在全球范围内,脓毒症影响数以百万计的人们,造成至少1 4 [
我们已经优化linear-after-the-exponential PCR (LATE-PCR)克服固有的挑战建筑的高度信息单管多路检测败血症,无限的可能的病原体必须检测。LATE-PCR是一种非对称PCR生成单链DNA从而能够探测并量化这些线端点(
两个概念上不同的脓毒症单管多路复用分析设计和测试在我们的实验室。设计使用探针和引物特定的组合来选择感兴趣的基因为每个目标区分17病原体以及内部控制(
16 s败血症多路复用实验设计如表所示
16 s败血症多路复用分析配置。
| 温度 | 加州橙 | 加州红 | 类星体 |
|---|---|---|---|
| 高 |
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16 s细菌 |
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16 s开/关预测调查Tms°C。
| 目标 | 类星体1号探测器 | 类星体2号探测器 | 类星体3探测器 | 类星体4探针 | 类星体1从探针 | 类星体2 |
类星体3了调查 | 类星体4了调查 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AB | 50.2 | 64.9 | 18.1 | 59.5 | 50.8 | 42.4 | 18.3 | 40.3 |
| EA | 69.5 | 58.6 | 11.6 | 69.7 | 61.5 | 54.5 | 18.3 | 42.1 |
| 电子商务 | 69.5 | 58.6 | 11.6 | 69.7 | 61.5 | 54.5 | 33 | 56.4 |
| EFS | 24.1 | 59.7 | −2.8 | 70.6 | 7.8 | 34.6 | 20.6 | −3.2 |
| EFM | 24.1 | 59.7 | −2.8 | 70.6 | 7.8 | 34.6 | 20.6 | −3.2 |
| KP | 70.6 | 66年 | 13.8 | 70.6 | 62.6 | 64.5 | 35 | 57.7 |
| KO | 69.5 | 58.6 | 11.6 | 69.7 | 61.5 | 54.5 | 33 | 56.4 |
| 巴勒斯坦权力机构 | 68.9 | 66年 | −2.8 | 58 | 52 | 60 | 35 | 39.6 |
| SA | 54.5 | 53.8 | 63.9 | 34.7 | 36.8 | 39.3 | 20.6 | 30.3 |
| SE | 54.5 | 53.8 | 53.9 | 34.7 | 36.8 | 39.3 | 20.6 | 30.3 |
| 上海 | 54.5 | 53.8 | 50.1 | 34.7 | 36.8 | 38 | 20.6 | 30.3 |
| 党卫军 | 54.5 | 53.8 | 58.2 | 34.7 | 36.8 | 0.9 | 20.6 | 30.3 |
| 单孔位微吹气扰动 | 54.5 | 53.8 | 56.7 | 34.7 | 36.8 | 38 | 20.6 | 30.3 |
开/关探头放置在321 - 524个基点地区的16 s rDNA基因
表
LATE-PCR 16 s败血症多路复用引物和探针序列。
| 底漆 | 序列5′ |
基地 |
|---|---|---|
| 16 s限制底漆 | CCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGT | 25 |
| 16 s多余的底漆 | GTATTACCGCGGCTGTGGCA | 20. |
|
|
ACCATTACCTCATTATTGGAGACGTGATGCTGC | 33 |
|
|
GCAATTTCTTGATCAGTCATTTTTACACCATCTT | 34 |
|
|
ATGCCCAACAAGCTATCTCTGGTACTTACATGT | 33 |
|
|
CGGATGTTGCAGGGGAAGTATGTTGACCACCCA | 33 |
|
|
CTAAAATCAGGAACTTCGTTATCTTTAGTAGTCACAACCA | 40 |
|
|
TAATCATTATTCCTCAAGAAGAGATACAATCGGTCA | 36 |
| 控制探针 | 卡尔Org 560 - ataaacctttcttaaaat bhq1 | 18 |
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加州红610 - atgtgatattgatccaaatcgtgatttaatat bhq2 | 32 |
|
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类星体670 - aaacaaggatggtactaggatgaccgtt bhq - 2 | 28 |
| 16 s类星体1 | 670 - aagcgaaagcctgatgcagccatt bhq2类星体 | 24 |
| 16 s类星体2 | BHQ2-TAGCCGCGTGTGTGAAGAATA-Quasar 670 | 21 |
| 16 s类星体3 | 670 - ttatatgtgtaagtaactgtgcacatcaa bhq2类星体 | 29日 |
| 16 s类星体4 | 670 - ttgaagaagcaccggctaactccgaa bhq2类星体 | 27 |
| 16 s类星体1 | AAGGGGAATATTGCACAATGGTT-BHQ2 | 23 |
| 16 s类星体2 | BHQ2-TTGGCCTTCGGATTGTAAAGCACTTAA-C3碳链接器 | 27 |
| 16 s类星体3 | TATTAGTAGGGAGGAAGTA-BHQ2 | 19 |
| 16 s类星体4 | TTGACGTTACCCGCAA-BHQ2 | 16 |
细菌和真菌基因组DNA 16 s败血症多路检测的目标。
| 目标 | 缩写 | 加入ID | 写明ATCC收购 |
|---|---|---|---|
| 细菌 | |||
|
|
AB | NC_010400 | 17978 d-5 |
|
|
EA | HM480361 | 15038 d-5 |
|
|
电子商务 | GU979185.1 | 13047 d-5 |
|
|
EFS | NC_004668 | 700802 d-5 |
|
|
EFM | AJ301830 | baa - 472 d - 5 |
|
|
KP | NC_011283 | baa - 1706 d - 5 |
|
|
KO | NR_041749.1 | 来自加州大学戴维斯分校 |
|
|
巴勒斯坦权力机构 | NC_009656 | 17933 d |
|
|
SA | NC_002745 | 巴里Kreiswirth PHRI |
|
|
SE | NC_002976 | 12228 d-5 |
|
|
上海 | X66100 | 29970 d-5 |
|
|
党卫军 | EF522127.1 | 来自加州大学戴维斯分校 |
|
|
单孔位微吹气扰动 | X66101 | 来自加州大学戴维斯分校 |
|
|
细胞毒性t淋巴细胞 | NC_008527 | 收到史密斯 |
| 真菌 | |||
|
|
CA | AF153846 | 14053 d-5 |
|
|
CP | GQ302972 | 来自加州大学戴维斯分校 |
|
|
CT | AY942643 | 来自加州大学戴维斯分校 |
|
|
CG | AY942647 | 来自加州大学戴维斯分校 |
提供的16 s败血症多路复用分析另一种原型基因特定目标的方法(
灯/关灯探测器被设计成共识探针绑定到尽可能多的目标有四个开/关双完全涂层引物之间的地区。绑定Tm探测目标的差异让13细菌物种之间的区别,包括在我们的测试面板。所有探测器的输出荧光复合材料随温度的上升与下降,产生荧光等高线特定病原体。
其他特定的引物和探针集所需的
引物和探针序列是通过一系列的生物信息学分析。序列是通过一个基本的局部比对搜索工具(爆炸)搜索相比,所有其他序列在NCBI基因库,以确保有足够的核苷酸差异目标生物及相关,非目标生物(附近的邻居)。一旦有针对性的引物和探针通过爆炸搜索评价monoplex化验是优化对病原体基因组DNA的目标。验证后monoplex化验,他们组合成一个单管多路检测,测试所有病原体基因组DNA的目标和引物和探针集。
表
LATE-PCR 16 s败血症多路复用试剂。
| 起始浓度 | 试剂 | 最终浓度 | Amt / 25 uL反应 | 制造商 |
|---|---|---|---|---|
| 10倍 | PCR缓冲 | 10更易−1 | 在珠 | 通用电气医疗集团 |
| 10更易−1 | 核苷酸 | 200年umol−1 | 在珠 | 通用电气医疗集团 |
| 50更易−1 | 毫克+ + | 1.63更易−1 | 1.13 uL +珠子 | 表达载体 |
| 10 umol−1 | 限制底漆(4) | 50 nmol−1 | 0.125 uL | σ |
| 100年umol−1 | 多余的底漆(4) | 1 umol−1 | 0.250 uL | σ |
| 10更易−1 | 在探针(7) | 100 nmol−1 | 0.250 uL | Biosearch |
| 10更易−1 | 从探测器(4) | 300 nmol−1 | 0.750 uL | Biosearch |
| 2.5 U /珠 | 纯Taq准备珠子 | 1.25 U | 0.5珠 | 通用电气医疗集团 |
| 106基因组拷贝 | gDNA | 105基因组拷贝 | 1 uL | 写明ATCC |
最终退火荧光数据出口BioRad IQ5 2.1软件为Microsoft Excel。退火数据归一化到75°C到地方上的所有放大井相同级别的背景荧光,然后没有减去背景模板控制(NTC)归一化荧光轮廓。随后,最高的荧光峰被规范化为1.0,进一步把所有荧光轮廓相同的规模。我们已经考虑了一些数据分析的方法,将允许一个积极或消极的调用,为一个特定的病原体检测的误差范围内。这里我们概述一个软件程序的最好方法临床呼叫。未知样本将被放大16 s败血症多路复用分析和固定数量的端点退火读数将放大后的完成和探针绑定已经达到平衡,例如读每5°C。按上述数据将被规范化。
荧光值的温度点可以被编译成一个表,通过该软件可以扫描。第一扫描通过温度的软件决定样本的值为1.0。这个温度将对应于一个或多个目标特征库。一旦确定温度和可能的目标缩小,在温度点荧光水平高于或低于可能的目标进行比较。第二个比较允许确定正确的目标,因为细菌荧光等高线的具体性质。
LATE-PCR 16 s败血症多路复用分析成功地识别所有13个细菌和四个真菌目标在我们的病原体测试小组除了内部细菌控制在不到三个小时。试验还检测到一个革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及真菌
试验配置表
引物被放置在两个高度保守的区域的16 s rDNA侧面高度可变区域(V3)。这些引物,从理论上讲,放大的98% > 900000 16 s核糖体DNA序列在密歇根州立大学的核糖体数据库(
图
归一化退火曲线显示所有16 s目标在类星体通道的最高峰值归一化到1.0。
如数据所示
归一化退火曲线显示所有革兰氏阳性16 s目标在类星体通道的最高峰值归一化到1.0。
归一化退火曲线显示所有革兰氏阴性16 s目标在类星体通道的最高峰值归一化到1.0。
一些在革兰氏阳性葡萄球菌物种种类测试,图
归一化退火曲线显示凝固酶阴性16 s目标在类星体通道的最高峰值归一化到1.0。
图
为了测试每个菌种的检测极限,基因组DNA是从100000个细菌基因组稀释10基因组在十倍的步骤。图
这里描述的完成多路检测也用卡尔红610探针(图
退火曲线显示荧光等高线的四个测试
退火曲线显示荧光等高线的控制
荧光等高线的SE系列稀释105基因组拷贝到10基因组拷贝来自黑暗的梯度(10所示5)(10)。减去NTC的背景是由虚线所示的强调,10复制稀释高于背景。
16 s脓毒症的多路复用分析四种不同的解决
内部控制序列
16 s败血症化验必须检测多个细菌病原体的存在。因此,我们测试了16 s败血症多路复用分析混合物的目标,特别专注于败血症和SE小组目标。图
混合物的荧光轮廓
混合物的荧光轮廓
所有目标总基因组DNA的混合物有10000册。50的混合物:50岁,10:90年,和99年1:评估。但是,1:99混合物没有不同于利比亚全国过渡委员会控制超过三个标准差和没有显示。这里显示的两组混合物说明几个有趣的特性的分析方法。KP的荧光轮廓和SE温度不重叠的空间。因此混合这两种生物演示最大可能的灵敏度微量组分,人物
相比之下,SA和SE荧光轮廓非常相似。图中的数据
人类基因组DNA的存在是另一个可能的挑战任何化验检测的鲁棒性细菌16 s基因组DNA。图
虚线显示荧光等高线为美国epidermidis + 35000人类基因组DNA的拷贝。如图所示,SE轮廓不影响的人类gDNA它匹配的轮廓SE (-°)。显示了人类gDNA轮廓的坚实的黑线。
大多数分子诊断化验利用对称PCR目标放大和sequence-specific双链DNA的荧光探针用于实时检测产品。这些基于NAT的技术到目前为止没有辜负他们的承诺,因为他们缺乏能力提供所有所需的信息在一个单闭管反应。因此,败血症样本必须有大量的病原体,可以分割和并行运行在几个管。此问题的解决方案在于使用单管反应,收益率准确、可靠、相关的信息从一个样本有病原体的浓度较低。这里描述的LATE-PCR脓毒症试验开始解决一些这些目标。
一种替代方法,基因特定版本LATE-PCR分析描述其他地方也具有高度的信息和非常敏感的
16 s rDNA败血症多路复用分析达到广泛覆盖利用共识一起探讨我们的小说灯/关灯探针技术。这两个组件协同,每个可以扩展进一步取得更广泛的病原体检测和识别。引物是守恒的序列,因此几乎普遍放大任何细菌16 s基因的潜在目标。事实上,高灵敏度的引物实际上引入了一个潜在的独特分析的局限性,因为它检测到
16 s化验也容易扩展。额外的充分利用荧光染料通道可用于包括更多的额外的病原体检测探针集。这些探针集提供进一步的目标数量的增加之间的区别。例如,我们已经能够完全区分EFS和EFM荧光轮廓通过添加额外的组灯/关灯探测器在610年加州红通道(数据没有显示)。
其他脓毒症的分子诊断试剂使用16 s rDNA目标放大多种病原体。SepsiTest,例如,使用16 s基因放大任何目标样本中细菌,但病原体并不容易区分,直到放大产品排序(
SeptiFast光周期计检测能够检测和识别25常见败血症病原菌在短时间内不使用排序(
这里描述的LATE-PCR 16 s败血症多路复用分析可靠地检测到13细菌种类和四个
作者感谢巴里医生Kreiswirth PHRI,纽瓦克n . j .基因组DNA的12株细菌培养