554 bp片段,同时结膜 炎和呼吸道患者腺病毒的检出率分别为74.4%和27.3%。 另外,基于更短的一段350 bp的六邻体基因序列的进化树分 型结果与中和实验和血凝抑制实验的符合性很好,2个血清 型Adl8和Ad41除外。Casas博1报告了基于六邻体保守区540 .660氨基酸的DNA序列测定并结合进化树分析可以有效 地识别腺病毒大多数血清型。通过对157个序列(86个预先 分过型的和71个临床分离标本)的分析发现,种和型的正确 率分别为100%和84%。研究发现设计通用引物扩增六邻 体基因高变区1.6,扩增产物测序后的结果与GenBank数据 和hl等【91的结果符合率990%,该方法与血清学和其他分 子生物学方法在腺病毒分型方面有很好的符合性。Takeuchi 等¨州通过对腺病毒16个原型株的交叉同源性研究,建议用 PCR扩增和六邻体HVRs直接测序,可以对结膜炎患者的结 膜拭子标本中的腺病毒分型;同时以HVR4,5,和7作为备 选区域。Blasiole等…1也用这种方法尝试对部队腺病毒分离 株进行分析,但是,因为HVRs包含一个很长的六邻体基因 的不连续区域.所以还需要多重PCR和序列测定。而且.不 是所有的腺病毒原型株的HVR参考序列都能得到。因此也 限制了这一区域用于分型研究。最近的研究表明,六邻体基 因的较短区域与血清型相关,所以用于常规分型更有实用价 值。Sarantis等¨21报道了一种PCR和HVR7序列测定方法,
在美国Ad4和Ad7最常与成人呼吸道感染相关,其次是 Ad21和Ad3【I刮;而由腺病毒引起的呼吸道感染在临床上很 难与其他细菌和病毒引起的感染进行区分,所以建立腺病毒 感染的临床微生物诊断方法势在必行。Baochuan等”刘尝试 结合荧光定量多重PCR和微矩阵分析对呼吸道急性感染相 关腺病毒进行快速检测和分型,本方法可以在60 min内检 测临床和实验室标本,并在90 min内判定型别。检测的敏感 性为l一100基因组拷贝,与传统方法相媲美,一次试验能解 决污染问题。此方法可用于腺病毒共感染、污染、以及有可 能重组的情况发生时,而且在1.5.4 h之内可以做到腺病毒 相关的急性呼吸道感染的快速诊断和分型。建立一个快速 可靠的腺病毒检测平台需要考虑3个因素:靶基因和探针的 设计与选择以及扩增策略。根据其功能以及在腺病毒线性 基因组中的位置,选择3种靶基因:EIA,六邻体和纤维蛋白 基因作探针,EIA在5’端,编码一种早期转录基因所必须的 转录调节因子;六邻体和纤维蛋白基因,位于基因组的3’端, 分别编码决定腺病毒血清型的抗原决定簇£和^。与其他基 于单一诊断区域的分子生物学检测方法相比,选取3个基因 位点作为靶片段可以避免由于杂交错配产生的错误。这一点 对由于病毒的进化或病毒血清型的多样性导致的重组特别 有意义。微距阵技术因其靶病毒基因组的广谱性,将是腺病 毒检测最有前景的应用技术之一。
基金项目:国家高科技研究发展863计划(2007AA022463) 作者单位:100052北京,中国疾病预防控制中心病毒病预防控 制所
通信作者:唐浏英,E-maihtangly812@hotmail.咖
2免疫学实验
由于腺病毒感染性疾病及症状的多样性,通过抗原与特 异性抗体的检测可以进行鉴别诊断。ELISA方法可以用于 定性和(或)定量检测人血清或血浆中抗腺病毒的10:/lgA抗 体,它包括所有对人体致病的各种血清型的腺病毒。ELlSA 检测IgA则用于腺病毒急性呼吸道感染的诊断和鉴别诊断。 血清阳性的高普及率与儿童阶段早期不同亚型腺病毒的重 复感染有关。如果发现双份血样IgG抗体浓度增加4倍,则 表明是腺病毒急性感染。但是抗体检测技术不能区分血清 型别。
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所有原型株的序列的这一区域都可以做亲缘性关系分析。 但是对测定的序列没有用免疫分型的结果去验证,而且因为 分离株数量所限,不足以验证该方法的有效性。Shimada 等”孔研究了一种六邻体基因HVRs更保守的序列,能检测 44个原型株的序列但对野病毒的检测只严格限定于流行性 角膜结膜炎相关的血清型。另外,该区域的变化很大程度上 依赖于菲编码核苷酸的替换,则对某些分离株的结果不好解 释,而且关系较为密切的血清型在这一区域的重组将导致分 型错误。h等旧1对六邻体基因PCR和HVRI.6区序列测定. 并用收集的大量已知血清型的野病毒分离株与数据库中51 个原型株的HVRI.6序列相比较,表明此方法可用于临床标 本的直接分型。
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.综述.
腺病毒分型与诊断方法研究进展
唐浏英
人腺病毒属于腺病毒科,哺乳动物腺病毒属.到目前为 止,人腺病毒共分离到52个血清型,分属于A.G7个亚 属:“。
腺病毒是呼吸道和结膜炎的重要病原因子,咽结膜热也 是广为人知的腺病毒疾病。此外,腺病毒引起免疫缺陷患者 的致命性的感染也越来越为人们所熟知。腺病毒引起的呼 吸道、泌尿道以及胃肠道感染在临床表现方面与其他病原微 生物的感染非常相似,因此,仅根据临床表现来进行疾病的 诊断是比较困难的,需要进行实验室诊断加以证实。而且不 同血清型的腺病毒有不同的致病谱,特定血清型又通常与疾 病的严重程度和临床表现相关,临床医生和公共卫生官员需 要实验室结果,便于他们特异性地评价和治疗患者以及对腺 病毒引起的疾病的暴发进行快速应答。所以腺病毒感染的 快速诊断和分型,对流行病学检测和临床选择最佳治疗方案 都很关键。腺病毒感染的诊断与分型主要应用病毒分离技 术、抗体检测技术,以及分子生物学技术(如聚合酶链反应、 限制性片段长度多态性分析技术、原位杂交技术、实时荧光 定量PCR技术)等。本文对目前常用的腺病毒检测和诊断 方法加以综述。
最近几年,PCR因其敏感、快速和准确被应用到腺病毒 的检测和诊断中。在许多研究中,PCR用于直接从各种临床 标本中检测腺病毒,与病毒分离相比。敏感性可达到76%. 100%,应用PCR技术,通常在几个小时之内完成对标本的检 测,而对扩增产物进~步测序则可以获得有用的分型信息, 如区分基因型,血清型【.】。据报道用针对六邻体蛋白、纤维 蛋白基因和VA区的种或型特异性引物的PCR实验.可以区
3分子生物学技术
分子分型策略在评价腺病毒感染流行和个体发病时极 为有用。例如,器官移植专业的医生可以用分子分型方法来 区分患者是近期腺病毒感染,社区获得性感染还是与供体相 关的腺病毒感染。同时分子分型能够为临床医生和公共卫 生官员快速提供结果,便于他们特异性地评价和治疗患者以 及对腺病毒引起疾病的暴发作出快速应答。
1分离和血清分型
病毒分离技术通常被认为是腺病毒感染诊断的金标 准【2 J,临床标本接种敏感细胞,如Graham293,A549,Hep-2等 细胞.通过细胞培养观察CPE,分离腺病毒。通过病毒增殖, 还可以为进一步的分子生物学试验提供更多病原学信息。 腺病毒血清分型主要依据中和试验,血凝抑制试验,前者通 过直接检测腺病毒六邻体蛋白的抗原决定簇,而后者则根据 五邻体蛋白的抗原决定簇的检测结果而判定血清型。这些 方法通常需要3天到3星期的时间得到肯定结果,这依赖于 标本的来源和标本中病毒的含量,同时结果的解释还依靠有 经验的专业人员,费时费力而且有时会产生模棱两可的结 果。另外,得到结果的时间太长也不利于临床的治疗和隔 离。
上述研究表明,PCR扩增六邻体蛋白基因和基因序列 测定有可能取代以往传统的血清分型方法,但是该方法也 有其局限性:尽管98%的标本分型一致。但是。只根据六邻 体基因的高变异区对分离株进行分型,有可能会遗漏一些与 宿主免疫应答和毒力密切相关的毒株的其他重要的遗传学 差异。例如,五邻体蛋白含有细胞受体的结合位点,这些位 点的改变可能影响腺病毒的组织嗜性;同样,编码某些早期 蛋白的基因有可能影响腺病毒在细胞中的传播,所以该方 法还应该结合腺病毒分子分型的其他方法以降低腺病毒重 组体漏检的风险。 3.3 PCR结合基因芯片技术
一段时间内,放射性免疫和酶免疫实验因其高度敏感性 而取代操作繁琐的补体结合实验,但因放射性物质的环境危 害未能推广使用幢1。直接免疫荧光(DFA)快速诊断技术也 为多数临床实验室所接受。在我国,有人研制了某些型特异 性的腺病毒的单克隆抗体,因为存在试剂的标准化等问题, 这些试剂没有广泛应用。用于腺病毒感染患者床边诊断的 免疫层析(IC)试剂盒在日本已经面市并做了评估。与常规 I'CR、real.time PCR和病毒分离方法比较,结果发现。real-time PCR和I'CR方法最敏感,病毒分离次之,Ic敏感性最低。但 是实验证明,Ic是一种有用的床边诊断方法,腺病毒感染仅 凭临床表现很难诊断,实验很大程度上依赖于标本的采 集b]。要非常注意标本的收集、运输和保存各环节。lC应用 的是Ad2的六邻体蛋白的单克隆抗体,所以对3、7型的敏感 性低于Ad4。
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分某些血清型;最近,腺病毒的real.time PCR检测方法也有 人尝试b】。Real.time PCR方法产生结果快速,并能得到定量 数据。 3.1 PCR.R凡P
20世纪80年代早期,代替免疫学分型的PCR.RFLP分子 分型技术的建立,因它可以评估腺病毒整个基因组内的基因 变异特征而成为腺病毒某些血清型的分型手段。该技术在 某些实验室还在应用,但是这种方法也有缺点,需要培养病 毒,另外,如果酶切位点出现突变,限制性片段长度多态性分 析也可能是失败的,而且当出现新RFLPs带型时很难解释。 3.2 PCR.序列测定
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