聚合酶链反应和斑点-印迹杂交用于水样中 钩端螺旋体 检测

摘要

在这项研究中，设计了一种斑点印迹应用来检测水样中三个主要分支的 钩端螺旋体 。该方法允许鉴定地高辛标记探针特异性靶向的最小 DNA 量，很容易被抗地高辛抗体检测到。这种方法是用于筛选目的的有价值和令人满意的工具。

摘要

斑点印迹是一种简单、快速、灵敏且用途广泛的技术，能够在存在载体 DNA 的情况下鉴定探针杂交特异性靶向的最小量 DNA。它基于将已知量的 DNA 转移到惰性固体支持物（例如尼龙膜）上，利用斑点印迹装置，无需电泳分离。尼龙膜具有核酸结合载量高（400 μg/cm²）、强度高、带正电荷或带中性电荷等优点。使用的探针是高度特异性的 ssDNA 片段，由 18 至 20 个碱基组成，用地高辛 （DIG） 长标记。探针将与 钩端螺旋体 DNA 结合。一旦探针与目标 DNA 杂交，它就会被抗地高辛抗体检测到，从而可以通过 X 射线胶片中显示的发射物轻松检测。带有发射的点将对应于感兴趣的 DNA 片段。该方法采用探针的非同位素标记，其半衰期可能非常长。这种标准免疫标记物的缺点是灵敏度低于同位素探针。然而，通过偶联聚合酶链反应 （PCR） 和斑点印迹测定可以缓解这种情况。这种方法可以富集靶序列并进行检测。此外，与知名标准品的系列稀释液相比，它可以用作定量应用。本文介绍了一种斑点印迹法检测水样中三个主要分支钩 端螺旋体 的应用方法。一旦通过离心浓缩了大量的水，就可以将这种方法应用于大量的水，以提供钩端螺旋体DNA存在的证据。对于一般筛查目的，这是一种有价值且令人满意的工具，可用于水中可能存在的其他不可培养细菌，从而增强对生态系统的理解。

引言

人类钩端螺旋体病主要源于环境来源^1,2。钩端螺旋体存在于湖泊、河流和溪流中，是钩端螺旋体病在野生动物以及最终可能接触^这些水体的家畜和生产动物中传播的一个指标^1,3,4。此外，钩端螺旋体已在非自然资源中被发现，包括污水、死水和自来水 ^5,6。

钩端螺旋体是一种全球分布的细菌^7,8，^环境在其保存和传播中的作用已得到充分认识。钩端螺旋体可以在可变 pH 值和矿物质⁹ 下的饮用水中生存，并且可以在自然水体中生存¹。它也可以在蒸馏水中长期存活¹⁰，在恒定的 pH 值 （7.8） 下，它可以存活长达 152 天

研究方案

1. 样品制备

1. 通过在4°C下以8,000× g 离心10分钟，将每个水样品浓缩在1.5mL微量离心管中。 根据需要多次重复此步骤，将样品浓缩到 250 μL 的体积中。
2. 根据制造商的说明使用 DNA 提取试剂盒（参见 材料表）。
3. 根据将使用的斑点印迹探针进行特异性PCR（表1）。
   1. 在PCR管中进行扩增，最终体积为25μL，含有1X缓冲液，2.5单位Taq聚合酶，1μM每种引物，0.2mM每种dNTP，1.5mM MgCl₂和100ng靶DNA，来自每个水样品或参考基因组DNA。
   2. 根据热循环条件在热循环仪中对PCR反应进行编程（表2）。
   3. 将反应物储存在4°C直至使用。
4. 将 10 μL 要印迹的每种 PCR 产物置于 96 孔板的单独孔中。
5. 向每个孔中加入 40 μL TE，并通过移液混合。
   注意：96孔板可以密封并在4°C下储存过夜。按照 补充文件 6 中提供的说明为协议准备缓冲液和溶液。 图 3 描述了样品制备的步骤。

结果

为了评估该技术的有效性，使用了来自每种 钩端螺旋体 血清型的纯培养物的基因组 DNA 以及分支特异性探针。每个血清型的每次 PCR 反应用 100 ng 基因组 DNA 制备膜，然后用非相关细菌的 8 个基因组 DNA 和 临时钩端螺旋体 血清型的可变浓度基因组 DNA 制备膜。每种测定包括阳性、阴性和非模板对照。这些不相关的基因组DNA对斑点印迹探针没有显示出亲和力。膜分布和斑点印迹膜如

讨论

斑点印迹技术的关键步骤包括：（1）DNA固定化，（2）用非同源DNA阻断膜上的游离结合位点，（3）退火条件下探针和靶片段之间的互补性，（4）去除未杂交的探针，以及（5）检测报告分子⁴¹。

PCR-Dot-blot具有一定的局限性，例如该技术不提供有关杂交片段³⁷大小的信息，它需要在与第二个或第三个探针重新杂交之前对单个膜进行去杂交，并?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
REAGENTS
Purelink DNA extraction kit	Invitrogen	K182002
Gotaq Flexi DNA Polimerase (End-Point PCR Taq polymerase kit)	Promega	M3001
Whatman filter paper, grade 1,	Merk	WHA1001325
Nylon Membranes, positively charged Roll 30cm x 3 m	Roche	11417240001
Anti-Digoxigenin-AP, Fab fragments Sheep Polyclonal Primary-antibody	Roche	11093274910
Medium Base EMJH	Difco	S1368JAA
Leptospira Enrichment EMJH	Difco	BD 279510
Blocking Reagent	Roche	11096176001
CSPD ready to use Disodium 3-(4-methoxyspiro {1,2-dioxetane-3,2′-(5′-chloro) tricyclo [3.3.1.13,7] decan}8-4-yl) phenyl phosphate	Merk	11755633001
Deoxyribonucleic acid from herring sperm	Sigma Aldrich	D3159
Developer Carestream	Carestream Health Inc	GBX5158621
Digoxigenin-11-ddUTP	Roche	11363905910
EDTA, Disodium Salt (Dihydrate)	Promega	H5032
Ficoll 400	Sigma Aldrich	F8016
Fixer Carestream	Carestream Health Inc	GBX 5158605
Lauryl sulfate Sodium Salt (Sodium dodecyl sulfate; SDS) C12H2504SNa	Sigma Aldrich	L5750
N- Lauroylsarcosine sodium salt CH3(CH2)10CON(CH3) CH2COONa	Sigma Aldrich	L-9150	It is an anionic surfactant
Polivinylpyrrolidone (PVP-40)	Sigma Aldrich	PVP40
Polyethylene glycol Sorbitan monolaurate (Tween 20)	Sigma Aldrich	9005-64-5
Sodium Chloride (NaCl)	Sigma Aldrich	7647-14-5
Sodium dodecyl sulfate (SDS)	Sigma Aldrich	151-21-3
Sodium hydroxide (NaOH)	Sigma Aldrich	1310-73-2
Sodium phosphate dibasic (NaH2PO4)	Sigma-Aldrich	7558-79-4
Terminal transferase, recombinant	Roche	3289869103
Tris hydrochloride (Tris HCl)	Sigma-Aldrich	1185-53-1
SSPE 20X	Sigma-Aldrich	S2015-1L	It can be Home-made following Supplementary File 6
Primers	Sigma-Aldrich	On demand	Follow table 1
Probes	Sigma-Aldrich	On demand	Follow table 1
Equipment
Nanodrop™ One Spectrophotometer	Thermo-Scientific	ND-ONE-W
Refrigerated microcentrifuge Sigma 1-14K, suitable for centrifugation of 1.5 ml microcentrifuge tubes at 14,000 rpm	Sigma-Aldrich	1-14K
Disinfected adjustable pipettes, range 2-20 µl, 20-200 µl	Gilson	SKU:F167360
Disposable 1.5 ml microcentrifuge tubes (autoclaved)	Axygen	MCT-150-SP
Disposable 600 µl microcentrifuge tubes (autoclaved)	Axygen	3208
Disposable Pipette tips 1-10 µl	Axygen	T-300
Disposable Pipette tips 1-200 µl	Axygen	TR-222-Y
Dot-Blot apparatus Bio-Dot	BIORAD	1706545
Portable Hergom Suction	Hergom	7E-A
Scientific Light Box (Visible-light PH90-115V)	Hoefer	PH90-115V
UV Crosslinker	Hoefer	UVC-500
Thermo Hybaid PCR Express Thermocycler	Hybaid	HBPX110
Radiographic cassette with IP Plate14 X 17	Fuji