开发用于检测SARS-CoV-2、甲型/乙型流感和MERS-CoV的多重实时RT-qPCR检测

摘要

我们推出了两种基于探针的内部一步法RT-qPCR试剂盒，用于常见呼吸道病毒。第一种检测是针对 SARS-CoV-2 （N）、甲型流感（H1N1 和 H3N2）和乙型流感。第二种是SARS-Cov-2（N）和MERS（UpE和ORF1a）。这些检测可以在任何专业实验室中成功实施。

摘要

导致 2019 冠状病毒病 （COVID-19） 的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 （SARS-CoV-2） 对公众健康构成严重威胁。在流感季节，SARS-CoV-2和其他呼吸道病毒的传播可能导致全人群难以控制的呼吸道疾病负担。为此，在即将到来的秋冬季节，需要仔细监测呼吸道病毒SARS-CoV-2、甲型流感、乙型流感和中东呼吸综合征（MERS-CoV），特别是在SARS-CoV-2、甲型流感和乙型流感的情况下，它们具有相似的流行病学因素，如易感人群、传播方式和临床综合征。如果没有靶标特异性检测，由于这些病毒的相似性，区分这些病毒的病例可能具有挑战性。因此，一种灵敏且有针对性的多重检测方法可以很容易地区分这些病毒靶标，这对医疗保健从业者很有用。在这项研究中，我们利用内部开发的 R3T 一步法 RT-qPCR 试剂盒开发了一种基于实时逆转录酶 PCR 的检测方法，用于同时检测 SARS-CoV-2、甲型流感、乙型流感和 SARS-CoV-2、MERS-CoV。只需 10 个拷贝的合成 RNA，我们就可以以 100% 的特异性同时成功识别 SARS-CoV-2、甲型流感、乙型流感和 MERS-CoV 靶标。该测定被发现是准确、可靠、简单、灵敏和特异性的。所开发的方法可用作医院、医疗中心和诊断实验室中优化的 SARS-CoV-2、甲型流感、乙型流感和 SARS-CoV-2、MERS-CoV 诊断检测以及研究目的。

引言

正在进行的 2019 年冠状病毒病 （COVID-19） 的大流行是由称为严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 （SARS-CoV-2）¹ 的新型冠状病毒引起的。由于 SAR-CoV-2 具有很强的传染性和快速传播能力，COVID-19 大流行出现在中国武汉市，并迅速蔓延到世界各地。这最终导致呼吸窘迫体征的开始，甚至死亡^2,3,4。COVID-19 已在超过 213 个国家/地区被宣布为大流行，预计确诊病例数量将急剧增加，不同研究发表的论文^{证明了这一点 3,5}.COVID-19主要通过感染者释放到环境中的小呼吸道飞沫传播，然后通过吸入或密切接触受污染的表面暴露给脆弱个体。当这些飞沫接触到眼睛、嘴巴或鼻子的粘膜时，一个人可能会被感染⁶.世界卫生组织（WHO）公布的统计数据显示，全球新冠肺炎确诊病例已超过7600万例^{，死亡人数达到}惊人的700万例7。因此，联合国将 COVID-19 疾病引起的大流行归类为灾难，因为它对全球数十亿人的生活产生直接影响，并产生深远的经济、环境和社会影响。

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研究方案

1. Taq聚合酶的表达和纯化

1. 在酶的C末端构建具有可切割的六组氨酸标签的质粒。
2. 按照标准方案³⁸将50ng表达载体转化为大肠杆菌BL21-（DE3）菌株。
3. 将转化的细胞接种在四个6L烧瓶中，每个烧瓶在37°C下装有2L2YT培养基肉汤，以170rpm振荡，直到OD 600为0.8或细胞数6.4×10⁸ 。
4. 用0.5mM异丙基-β-d-硫代吡喃半乳糖苷（IPTG）诱导Taq聚合酶表达，并在16°C下进一步摇动孵育18小时。
5. 通过在4°C下以7808× g 旋转10分钟来收获细胞。将沉淀重悬于200 mL冰冷的Taq聚合酶裂解缓冲液（表1）中，在5 mL / g细胞沉淀中。
6. 将细胞与溶菌酶（2mg / mL裂解缓冲液）和蛋白酶抑制剂孵育45分钟，然后将裂解物通过30kPsi的细胞破坏物，并在4°C下以22,040× g 离心30分钟以分离细胞碎片。
7. 在85°C下加热上清液15分钟。 在4°C下以95,834× g 旋转1小时。 收集上清液并使用0.45μm过滤器在冰上过滤。
8. 使用快速蛋白质液相色谱 （FPLC） 进行蛋白质纯化，首先使用 Taq 聚合酶缓冲液 A 将样品....

讨论

由于SARS-CoV-2、甲型/乙型流感和中东呼吸综合征冠状病毒变异株等常见呼吸道病毒的传播，感染率和死亡率高，给全球医疗系统带来了沉重的经济负担12,19,20。出于减轻这种负担的责任感，我们意识到需要一种快速、精确和可及的诊断检测方法，例如 RT-qPCR，以在一次测试中区分这些常见病毒。由于qRT-PCR的多重特性，诊断和区?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.45 μm filter cups	Thermo Scientific	291-4545
10X Tris-Glycine SDS running buffer	Novex	LC2675
6-well tissue culturing plates	Corning	353046
Ammonium sulfate	Fisher Scientific	A701-3
Ampicillin	Corning	61-238-RH
Cation exchange (HiTrap SP HP) 5 mL	Cytiva	17-1152-01
D-(+)-Biotin, 98+%	Thermo Scientific	A14207.60
DH10Bac competent cells	Fisher Scientific	10361012
Dialysis bag (Snakeskin 10,000 MWC)	Thermo Scientific	68100
Dithiothreitol (DTT)	Thermo Scientific	R0862
Dnase/Rnase Free Distilled Water	Ambion	AM9930
dNTPs	Thermo Scientific	R0192
E. coli BL21(DE3) competent cells	Invitrogen	C600003
EDTA	Fisher Scientific	BP120-1
Elution Buffer	Qiagen	19086
ESF 921 insect cell culture medium (Insect cells media)	Expression Systems	96-001-01
FBS Solution	Gibco	A38400-01
Fugene (transfection reagent)	Promega	E2311
Gentamicin	Fisher Scientific	15750060
Glycerol	Sigma Aldrich	G5516-500
IGEPAL CA-630	Sigma Aldrich	I8896-100ml
Imidazole	Sigma Aldrich	56750-1Kg
Influenza A (H1N1) synthetic RNA	Twist Bioscience	103001
Influenza A (H3N2)  synthetic RNA	Twist Bioscience	103002
Influenza B synthetic RNA	Twist Bioscience	103003
IPTG	Gold Biotechnology	I3481C100
Kanamycin	Gibco	11815-032
LB Agar	Fisher Scientific	BP1425-500
LB Broth media	Fisher Scientific	BP1426-500
Lysozyme	Sigma Aldrich	L6876-10G
Magnesium Chloride	Sigma Aldrich	13152-1Kg
MERS-CoV synthetic RNA	Twist Bioscience	103015
MicroAmp Fast Optical 96-well Reaction plates with Barcode (0.1 mL)	Applied Biosystems	10310855
Mini- PROTEAN TGX Precast Gel	Bio-Rad	456-1093
Miniprep kit	Qiagen	27106
Ni-NTA Excel (HisTrap Excel) 5 mL	Cytiva	17-3712-06
Ni-NTA HP (HisTrap HP) 5 mL	Cytiva	17-5248-02
Optical Adhesice Covers (PCR Compatible,DNA/Rnase/PCR Inhibitors Free	Applied Biosystems	4311971
Potassium Chloride	Fisher Bioreagents	BP366-1
Primers and Probes	Integrated DNA Technologies, Inc.
Protease Inhibitor Mini tablets EDTA-Free	Thermo Scientific	A32955
Protein marker	Fermentas	26616
RT-qPCR machine (QuantStudio 7 Flex)	Applied Biosystems
S.O.C medium	Fisher Scientific	15544034
SARS-CoV-+A2:C442 synthetic RNA	Twist Bioscience	102024
Sf9 insect cells	Gibco	A35243
Sodium Chloride	Sigma Aldrich	S3014-1Kg
StrepTrap XT 5 mL	Cytiva	29401323
Tetracycline	IBI Scientific	IB02200
Tris Base Molecular Biology Grade	Promega	H5135
Tris-HCl	Affymetrix	22676
Tween 20	Sigma Aldrich	P1379-100ml
X-Gal	Invitrogen	B1690