Mở đầu: Enterovirus 71 (EV71) là tác nhân chủ yếu gây nên bệnh Tay‐Chân‐Miệng và thường gây ra các
biến chứng nguy hiểm, có thể dẫn đến tử vong.
Mục tiêu: Xây dựng quy trình phát hiện Enterrovirus 71 bằng phương pháp Real‐time RT‐PCR.
Phương pháp: Thiết kế mồi và mẫu dò dựa trên vùng VP1 của EV71. Tiến hành thực nghiệm bằng
phương pháp Real‐time RT‐PCR trên các mẫu dịch phết, mẫu phân của những bệnh nhân nghi ngờ nhiễm
Tay‐Chân‐ Miệng.
Kết quả: Hệ mồi và mẫu dò Taqman của chúng tôi thiết kế có độ đặc hiệu cao, độ nhạy khoảng 102 bản
sao/phản ứng. Quy trình có thể được sử dụng để phát hiện EV71 trong cả mẫu dịch phết và mẫu phân.
Kết luận: Quy trình Real‐time PCR mà chúng tôi xây dựng có độ nhạy và đặc hiệu cao để phát hiện EV71
từ các mẫu lâm sàng.
6 trang |
Chia sẻ: tieuaka001 | Lượt xem: 549 | Lượt tải: 0
Nội dung tài liệu Phát hiện enterovirus 71 bằng phương pháp Real‐time Rt‐pcr, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014 Nghiên cứu Y học
Nhiễm 273
PHÁT HIỆN ENTEROVIRUS 71
BẰNG PHƯƠNG PHÁP REAL‐TIME RT‐PCR
Trịnh Thị Hồng*, Hồ Thị Thanh Thủy **, Cao Minh Nga ***
TÓM TẮT
Mở đầu: Enterovirus 71 (EV71) là tác nhân chủ yếu gây nên bệnh Tay‐Chân‐Miệng và thường gây ra các
biến chứng nguy hiểm, có thể dẫn đến tử vong.
Mục tiêu: Xây dựng quy trình phát hiện Enterrovirus 71 bằng phương pháp Real‐time RT‐PCR.
Phương pháp: Thiết kế mồi và mẫu dò dựa trên vùng VP1 của EV71. Tiến hành thực nghiệm bằng
phương pháp Real‐time RT‐PCR trên các mẫu dịch phết, mẫu phân của những bệnh nhân nghi ngờ nhiễm
Tay‐Chân‐ Miệng.
Kết quả: Hệ mồi và mẫu dò Taqman của chúng tôi thiết kế có độ đặc hiệu cao, độ nhạy khoảng 102 bản
sao/phản ứng. Quy trình có thể được sử dụng để phát hiện EV71 trong cả mẫu dịch phết và mẫu phân.
Kết luận: Quy trình Real‐time PCR mà chúng tôi xây dựng có độ nhạy và đặc hiệu cao để phát hiện EV71
từ các mẫu lâm sàng.
Từ khóa: Bệnh Tay‐Chân‐Miệng, Enterovirus 71 (EV71), Real‐time RT‐PCR.
ABSTRACT
DETECTION OF ENTEROVIRUS 71 BY REAL‐TIME RT‐PCR METHOD
Trinh Thi Hong, Ho Thi Thanh Thuy, Cao Minh Nga
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 ‐ Supplement of No 1 ‐ 2014: 273 ‐ 278
Background: Enterovirus 71 (EV71) is the main cause of Hand‐Foot‐Mouth Disease (HFMD) and often
cause dangerous complications that can lead to death.
Objectives: To design a procedure for detection EV71 by real‐time PCR.
Methods: Specific primers and Taqman probe were designed based on VP1 region of EV71. Conducting
experiments by real‐time PCR method on swab and stool samples collected from pediatric patients with
suspected HFMD.
Results: Our primer‐probe system that we designed was highly specific. The sensitivity of the method was
102copies/reaction. The procedure can be applied to detection in both swab and stool samples.
Conclutions: Real‐time RT‐PCR method we set up showed a high sensitivity and specificity to detection of
EV71 from clinical specimens.
Keywords: Hand, Foot and Mouth Disease (HFMD), Enterovirus 71 (EV71), Real‐time RT‐PCR.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Bệnh Tay‐Chân‐ Miệng là một bệnh nhiễm
khuẩn cấp tính do virus đường ruột gây ra,
thường gặp ở trẻ em dưới 5 tuổi. Bệnh tay‐chân‐
miệng mà do các chủng Enterovirus khác gây nên
thì thường ở thể nhẹ, ít có biến chứng và tự khỏi
trong vòng 1 tuần. Tuy nhiên, nếu do Enterovirus
71 (EV71) thì thường gây ra các biến chứng nguy
hiểm và có thể dẫn đến tử vong nếu không được
phát hiện sớm và xử lí kịp thời.
Sự bùng phát các vụ dịch lớn, nhỏ liên quan
tới EV71 đã được báo cáo trên toàn thế giới kể từ
* Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. HCM ** Công ty CP Công nghệ Việt Á
*** Bộ môn Vi Sinh, Khoa Y, Đại học Y Dược TP. HCM
Tác giả liên lạc: PGS.TS. Cao Minh Nga ĐT: 0908361512 Email : pgscaominhnga@yahoo.com
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014
Chuyên Đề Nội Khoa 274
đầu những năm 1970. Trong thập kỷ qua, tỷ lệ
mắc bệnh tay chân miệng, đặc biệt là do nhiễm
EV71, xuất hiện ngày càng tăng trong khu vực
Châu Á Thái Bình Dương(3,4,7). Điều này đã thúc
đẩy các mối quan tâm rằng nếu không có biện
pháp can thiệp, nó sẽ tiếp tục lây lan trong khu
vực và toàn cầu.
Hiện nay, bệnh tay chân miệng chưa có vắc
xin phòng bệnh và chưa có thuốc điều trị đặc
hiệu. Trong khi đó EV71 lại gây ra nhiều biến
chứng nguy hiểm nên việc xác định nhanh
chóng và chính xác EV71 mang một ý nghĩa rất
quan trọng.
Chẩn đoán xác định dựa trên nuôi cấy mô,
phân lập và phát hiện virus nhưng tốn thời gian
và khó thực hiện. Do đó những phương pháp
này không thiết thực cho việc ra quyết định lâm
sàng, đặc biệt trong việc quyết định giữa các can
thiệp và điều trị ở những bệnh nhân mà đặc
trưng lâm sàng không rõ ràng hay thậm chí
không có. Hiện nay, các xét nghiệm kháng thể và
PCR phổ biến rộng rãi hơn và cho phép chẩn
đoán nhanh hơn nhưng chưa được sử dụng
rộng rãi do chi phí cũng như mối quan tâm về
việc độ nhạy và độ đặc hiệu không đảm bảo(3).
Với mong muốn phát triển một phương pháp có
thể phát hiện nhanh bệnh và điều trị kịp thời với
độ nhạy và đặc hiệu cao hơn so với các phương
pháp thông thường, chúng tôi tiến hành “Xây
dựng quy trình phát hiện Enterrovirus 71 bằng
phương pháp Real‐time RT‐ PCR ”.
ĐỐI TƯỢNG ‐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
‐ Các mẫu dịch phết hầu họng, dịch phết
trực tràng, mẫu phân nghi ngờ nhiễm tay chân
miệng được cung cấp bởi Viện vệ sinh dịch tễ
Tây Nguyên, Bệnh viện Hải Phòng, Bệnh viện
Khánh Hòa.
‐ Các mẫu dịch phết hầu họng, dịch phết
trực tràng dương tính EV71 đã được phát hiện
bằng phương pháp Real‐time RT‐PCR do Bệnh
viện Nhi Đồng 2 cung cấp.
Phương pháp thiết kế mồi và mẫu dò
Mồi và mẫu dò được thiết kế dựa trên vùng
VP1 (vùng bảo tồn cao) của EV71. Sau đó, chúng
tôi dùng phần mềm trực tuyến OligoAnalyzer
(IDT) để kiểm tra và chỉnh sửa các mồi và mẫu
dò cho phù hợp với các tiêu chuẩn (kích thước,%
GC, Tm, các cấu trúc thứ cấp).
Phương pháp tách chiết RNA
Tách chiết RNA theo phương pháp
phenol/chloroform (Sambrook và Russell, 2001)
để loại bớt những hợp chất ức chế phản ứng
real‐time PCR.
Phương pháp RT‐ PCR
Chạy phản ứng RT với 10 μl hỗn hợp RT +
15 μl dịch RNA phiên mã ngược thành cDNA.
Chương trình luân nhiệt: 25oC trong 5 phút, 42oC
trong 30 phút, 85oC trong 5 phút, giữ ở 4oC.
Phương pháp PCR
Chạy phản ứng PCR với 2,5 μl dịch cDNA từ
phản ứng RT + 12,5 μl Master mix + 0,5 μl mồi
xuôi và mồi ngược + nước Biopure cho đủ thể
tích phản ứng 25 μl/ phản ứng.
Chương trình luân nhiệt: 200C – 10 phút,
950C – 5 phút; 40 chu kỳ: 940C – 30 giây, 550C –
30 giây, 720C ‐ 30 giây; 1 chu kỳ : 720C – 6 phút.
Giữ ở 40C.
Phương pháp điện di trên gel agarose
Sử dụng kỹ thuật điện di để phân tách các
phân tử DNA. Sự phát hiện được quan sát
bằng mắt thường dưới đèn UV nhờ sự phát
màu của ethidium bromide gắn xen trong
DNA. Dùng thang DNA 100bp làm thang
chuẩn để xác định kích thước đoạn DNA
mẫu(1).
Phương pháp real‐time RT‐PCR
2,5µl cDNA từ phản ứng RT + 12,5μl
master mix + 0,5 μl mồi xuôi và mồi ngược +
0,5 μl mẫu dò + thêm nước cất cho đủ 25 μl
Sau đó tiến hành chương trình luân nhiệt
(bảng 1).
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014 Nghiên cứu Y học
Nhiễm 275
Bảng 1: Chương trình luân nhiệt
Số chu kỳ Nhiệt độ Thời gian
1 950C 5 phút
40
950C 15 giây
550C 45giây
720C 20 giây
Việc phân tích kết quả sau phản ứng luân
nhiệt được thực hiện với phần mềm iCycler (Bio‐
rad) theo hướng dẫn sử dụng.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Kết quả thiết kế hệ mồi và mẫu dò trên
lý thuyết
Theo các tài liệu tham khảo được, các hệ mồi
và mẫu dò được thiết kế dựa trên kết quả so
sánh sự sắp gióng trình tự vùng VP1 của EV71
với trình tự của cosxakie virus A16 (CA16)(4,5,7,9).
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tham khảo hệ
mồi và mẫu dò từ nghiên cứu của Tan E.L và
Poh C.L (8). Để mồi và mẫu dò bắt cặp tốt hơn với
trình tự mục tiêu, chúng tôi tiến hành thiết kế lại
mồi ngược, chỉnh sửa một số nucleotide ở mồi
xuôi, giữ lại mẫu dò, đồng thời chúng tôi sử
dụng một số nucleotide thay thế: R (A, G) và Y
(C, T) cho cả hệ mồi và mẫu dò.
Để kiểm tra đặc tính của mồi và mẫu dò về
nhiệt độ lai, kích thước mồi, các cấu trúc thứ
cấp, chúng tôi sử dụng phần mềm Annhyb và
phần mềm trực tuyến oligo Analyzer 3.1 (IDT,
Hoa Kỳ). Kết qủa cho thấy: chiều dài, %GC,
nhiệt độ lai, các cấu trúc thứ cấp (UG của
Hairpin, Self‐Dimer, Hetero) đều thỏa các yêu
cầu đặt ra về việc thiết kế mồi và mẫu dò.
Bảng 2: Trình tự cặp mồi và mẫu dò thiết kế
Trình tự (5’-3’) Vị trí trên bộ gen (JF738000.1)
Mồi xuôi TCAGYAGRGCRGGATTRGTTG 2602 - 2622
Mồi ngược GCATYTGYGCGTAACCTGTTA 2709 - 2689
Mẫu dò AGAYCTCCCTCTTGARGGYACAACYAA 2630 - 2656
Sản phẩm PCR 108 bp
Chúng tôi sử dụng phần mềm ClustalX,
Blast, Annhyb để xác định khả năng bắt cặp đặc
hiệu của các mồi và mẫu dò. Kết quả cho thấy:
hệ mồi và mẫu dò bắt cặp hoàn toàn với các
trình tự mục tiêu và đặc hiệu cao đối với EV71.
Kết quả kiểm tra hoạt động của hệ mồi
bằng thực nghiệm
Chạy thử hệ mồi thiết kế trên mẫu dương
tính đã được khẳng định bằng phương pháp
Real‐Time RT‐PCR ở Bệnh viện Nhi Đồng 2 (Kit
tách chiết: QIAGEN; PCR mix: One‐step
Invitrogen; Primer/probe: in house) và kết quả
cho thấy: hệ mồi được thiết kế hoạt động hiệu
quả trong phản ứng PCR do chúng tôi thiết lập.
Kết quả giải trình tự sản phẩm PCR
Chúng tôi sử dụng kỹ thuật giải trình để
kiểm tra sản phẩm PCR được nhân bản từ cặp
mồi đã thiết kế trên vùng gen VP1 của EV71.
Chúng tôi lấy sản phẩm PCR gửi đi giải trình
tự ở công ty Macrogen (Hàn quốc). Kết quả
giải trình tự cho thấy: hệ mồi của chúng tôi
hoạt động tốt, đặc hiệu và chuyên biệt, có thể
ứng dụng được vào quy trình.
Xây dựng phản ứng Real‐time RT‐ PCR
Kiểm tra hoạt động của hệ mồi và mẫu dò
trong phản ứng real‐time RT‐PCR
Chúng tôi thiết lập phản ứng Real‐time
PCR với mẫu chứng dương và mẫu chứng âm
với cặp mồi ở nhiệt độ là 55oC. Kết quả cho
thấy: hệ mồi và mẫu dò cho EV71 có khả năng
nhân bản tốt.
Khảo sát độ đặc hiệu của cặp mồi và mẫu dò
Kết quả hình 1 cho thấy: Hệ mồi và mẫu dò
chỉ nhân bản với EV71 và âm tính với những tác
nhân khác (Herpes simplex virus, Neisseria
gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis,
Mycobacterium tuberculosis, Adenovirus, Human
papilloma virus). Điều này chứng tỏ trong quá
trình thao tác không bị nhiễm, hệ mồi và mẫu dò
đã thiết kế hoạt động tốt, đặc hiệu với EV71.
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014
Chuyên Đề Nội Khoa 276
Hình 1: Kết quả khảo sát độ đặc hiệu của cặp mồi EV71
Khảo sát nồng độ MgCl2
Nồng độ MgCl2 được khảo sát từ 1,5 mM
đến 5,0 mM với đơn vị tăng là 0,5 mM. Tiêu
chí đánh giá là chu kỳ ngưỡng (Ct). Kết quả
hình 2 cho thấy: nồng độ MgCl2 = 3,0 mM cho
giá trị Ct nhỏ nhất, chúng tôi chọn nồng độ
này để tối ưu cho các phản ứng tiếp theo.
Hình 2: Kết quả khảo sát nồng độ MgCl2
Khảo sát nồng độ mẫu dò Taqman
Chúng tôi thiết lập bảng khảo sát trên
gradient nồng độ mẫu dò từ 100 đến 500 nM với
đơn vị tăng là 50 nM. Tiêu chí đánh giá của thí
nghiệm là Ct. Kết quả hình 3 cho thấy: nồng độ
mẫu dò = 300nM cho giá trị Ct nhỏ nhất, chúng
tôi chọn nồng độ này để tối ưu cho các phản ứng
tiếp theo.
Hình 3: Kết quả khảo sát nồng độ mẫu dò Taqman
Khảo sát nhiệt độ lai
Chúng tôi khảo sát nhiệt độ bắt cặp trong
khoảng (Tm mồi xuôi + Tm mồi ngược)/2 ± 5oC
với đơn vị tăng 0,5oC. Tiêu chí đánh giá là Ct và
nhiệt độ biến tính của sản phẩm PCR. Kết quả
hình 4 cho thấy: ở 59,5 0C cho giá trị chu kỳ
ngưỡng là nhỏ nhất, chúng tôi chọn nhiệt độ này
để tối ưu cho các phản ứng tiếp theo.
Probe 300nM
Chứng âm
MgCl2 3,0mM
Chứng âm
HSV, NGN, CHT, MTB,
HPV, Adeno
Chứng âm
EV71
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014 Nghiên cứu Y học
Nhiễm 277
Hình 4: Kết quả khảo sát nhiệt độ lai
Khảo sát độ nhạy
Pha loãng bậc 10 liên tiếp mẫu ban đầu (đã
biết trước nồng độ) thành nhiều nồng độ khác
nhau. Ở mỗi nồng độ, tiến hành khảo sát với
những điều kiện tối ưu đã được khảo sát từ
các thí nghiệm trên. Từ đó sẽ xác định nồng độ
nhỏ nhất mà phương pháp có thể phát hiện và
vẫn cho kết quả chính xác, rõ ràng. Kết quả:
giới hạn phát hiện của quy trình là 102 bản
sao/phản ứng (hình 5).
Hình 5: Khảo sát độ nhạy của quy trình
Khảo sát hệ số tuyến tính của đường chuẩn
(standard curve)
Chúng tôi xây dựng đường chuẩn cho phản
ứng định lượng EV71, từ đường chuẩn này có
thể xác định được hàm lượng virus trong bệnh
phẩm. Hệ số tuyến tính của đường chuẩn qua ba
lần thực nghiệm đều bằng 1, hiệu quả khuyếch
đại từ 95,9% đến 97,2%. Qua đó cho thấy phản
ứng real‐time PCR của chúng tôi là hiệu quả và
đạt mức độ tối ưu.
Khảo sát tính lặp lại của phản ứng Real‐
Time PCR
Khảo sát hệ số biến thiên nội phản ứng và hệ
số biến thiên liên phản ứng trên mẫu chuẩn
EV71 với các nồng độ 102, 104, 106 bản sao/phản
ứng và hai mẫu bệnh phẩm. Phản ứng được lặp
lại ba lần. Kết quả: hệ số biến thiên nội phản ứng
real‐time RT‐PCR EV71 nằm trong khoảng 0,54
đến 1,35 và hệ số biến thiên liên phản ứng nằm
trong khoảng 1,4 đến 2,0.
Ứng dụng quy trình trên các mẫu bệnh phẩm
Tiến hành khảo sát trên 74 mẫu bệnh phẩm
với các thông số đã tối ưu ở các thí nghiệm trên.
Kết quả khảo sát trên 74 mẫu: Có 40 mẫu
nhiễm EV71, trong đó có 10 mẫu (5 mẫu dịch
phết họng và 5 mẫu dịch phết trực tràng) đã
được đối chiếu với kết quả xét nghiệm cũng
bằng phương pháp Real‐time RT‐ PCR bằng kít
của hãng QIAGEN (Đức) thì thấy hoàn toàn phù
hợp. Điều này chứng tỏ quy trình phát hiện
59,5 oC
Chứng âm
m
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 1 * 2014
Chuyên Đề Nội Khoa 278
EV71 trong các mẫu dịch phết và mẫu phân
bằng phương pháp Real‐time RT‐ PCR của
chúng tôi xây dựng có khả năng ứng dụng để
phát hiện EV71 trong các mẫu nhiễm.
KẾT LUẬN
‐ Chúng tôi đã xây dựng thành công quy
trình phát hiện EV71 bằng Real‐time RT‐PCR với
độ nhạy là 102 copies/ml, độ đặc hiệu cao, nhiệt
độ lai tối ưu của quy trình là 59,50C, nồng độ
mẫu dò Taqman là 300nM.
‐ Quy trình đã được ứng dụng để khảo sát
trên 74 mẫu bệnh phẩm, trong đó có 40/74 mẫu
cho kết quả dương tính với EV71.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cao Minh Nga (2008). Ứng dụng sinh học phân tử trong chẩn
đoán bệnh nhiễm trùng (Tài liệu tập huấn). Bộ Y Tế. Viện
Pasteur TP. HCM.
2. REDI (2009). Forum on Hand Foot and Mouth Disease (HFMD) in
Asia‐Pacific Region, Ministry of Health Singapore.
3. REDI (2011). A Guide to Clinical Management and Public Health
Response for Hand, Foot and Mouth Disease, World Health
Organization.
4. Singh S, et al (2000). “RT‐PCR, nucleotide, amino acid and
phylogenetic analyses of enterovirus type 71 strains from
Asia”. J. Virol. Methods, 88:193–204.
5. Singh S, et al (2002). “Direct detection of enterovirus 71 (EV71)
in clinical specimens from a hand, foot and mouth disease
outbreak in Singapore by reverse transcription‐PCR with
universal enterovirus and EV71‐specific primers”, J. Clin.
Microbiol, 40 (8), p. 2823 – 2827.
6. Solomon T, et al (2010). “Virology, epidemiology,
pathogenesis, and control of enterovirus 71”, Lancet Infect Dis,
10: 778–90.
7. Tan EL, Yong LL, Quak SH, Yeo WC, Chow VT, Poh CL
(2008). “Rapid detection of Enterovirus 71 by real‐time
TaqMan RT‐PCR”, Journal of Clinical Virology, p. 203–206.
8. Tan EL and Poh CL (2010). “Development of TaqMan and
Hybridisation Probes for detection of Enterovirus 71 (EV71)”.
National University of Singapore.
9. Tsang WS and Poh CL (2010). “Rapid Identification of
Enterovirus 71 (EV71) by Real‐Time Reverse Transcription‐
Polymerase Chain Reaction (RT‐PCR) with EV71 Specific
Primers”. National University of Singapore.
Ngày nhận bài báo: 07/11/2013
Ngày phản biện nhận xét bài báo: 28/11/2013
Ngày bài báo được đăng: 05/01/2014
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 273_1675.pdf