《Frontiers in Cell and Developmental Biology》:Development of rapid multiplex human herpesvirus detection systems based on recombinase polymerase amplification and a lateral flow assay
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人疱疹病毒(Human herpesviruses, HHVs)在全球范围内高度流行,例如爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus, EBV)感染率超过95%,可在宿主细胞内终身潜伏,并在免疫抑制状态下重新激活,引发失明、脑炎甚至新生儿致死性感
人疱疹病毒(Human herpesviruses, HHVs)在全球范围内高度流行,例如爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus, EBV)感染率超过95%,可在宿主细胞内终身潜伏,并在免疫抑制状态下重新激活,引发失明、脑炎甚至新生儿致死性感染等严重疾病。在移植医学中,HHV再激活可导致移植物排斥、继发感染及死亡率升高。潜伏感染的细胞无明显病理变化,其进入细胞培养会造成实验数据偏差、生物制品安全隐患及公共卫生风险。本研究构建了三种检测系统:八重PCR系统,灵敏度为每50 μL反应体系1 × 104拷贝,适用于细胞样本的高通量污染筛查(在30份测试样本中检出1例EBV阳性);四重RPA系统,灵敏度提升至每50 μL反应体系1 × 103拷贝(较PCR提高10倍),反应时间缩短至15–20分钟,适合快速初筛;双重RPA-LFA检测系统,保持同等灵敏度,可在20分钟内实现无需复杂仪器的可视化结果判读,用于现场快速鉴定。这些系统为细胞质量控制、HHVs相关疾病早期诊断及防控策略提供了可靠工具,也为其他病毒检测体系的开发提供了理论参考,具有广阔的应用前景。
本研究发表于《Frontiers in Cell and Developmental Biology》,针对人疱疹病毒(HHVs)在细胞培养及临床移植等领域的潜伏感染、共感染及检测难题展开。当前细胞培养过程中,病毒污染因难以检测和清除,会严重影响实验结果可靠性并带来生物安全隐患;HHVs可在原发感染后终身潜伏,并在应激或免疫抑制条件下再激活,造成细胞代谢紊乱、病变效应及恶性转化风险,且不同亚型常发生协同作用加重病情。现有检测方法如病毒分离耗时较长,血清学检测无法区分潜伏与活动性感染,单一核酸检测难以满足多重筛查需求。为此,研究人员开发了三种基于核酸扩增的检测系统,分别适配实验室高通量筛查、快速现场初筛和无仪器可视化检测的需求,实现了对八种HHVs的高效识别,为细胞库质量控制和临床即时诊断提供了技术支持。
在技术方法上,研究人员首先选取八种HHVs的保守基因片段设计引物,构建标准质粒并建立八重PCR体系;随后基于等温扩增原理,采用两种商业化试剂盒优化建立了两组四重重组酶聚合酶扩增(Recombinase Polymerase Amplification, RPA)系统;进一步结合侧向层析检测(Lateral Flow Assay, LFA)技术,引入探针消除非特异性信号,建立双重RPA-LFA可视化检测平台。所有体系均在中国典型培养物保藏中心(China Center for Type Culture Collection, CCTCC)提供的细胞系和病毒样本上进行验证,并评估灵敏度、特异性及实际应用性能。
在结果部分,八重PCR检测系统的建立与优化显示,经退火温度与引物浓度优化后,该系统可在单管反应中同时检测HSV-1、HSV-2、水痘-带状疱疹病毒(Varicella-Zoster Virus, VZV)、EBV、人巨细胞病毒(Human Cytomegalovirus, HCMV)、HHV-6、HHV-7和HHV-8,最低检测限为每50 μL体系1 × 104拷贝(HHV-7为1 × 103拷贝)。在30份CCTCC细胞系检测中,结果与已知数据一致,证明其在细胞库筛查中的可行性。四重RPA检测系统的建立与优化表明,由于多重RPA引物竞争效应,八重体系难以实现稳定扩增,因此将八种病毒分为两组,分别采用不同试剂盒优化条件,最终在41°C下15–20分钟即可完成扩增,灵敏度达到每50 μL体系1 × 103拷贝,比PCR提高10倍,且在30份细胞系检测中与PCR结果完全一致。双重RPA-LFA检测系统的建立与优化显示,通过在探针而非引物上标记荧光基团,成功消除了假阳性信号,最佳反应条件为39°C、15分钟,灵敏度与RPA相当,可在侧向层析条上实现HCMV与HHV-6的快速可视化判读,阴性对照无非特异显色。
在讨论与结论部分,研究人员指出,这三种检测系统分别覆盖了实验室高通量筛查、常规快速检测和资源有限环境下的现场检测需求,填补了现有HHVs多重检测技术的空白。与已有方法相比,八重PCR可一次性覆盖全部HHVs,四重RPA显著缩短检测时间并提高灵敏度,双重RPA-LFA无需复杂仪器即可获得直观结果。未来的优化方向包括引入探针实现定量检测、简化RPA反应组分以提高多重能力、在复杂临床样本中验证性能,以及扩展LFA检测目标数量。总体而言,本研究不仅为细胞培养质量控制提供了高效工具,也为其他潜伏病原体的多重检测系统开发提供了理论与技术参考,有助于推动生物医药产业在安全与效率方面的提升。