SARS-CoV-2, 인플루엔자 A/B 및 MERS-CoV 검출을 위한 다중 Real-Time RT-qPCR 분석 개발

요약

일반적인 호흡기 바이러스에 대한 두 가지 프로브 기반 원스텝 RT-qPCR 키트를 소개합니다. 첫 번째 분석은 SARS-CoV-2(N), 인플루엔자 A(H1N1 및 H3N2) 및 인플루엔자 B에 대한 것입니다. 두 번째는 SARS-Cov-2(N)와 메르스(UPE 및 ORF1a)에 대한 것입니다. 이러한 분석은 모든 전문 실험실에서 성공적으로 구현할 수 있습니다.

초록

코로나바이러스 질병 2019(COVID-19)를 유발하는 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)는 일반 대중의 건강에 심각한 위협이 됩니다. 인플루엔자 시즌에는 SARS-CoV-2 및 기타 호흡기 바이러스의 확산으로 인해 관리하기 어려운 호흡기 질환에 대한 인구 전체의 부담이 발생할 수 있습니다. 이를 위해 다가오는 가을과 겨울철에 호흡기 바이러스인 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, 중동호흡기증후군(MERS-CoV)을 주의 깊게 관찰해야 하며, 특히 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B의 경우 감염 취약 인구, 전염 방식 및 임상 증후군과 같은 유사한 역학적 요인을 공유합니다. 표적 특이적 분석이 없으면 이러한 바이러스의 유사성으로 인해 사례를 구별하는 것이 어려울 수 있습니다. 따라서 이러한 바이러스 표적을 쉽게 구별할 수 있는 민감한 표적 다중 분석은 의료 종사자에게 유용할 것입니다. 본 연구에서는 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, SARS-CoV-2, MERS-CoV의 동시 검출을 위해 자체 개발한 R3T 원스텝 RT-qPCR 키트를 활용하여 실시간 역전사효소-PCR 기반 분석을 개발했습니다. 10개의 합성 RNA 사본만으로도 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B 및 MERS-CoV 표적을 100% 특이성으로 동시에 성공적으로 식별할 수 있습니다. 이 분석은 정확하고, 신뢰할 수 있으며, 간단하고, 민감하고, 특이적인 것으로 밝혀졌습니다. 개발된 방법은 병원, 의료센터, 진단 실험실에서 최적화된 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, SARS-CoV-2, MERS-CoV 진단 분석법으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 연구 목적으로도 사용할 수 있습니다.

서문

현재 진행 중인 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19)의 팬데믹은 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)¹로 알려진 신종 코로나바이러스에 의해 발생합니다. SAR-CoV-2의 강력한 전염성과 빠른 전파 능력으로 인해 COVID-19 전염병은 중국 우한시에서 발생하여 전 세계로 빠르게 확산되었습니다. 이것은 결국 호흡 곤란 징후의 시작과 심지어 죽음으로 이어졌다 ^2,3,4. COVID-19는 213개국 이상에서 팬데믹으로 선언되었으며, 다양한 연구 조사에서 발표된 논문에서 알 수 있듯이 확진 사례의 수가 급격히 증가할 것으로 예상됩니다 ^3,5. COVID-19는 주로 감염된 개인이 환경으로 방출한 다음 흡입 또는 오염된 표면과의 밀접한 접촉을 통해 취약한 개인에게 노출되는 작은 호흡기 비말에 의해 전염됩니다. 이러한 비말이 눈, 입 또는 코의 점막에 닿으면 감염될 수 있다⁶. 세계보건기구(WHO)가 발표한 통계에 ....

프로토콜

1. Taq 중합효소 발현 및 정제

1. 효소의 C-말단에 절단 가능한 hexa-histidine tag를 가진 플라스미드를 구축합니다.
2. 발현 벡터의 50ng를 표준 프로토콜³⁸에 따라 E. coli BL21-(DE3) 균주로 형질전환시킵니다.
3. 형질전환된 세포를 각각 2L의 2YT 배지 육수를 포함하는 4개의 6L 플라스크에 37°C에서 170rpm으로 진수하여 0.8의 OD 600 또는 세포 번호 6.4 x 10⁸ 에 도달할 때까지 접종합니다.
4. 0.5mM의 이소프로필-β-d-티오갈락토피라노사이드(IPTG)로 Taq 중합효소 발현을 유도하고 16°C에서 18시간 동안 진탕하여 추가로 배양합니다.
5. 세포를 4°C, 7808 x g 에서 10분 동안 회전시켜 수확합니다. 얼음처럼 차가운 Taq 중합효소 용해 완충액(표 1) 200mL의 펠릿을 5mL/g의 세포 펠릿에 재현탁시킵니다.
6. 라이소자임(2mg/mL의 용해 완충액)과 프로테아제 억제제로 세포를 45분 동안 배양한 다음 용해물을 30kPsi의 세포 교란기에 통과시키고 4°C에서 30분 동안....

토론

SARS-CoV-2, 인플루엔자 A/B 및 MERS-CoV 변종과 같은 일반적인 호흡기 바이러스의 확산으로 인한 높은 감염률 및 사망률로 인해 전 세계 의료 시스템에 막대한 경제적 부담이 있습니다 12,19,20. 이러한 부담을 덜어주겠다는 책임감으로 우리는 RT-qPCR과 같은 빠르고 정확하며 접근 가능한 진단 분석법이 필요하다는 것을 깨달았습니다.?.......

자료

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