《Journal of Food Composition and Analysis》:Colorimetric Lyophilized Loop-Mediated Isothermal Amplification for Rapid Detection of Streptococcus suis in raw pork samples
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猪链球菌(Streptococcus suis)是一种重要的人畜共患病原体,可引起严重的人类感染,包括脑膜炎和败血症。它主要通过接触受感染的猪或受污染的猪肉产品传播。传统诊断方法,如细菌培养和聚合酶链反应(PCR),受成本和基础设施要求限制。环介导等温扩增(L
猪链球菌(Streptococcus suis)是一种重要的人畜共患病原体,可引起严重的人类感染,包括脑膜炎和败血症。它主要通过接触受感染的猪或受污染的猪肉产品传播。传统诊断方法,如细菌培养和聚合酶链反应(PCR),受成本和基础设施要求限制。环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)提供了一种快速、特异且设备要求低的替代方案;然而,液相试剂的不稳定性需要冷链储存,限制了现场部署。在本研究中,研究人员开发并评估了一种用于检测猪链球菌及其血清型2的比色冻干LAMP检测法。该检测在65?°C下进行60分钟,利用pH敏感染料实现扩增的视觉区分。冻干配方表现出高分析灵敏度和特异性,对12种临床相关细菌物种未观察到交叉反应。稳定性研究表明,冻干试剂在室温下至少保持功能30天,在4?°C下可达180天。使用111个生猪肉样本进一步验证了诊断性能。这些发现表明,冻干LAMP检测为猪链球菌和猪链球菌血清型2的检测提供了一种稳健、快速且储存稳定的扩增工具,适用于缺乏冷链基础设施的低资源或偏远地区。
论文解读文章
猪链球菌(Streptococcus suis)是一种全球性人畜共患病原体,在猪群中主要引起脑膜炎、关节炎和败血症,在人类中则导致严重侵袭性感染如脑膜炎和败血性休克。传统检测方法包括细菌培养和聚合酶链反应(PCR),但前者耗时3-7天且需熟练人员,后者依赖昂贵仪器和冷链运输,限制了在资源匮乏地区的应用。环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)技术可在恒温(约65?°C)下快速扩增核酸,但液相试剂不稳定,需冷链储存。为解决这一问题,研究人员开发了一种比色冻干LAMP检测法,用于生猪肉样本中猪链球菌及其主要致病血清型2的快速检测。该研究发表在《Journal of Food Composition and Analysis》。
研究人员开展了以下研究:首先设计针对猪链球菌保守基因
recN和血清型2特异性基因
cps2J的LAMP引物,以甲酚红(cresol red)为pH指示剂构建液体LAMP体系;随后通过预冻、干冰速冻及冷冻干燥(冷凝温度-105?°C,真空<0.02 mBar,2小时)制备冻干试剂,密封于含干燥剂的铝箔袋中。评估了冻干试剂的检测限(Limit of Detection, LOD)、特异性、稳定性,并利用111个生猪肉样本(来自泰国清迈大学健康科学研究所先前收集的样本队列)进行诊断性能验证,与液体LAMP比较。
研究结果如下:
3.1 液体与冻干LAMP检测的比较:通过比色(粉红至黄色变化)和2%琼脂糖凝胶电泳验证,两种形式均成功扩增靶DNA,冻干过程未影响酶活性和扩增效率。
3.2 比色冻干LAMP检测的检测限(LOD):使用10倍梯度稀释的猪链球菌血清型2基因组DNA,冻干LAMP-SS(靶向
recN)检测下限为0.01 ng/μL,冻干LAMP-SS2(靶向
cps2J)为0.1 ng/μL,三重复均一致。
3.3 比色冻干LAMP检测的特异性:对猪链球菌及12种非靶细菌(包括临床相关菌种)进行测试,仅猪链球菌样本呈阳性。LAMP-SS识别血清型1、2、14,LAMP-SS2仅识别血清型2,无交叉反应。
3.4 比色冻干LAMP检测的稳定性:冻干试剂在4?°C储存180天和室温(约25?°C)储存30天内保持完整扩增能力;室温储存30天后出现预反应颜色漂移(粉红至浅橙色),但酶活性未受影响,建议4?°C长期保存以维持最佳视觉清晰度。
3.5 用生猪肉样本评估比色冻干LAMP检测:111个样本中,冻干LAMP-SS检出91/92阳性(阳性一致率98.9%),阴性一致率100%,总一致率99.1%;冻干LAMP-SS2检出32/33阳性(阳性一致率96.9%),阴性一致率100%,总一致率98.9%,与液体LAMP高度一致。
讨论部分总结了冻干LAMP与液体LAMP性能相当,冻干过程未影响酶活性、引物杂交或比色读值。LOD值与其他LAMP研究(如Kerdsin等)相近,但低于结合侧流层析的LAMP检测(Prompunt等),但足够用于现场诊断。特异性严格,但未包括所有近缘链球菌。稳定性数据显示4?°C长期保存可行,室温短期适用,但pH敏感染料在室温长期储存后颜色漂移可能影响判读,建议使用其他染料或颜色参考卡。实际样本验证显示高一致性,但样本仅来自单一地区、使用提取DNA而非粗基质,未包括临床或环境样本,需进一步验证。
研究结论部分翻译如下:本研究中开发的比色冻干LAMP检测法为从生猪肉样本中检测猪链球菌和猪链球菌血清型2提供了一种简单、快速且可视觉解读的分子检测格式。该检测法与液体LAMP表现出高度一致性,并显示出改善的试剂稳定性,特别是在4?°C储存下。这些发现支持该检测法作为猪链球菌监测中猪肉样本检测工作流程的实用初步筛查工具,特别是在低基础设施环境中。成功开发用于猪链球菌和猪链球菌血清型2检测的比色冻干LAMP平台支持其在流行地区监测和疫情应对中的潜在实用价值。