RU2846880C1 - Mycobacterium avium rapid detection and identification test system - Google Patents
Mycobacterium avium rapid detection and identification test systemInfo
- Publication number
- RU2846880C1 RU2846880C1 RU2024115493A RU2024115493A RU2846880C1 RU 2846880 C1 RU2846880 C1 RU 2846880C1 RU 2024115493 A RU2024115493 A RU 2024115493A RU 2024115493 A RU2024115493 A RU 2024115493A RU 2846880 C1 RU2846880 C1 RU 2846880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mycobacterium avium
- test system
- insdseq
- insdqualifier
- dna
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к области медицины и молекулярной биологии. Заявлена тест-система для выявления в биоматериале ДНК возбудителя микобактериозов Mycobacterium avium методом ПЦР в реальном времени со специфично-подобранными праймерами и флуоресцентно-меченым зондом, используя в качестве мишени многокопийный ген IS1311. Изобретение может быть использовано для создания медицинских изделий для диагностики in vitro, с целью выявления возбудителя микобактериозов службами клинико-лабораторной диагностики в лечебно-профилактических учреждениях, а также с целью осуществления эпидемиологического надзора населения за распространением возбудителей микобактериозов.The invention relates to medicine and molecular biology. A test system is disclosed for detecting DNA of the mycobacterium avium pathogen in biological material using real-time PCR with specifically selected primers and a fluorescently labeled probe, using the multicopy IS1311 gene as a target. The invention can be used to create medical devices for in vitro diagnostics, to detect the mycobacterium pathogen by clinical laboratory diagnostic services in healthcare facilities, and to conduct epidemiological surveillance of the population to monitor the spread of mycobacterium pathogens.
Уровень техникиState of the art
Наблюдается неуклонный рост доли микобактериозов в структуре вторичных заболеваний при ВИЧ-инфекции. В России не проводится централизованный мониторинг данного заболевания, тем не менее, по данным некоторых исследователей, распространенность микобактериозов составляет 1,5-4,3 на 100000 населения (Белобородова Е. Н. и др. Клинико-эпидемиологическая характеристика микобактериоза в двух субъектах Российской Федерации //Инфекционные болезни. - 2020. - Т. 18. - №. 1. - С. 35-42.). Группами риска по развитию заболевания являются иммунокомпрометированные пациенты: лица с синдромом приобретенного иммунодефицита и другими иммунодефицитами; после трансплантации внутренних органов; пациенты с термическими травмами; больные пневмокониозами; больные хронической обструктивной болезнью легких; больные бронхиальной астмой; больные муковисцидозом; больные с бронхоэктазиями; больные саркоидозом; больные с легочными фиброзами различной природы; больные с онкологическими заболеваниями, в т.ч. гемобластозами; лица, длительно получающие глюкокортикостероидную или иммуносупрессивную терапию; лица пожилого возраста. Кроме этого, после перенесенного заболевания COVID-19 у многих пациентов формируется иммунодефицитное состояние и в легких формируются выраженные остаточные изменения в виде фиброза, что создает предпосылки к развитию микобактериозов, возбудитель которых широко распространен в природе (Yang F., Liu N., Hu J.Y. et al. Pulmonary rehabilitation guidelines in the principle of 4S for patients infected with 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) (In Chinese)., Zhon-ghuaJie He He Hu Xi ZaZhi. 2020; 43 (3): 180-182.).There is a steady increase in the proportion of mycobacteriosis in the structure of secondary diseases in HIV infection. In Russia, there is no centralized monitoring of this disease, however, according to some researchers, the prevalence of mycobacteriosis is 1.5-4.3 per 100,000 population (Beloborodova E.N. et al. Clinical and epidemiological characteristics of mycobacteriosis in two constituent entities of the Russian Federation // Infectious diseases. - 2020. - Vol. 18. - No. 1. - Pp. 35-42.). Risk groups for developing the disease are immunocompromised patients: persons with acquired immunodeficiency syndrome and other immunodeficiencies; after internal organ transplantation; patients with thermal injuries; patients with pneumoconiosis; patients with chronic obstructive pulmonary disease; patients with bronchial asthma; patients with cystic fibrosis; patients with bronchiectasis; patients with sarcoidosis; patients with pulmonary fibrosis of various origins; patients with oncological diseases, including hemoblastoses; individuals receiving long-term glucocorticosteroid or immunosuppressive therapy; the elderly. In addition, after COVID-19, many patients develop an immunodeficiency state and pronounced residual changes in the form of fibrosis develop in the lungs, which creates the prerequisites for the development of mycobacteriosis, the causative agent of which is widespread in nature (Yang F., Liu N., Hu J.Y. et al. Pulmonary rehabilitation guidelines in the principle of 4S for patients infected with 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) (In Chinese)., Zhon-ghuaJie He He Hu Xi ZaZhi. 2020; 43 (3): 180-182.).
МАС-инфекция является истинно оппортунистическим СПИД-индикаторным заболеванием и развивается при тяжелом иммунодефиците в 20-40% случаев (чаще при снижении CD4+ лимфоцитов менее 50 клеток/мкл) (Horsburgh CR Jr. The pathophysiology of disseminated Mycobacterium avium complex disease in AIDS. J Infect Dis 1999, Suppl 3: S461-465.; Nightingale SD1, Byrd LT, Southern PM, Jockusch JD, Cal SX, Wynne BA. Incidence of Mycobacterium avium-intracellulare complex bacteremia in human immunodeficiency virus-positive patients. J Infect Dis. 1992 Jun;165(6):1082-5) Более чем у 80% таких пациентов выявляется Mycobacterium avium (Савченко М. А. Клинические и эпидемиологические аспекты микобактериоза у пациентов с ВИЧ-инфекцией // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. - 2019. - Т. 11. - №. 2. - С. 27-33.).MAC infection is a true opportunistic AIDS-defining disease and develops in severe immunodeficiency in 20-40% of cases (more often with a decrease in CD4+ lymphocytes to less than 50 cells/μl) (Horsburgh CR Jr. The pathophysiology of disseminated Mycobacterium avium complex disease in AIDS. J Infect Dis 1999, Suppl 3: S461-465.; Nightingale SD1, Byrd LT, Southern PM, Jockusch JD, Cal SX, Wynne BA. Incidence of Mycobacterium avium -intracellulare complex bacteremia in human immunodeficiency virus-positive patients. J Infect Dis. 1992 Jun;165(6):1082-5) Mycobacterium avium is detected in more than 80% of such patients (Savchenko MA Clinical and Epidemiological aspects of mycobacteriosis in patients with HIV infection // HIV infection and immunosuppression. - 2019. - Vol. 11. - No. 2. - P. 27-33.).
Микобактериоз часто маскируется под туберкулёз по своим симптомам, но вместе с тем лечение таких больных сильно различается, т.к. Mycobacterium avium обладают природной резистентностью ко многим противотуберкулезным препаратам. С целью правильного установления диагноза и своевременного назначения адекватной терапии необходимо проведение быстрого лабораторного исследования на выявление Mycobacterium avium.Mycobacteriosis often mimics tuberculosis in its symptoms, but treatment for these patients varies greatly, as Mycobacterium avium is naturally resistant to many anti-tuberculosis drugs. To ensure a correct diagnosis and timely and appropriate treatment, rapid laboratory testing for Mycobacterium avium is essential.
Диагностика микобактериозов осуществляется культивированием образцов от пациентов на плотных и жидких питательных средах и до настоящего времени этот метод остается «золотым стандартом» лабораторной диагностики микобактериальных инфекций.Diagnosis of mycobacteriosis is carried out by culturing samples from patients on solid and liquid nutrient media, and to this day this method remains the “gold standard” for laboratory diagnosis of mycobacterial infections.
Однако, Mycobacterium avium являются медленнорастущими микроорганизмами, соответственно, даже при использовании систем автоматического культивирования на жидких питательных средах (BACTEC MGIT и др.), время роста культуры может варьировать до 42-х дней. Кроме этого, после получения роста микобактерий, требуется дифференциация от Mycobacterium tuberculosis complex и идентификация Mycobacterium avium другими методами: биохимическими; времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-ToF MS); молекулярно-генетические (мультилокусное секвенирование, анализ полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ), секвенирование гена 16S рРНК); высокопроизводительной жидкостной хроматографии миколовых кислот (HPLC). Недостатком такого подхода является длительность проведения исследований, т.к. требуется рост культуры микобактерий (до 2-3-х месяцев), трудоемкость и необходимость оснащения дорогостоящим оборудованием, высокая стоимость исследований. Молекулярные методы диагностики, основанные на методе полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяют сократить сроки диагностики микобактериальных инфекций до нескольких часов. Поэтому разработка и внедрение эффективных и быстрых новых методов лабораторной диагностики микобактериозов является чрезвычайно важной и актуальной.However, Mycobacterium avium are slow-growing microorganisms; therefore, even when using automated liquid media cultivation systems (BACTEC MGIT, etc.), the culture growth time may vary up to 42 days. In addition, after obtaining mycobacterial growth, differentiation from Mycobacterium tuberculosis complex and identification of Mycobacterium avium by other methods is required: biochemical; time-of-flight mass spectrometry (MALDI-ToF MS); molecular genetic (multilocus sequencing, restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis, 16S rRNA gene sequencing); high-performance liquid chromatography of mycolic acids (HPLC). The disadvantage of this approach is the duration of the research, since mycobacterial culture growth is required (up to 2-3 months), labor intensity and the need for expensive equipment, as well as the high cost of research. Molecular diagnostic methods based on the polymerase chain reaction (PCR) can reduce the time it takes to diagnose mycobacterial infections to just a few hours. Therefore, the development and implementation of new, effective and rapid laboratory diagnostic methods for mycobacteriosis is extremely important and relevant.
Известные молекулярные методы и соответствующие тест-системы (комплекты реагентов) для диагностики микобактериозов основаны на определении специфичных фрагментов ДНК в геноме.Known molecular methods and corresponding test systems (reagent kits) for the diagnosis of mycobacteriosis are based on the detection of specific DNA fragments in the genome.
Коммерческий набор «GenoType Mycobacterium CM» (Hain Lifescience GmbH) основан на ПЦР с последующей гибридизацией на стрипах с иммобилизованными на них олигонуклеотидными зондами, и дифференцирует наиболее часто встречающиеся виды нетуберкулезных микобактерий, в том числе M. avium. Тем не менее, этот способ является дорогим и трудоемким, для него невозможна автоматизация процесса, и он обладает низкой чувствительностью. Кроме этого, согласно официальной инструкции к набору, для исследования подходят только культуры микобактерий, что увеличивает сроки получения результатов до 2-3-х месяцев и ограничивает возможности использования данного метода.The commercial GenoType Mycobacterium CM kit (Hain Lifescience GmbH) is based on PCR followed by hybridization on strips with immobilized oligonucleotide probes and differentiates the most common species of non-tuberculous mycobacteria, including M. avium . However, this method is expensive and labor-intensive, cannot be automated, and has low sensitivity. Furthermore, according to the official instructions for the kit, only mycobacterial cultures are suitable for testing, which increases the time to obtain results to 2-3 months and limits the applicability of this method.
В зарубежной литературе обнаруживается ряд патентов, касающихся выявления M. avium complex молекулярными методами. В них используются гибридизация с олигонуклеотидными пробами (US5153119, 1992; US5314801, 1994; US6136529, 2000), изотермическая амплификация по принципу вытеснения цепи (SDA) (US5681705, 1997; US5691143, 1997) и ПЦР (US5667994, 1997; US6465638, 2002). Однако в этих тест системах возможна идентификация до комплекса MAC, без дифференциации до M. avium, что является критичным для иммунокомпрометированных пациентов.A number of patents concerning the detection of M. avium complex by molecular methods have been found in the foreign literature. They use hybridization with oligonucleotide probes (US5153119, 1992; US5314801, 1994; US6136529, 2000), strand displacement isothermal amplification (SDA) (US5681705, 1997; US5691143, 1997) and PCR (US5667994, 1997; US6465638, 2002). However, these test systems can only identify the MAC complex without differentiating to M. avium, which is critical for immunocompromised patients.
Известен способ выявления Mycobacterium avium с помощью ПЦР (US8084212, 2011). Предложенная авторами в качестве мишени для M. avium последовательность IS1245 присутствуют не у всех подвидов данного вида (Johansen T. B. et al. Distribution of IS1311 and IS1245 in Mycobacterium avium subspecies revisited // Journal of Clinical Microbiology. - 2005. - Т. 43. - №. 5. - С. 2500-2502).A method for detecting Mycobacterium avium using PCR is known (US8084212, 2011). The IS1245 sequence proposed by the authors as a target for M. avium is not present in all subspecies of this species (Johansen TB et al. Distribution of IS1311 and IS1245 in Mycobacterium avium subspecies revisited // Journal of Clinical Microbiology. - 2005. - Vol. 43. - No. 5. - Pp. 2500-2502).
Из уровня техники также известен набор и способ выявления Mycobacterium avium (US2020181690), включающий праймеры 5′-AGTGGGCAACAATCCAAGAG-3′ и 5′-CCCGACACAACGAGGTTT-3, а в способе предложено использовать ПЦР с последующим построением кривых плавления. Мишенью в данном случае выступает участок гена, кодирующего цитохром P450 (BJP76_RS07310). Время проведения реакции составляет 180 минут. Однако для детекции в известном способе используют интеркалирующий краситель SYBR-Green I. Слабым местом интеркалирующих красителей является то, что они неспецифичны. Если во время ПЦР происходит амплификация не того участка ДНК, либо вовсе нескольких разных участков, все равно строится кривая амплификации, которая идентична кривой при амплификации целевых генов. Интеркалирующие красители генерируют флуоресцентный сигнал при связывании с любой двухцепочечной ДНК, независимо от ее нуклеотидной последовательности. То есть, необходимо проводить дополнительные анализы, которые подтверждают наличие специфичных продуктов амплификации. Подобные виды анализов требуют высокого уровня квалификации оператора.The prior art also discloses a kit and method for detecting Mycobacterium avium (US2020181690), including the primers 5'-AGTGGGCAACAATCCAAGAG-3' and 5'-CCCGACACAACGAGGTTT-3. The method utilizes PCR followed by melting curve construction. The target in this case is a region of the gene encoding cytochrome P450 ( BJP76_RS07310 ). The reaction time is 180 minutes. However, this method utilizes the intercalating dye SYBR-Green I for detection. A weakness of intercalating dyes is their nonspecificity. If the wrong DNA region, or even several different regions, are amplified during PCR, an amplification curve is still constructed that is identical to the curve for amplification of the target genes. Intercalating dyes generate a fluorescent signal upon binding to any double-stranded DNA, regardless of its nucleotide sequence. This means that additional analyses are required to confirm the presence of specific amplification products. These types of analyses require highly skilled operators.
Известен способ идентификации вида микобактерий комплекса MAIS (M. avium, M. intracellulare, M. scrofulaceum) и M. tuberculosis, включающий этапы выделения ДНК, рестрикции, разделения продуктов рестрикции в агарозном геле с последующим анализом профилей рестрикции изучаемых видов, при этом ДНК выделяют прогреванием микобактерий 12 мин при 95°C в ТЕ-буфере рН 8,0, полученные ампликоны обрабатывают рестриктазой Hin6I (объем ампликонов для рестрикции составляет 17 мкл и время рестрикции 1 ч 10 мин (RU2319748, 2008). Проведение анализа состоит из 3-х этапов:A method is known for identifying the species of mycobacteria of the MAIS complex ( M. avium , M. intracellulare , M. scrofulaceum ) and M. tuberculosis , including the stages of DNA extraction, restriction, separation of restriction products in agarose gel, followed by analysis of the restriction profiles of the studied species. DNA is extracted by heating mycobacteria for 12 min at 95°C in a TE buffer pH 8.0, the resulting amplicons are treated with Hin6I restriction enzyme (the volume of amplicons for restriction is 17 μl and the restriction time is 1 hour 10 min (RU2319748, 2008). The analysis consists of 3 stages:
1. Исследуемая последовательность ДНК изучаемого гена клонируется методом ПЦР.1. The DNA sequence of the gene being studied is cloned using the PCR method.
2. Полученные ампликоны подвергаются воздействию рестриктаз, которые подбираются с помощью специальных программ, с учетом того, что фрагменты, на которые разрезаются полученные ампликоны, должны выявляться на агарозном геле.2. The resulting amplicons are subjected to the action of restriction enzymes, which are selected using special programs, taking into account that the fragments into which the resulting amplicons are cut must be detected on an agarose gel.
3. Анализ полиморфизма профилей после разделения продуктов рестрикции в агарозном геле.3. Analysis of profile polymorphism after separation of restriction products in agarose gel.
Однако в данном способе используется метод ПЦР-ПДРФ (полимеразной цепной реакции - полиморфизма длин рестрикционных фрагментов), который является более трудо- и времязатратным, менее чувствительным, а также контаминационно-опасным, чем ПЦР в реальном времени. Время анализа составляет 110 минут.However, this method uses PCR-RFLP (polymerase chain reaction - restriction fragment length polymorphism), which is more labor- and time-consuming, less sensitive, and carries a higher risk of contamination than real-time PCR. Analysis time is 110 minutes.
Известны олигонуклеотидные праймеры, комплементарные специфичной для Mycobacterium avium области mig-гена, использующиеся для выявления ДНК Mycobacterium avium, имеющие следующий нуклеотидный состав: 5'-CGT САА AAG CGA ACT GCA -3' и 5'-ТАА ТТС GTT GCC CGA СТС -3' и способ выявления ДНК Mycobacterium avium с помощью вышеуказанных олигонуклеотидных праймеров методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), включающей выделение ДНК, проведение амплификации ДНК на олигонуклеотидных праймерах, перенос продукта амплификации на гель с последующим детектированием результатов анализа на трансиллюминаторе, отличающийся тем, что праймеры имеют нуклеотидные последовательности: 5'-CGT САА AAG CGA ACT GCA -3'и 5'-ТАА ТТС GTT GCC CGA СТС -3' в случае положительной реакции синтезируется фрагмент, соответствующий размеру 157 п.н. (RU2554842, 2015). Для проведения электрофореза ДНК требуется специалист, обладающий специальным уровнем подготовки, т.к. после проведения реакции амплификации необходимо открыть пробирки (стрипы, планшеты) с ампликонами и поместить их в лунки агарозного или полиакриламидного геля вместе с красителем. Кроме того, процедура приготовления геля занимает в среднем 20 минут, а сам процесс электрофореза от 20 минут (в зависимости от длины ПЦР-продукта). Это увеличивает время проведения реакции минимум на 40 минут. Следовательно, использование электрофоретической детекции после проведения ПЦР удлиняет время- и трудозатраты, снижает чувствительность, является источником контаминации в лаборатории, а также обладает меньшей чувствительностью.Known are oligonucleotide primers complementary to the Mycobacterium avium- specific region of the mig gene, used to detect Mycobacterium avium DNA, having the following nucleotide composition: 5'-CGT CAA AAG CGA ACT GCA -3' and 5'-TAA TTC GTT GCC CGA CTC -3', and a method for detecting Mycobacterium avium DNA using the above oligonucleotide primers by the polymerase chain reaction (PCR), including DNA extraction, amplification of DNA on oligonucleotide primers, transfer of the amplification product to a gel, followed by detection of the analysis results on a transilluminator, characterized in that the primers have the nucleotide sequences: 5'-CGT CAA AAG CGA ACT GCA -3' and 5'-TAA TTC GTT GCC CGA CTC -3' in the case of a positive reaction A fragment corresponding to a size of 157 bp is synthesized (RU2554842, 2015). DNA electrophoresis requires specialized training, as after the amplification reaction, the tubes (strips, plates) containing the amplicons must be opened and placed into the wells of an agarose or polyacrylamide gel along with the dye. Furthermore, gel preparation takes an average of 20 minutes, and the electrophoresis process itself takes 20 minutes (depending on the length of the PCR product). This increases the reaction time by at least 40 minutes. Consequently, the use of electrophoretic detection after PCR increases the time and labor costs, reduces sensitivity, introduces contamination into the laboratory, and is less sensitive.
Таким образом, существующие в настоящее время способы выявления M. avium включают в себя ПЦР с гибридизацией на стрипах, ПЦР-ПДРФ, ПЦР с электрофоретической детекцией. Все эти способы требуют открывания пробирок после этапа амплификации, что повышает риск внутрилабораторной контаминации и как следствие, появление ложноположительных результатов.Thus, currently available methods for detecting M. avium include PCR with strip hybridization, PCR-RFLP, and PCR with electrophoretic detection. All of these methods require opening the tubes after the amplification step, which increases the risk of in-laboratory contamination and, consequently, false-positive results.
Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу за счет создания тест-системы для выявления в биоматериале ДНК возбудителя микобактериозов Mycobacterium avium методом ПЦР в реальном времени со специфично-подобранными праймерами и флуоресцентно-меченым зондом, используя в качестве мишени многокопийный ген IS1311, встречающийся только у M. avium.The technical problem solved by the claimed invention is the need to overcome the shortcomings inherent in analogues and the prototype by creating a test system for detecting DNA of the causative agent of mycobacteriosis Mycobacterium avium in biomaterial by the real-time PCR method with specifically selected primers and a fluorescently labeled probe, using as a target the multi-copy gene IS1311, found only in M. avium .
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества лабораторной диагностики микобактериозов, т.е. разработка способа экспресс-выявления ДНК M. avium, возбудителя микобактериозов (не более 121 минута), характеризующийся уменьшением вероятности внутрилабораторной контаминации и, соответственно, вероятности получения ложноположительных результатов, а также высокой специфичностью к M. avium. The technical result of the proposed invention is to improve the quality of laboratory diagnostics of mycobacteriosis, i.e. the development of a method for the rapid detection of DNA of M. avium, the causative agent of mycobacteriosis (no more than 121 minutes), characterized by a reduced likelihood of intra-laboratory contamination and, accordingly, the likelihood of obtaining false positive results, as well as high specificity for M. avium .
Указанный технический результат достигается тест-системой для обнаружения Mycobacterium avium, включающая праймеры, специфичные к последовательности инсерционного элемента IS1311 и зонд, гдеThe specified technical result is achieved by a test system for detecting Mycobacterium avium, including primers specific to the sequence of the insertion element IS1311 and a probe, where
- праймеры представляют собой олигонуклеотиды, содержащие нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 2,- primers are oligonucleotides containing the nucleotide sequence SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO: 2,
- зонд содержит нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 3.- the probe contains the nucleotide sequence SEQ ID NO: 3.
При этом 5'-конец зонда помечен репортерным флуоресцентным красителем ROX, а 3'-конец зонда помечен красителем-гасителем BHQ-2.The 5' end of the probe is labeled with the reporter fluorescent dye ROX, and the 3' end of the probe is labeled with the quencher dye BHQ-2.
Технический результат также достигается набором реагентов для обнаружения Mycobacterium avium, включающим заявляемую тест-систему и реакционную смесь, включающую: 5,1 мМ MgCl2; по 0,39 мМ каждого нуклеозидтрифосфата - dATP, dGTP, dCTP и dTTP; 0,05 ед/мкл Taq-ДНК-полимеразы; 1х ПЦР-буфер. При этом используют ПЦР-буфер следующего состава: 0,1M Трис-HCl с pH = 8,6; 0,5М KCl; 1% Tween20.The technical result is also achieved by a reagent kit for detecting Mycobacterium avium , comprising the claimed test system and a reaction mixture comprising: 5.1 mM MgCl 2 ; 0.39 mM of each nucleoside triphosphate - dATP, dGTP, dCTP and dTTP; 0.05 U/μl Taq DNA polymerase; 1x PCR buffer. The PCR buffer used is of the following composition: 0.1 M Tris-HCl with pH = 8.6; 0.5 M KCl; 1% Tween20.
Также технический результат достигается способом обнаружения Mycobacterium avium, заключающимся в проводении ПЦР в реальном времени с использованием заявляемой тест-системы или набора на ее основе.The technical result is also achieved by a method for detecting Mycobacterium avium, which consists of conducting real-time PCR using the claimed test system or a kit based on it.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
На фиг. 1 представлена диаграмма распределения видов биоматериалов среди 318 клинических образцов для тестирования клинических характеристик разработанной тест-системы.Fig. 1 shows a diagram of the distribution of types of biomaterials among 318 clinical samples for testing the clinical characteristics of the developed test system.
На фиг. 2 представлены кривые плавления ДНК исследуемых образцов, полученные методом ПЦР в реальном времени, с помощью разработанной тест-системы. На одном графике представлены оба канала, FAM(ВКО) - черные кривые и ROX(MAC) - серые кривые.Fig. 2 shows the DNA melting curves of the test samples obtained by real-time PCR using the developed test system. Both channels are presented on a single graph: FAM (BKO) (black curves) and ROX (MAC) (gray curves).
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже представлено более подробное описание заявляемого изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний.A more detailed description of the claimed invention is provided below. The present invention is subject to various changes and modifications that would be apparent to those skilled in the art based on this description. Such changes do not limit the scope of the claims.
В разработанной тест-системе используют 96 луночные планшеты, объёмом 0,2 мкл, с лиофильно высушенными реагентами для амплификации фрагментов ДНК, специфичных к M. avium. При этом одна пробирка расходуется на один образец, что обеспечивает высокую процессивность анализа: так в амплификаторах на 96 лунок можно проанализировать 94 образца за одну постановку (ещё две точки включают в себя отрицательный и положительный контроли). Реакционная смесь содержит олигонуклеотиды для детекции внутреннего контрольного образца, добавляемого при выделении ДНК, что позволяет избежать ложноотрицательных результатов.The developed test system uses 96-well plates with a volume of 0.2 µl containing lyophilized reagents for the amplification of DNA fragments specific to M. avium . One tube is used per sample, ensuring high throughput: 96-well amplifiers can analyze 94 samples in a single run (two additional wells include negative and positive controls). The reaction mixture contains oligonucleotides for the detection of an internal control sample added during DNA extraction, thus avoiding false negative results.
В состав реакционной смеси входят: 5,1 мМ MgCl2; по 0,39 мМ каждого нуклеозидтрифосфата (dATP, dGTP, dCTP и dTTP); 0,05 ед/мкл Taq-ДНК-полимеразы; 1х ПЦР-буфер (0,1M Трис-HCl с pH = 8,6; 0,5М KCl; 1% Tween20).The reaction mixture contained: 5.1 mM MgCl2 ; 0.39 mM of each nucleoside triphosphate (dATP, dGTP, dCTP, and dTTP); 0.05 U/μl Taq DNA polymerase; 1x PCR buffer (0.1 M Tris-HCl pH 8.6; 0.5 M KCl; 1% Tween20).
Кроме того, в состав смеси включены специфичные праймеры на многокопийную последовательность инсерционного элемента, специфичную для M. avium, IS1311 по 0,45 мкМ:In addition, the mixture includes specific primers for the multi-copy sequence of the insertion element specific for M. avium, IS1311, at 0.45 μM:
SEQ ID NO: 1 5’-CGCTATCTCTCCGAGACCAC (IS1311_F5)SEQ ID NO: 1 5’-CGCTATCTCTCCGAGACCAC (IS1311_F5)
SEQ ID NO: 2 5’-TCTGCGAGTTTCCACTATGC (IS1311_R5)SEQ ID NO: 2 5’-TCTGCGAGTTTCCACTATGC (IS1311_R5)
А также зонд, включающий последовательность SEQ ID NO:3 меченную флуорофором ROX 5’-(ROX)ATTCAGCCGACCAATCCGTTGCC (BHQ2), в концентрации 0,3 мкМ.As well as a probe including the sequence SEQ ID NO:3 labeled with the fluorophore ROX 5’-(ROX)ATTCAGCCGACCAATCCGTTGCC (BHQ2), at a concentration of 0.3 μM.
SEQ ID NO: 3 5’-(ROX)ATTCAGCCGACCAATCCGTTGCC (BHQ2)SEQ ID NO: 3 5'-(ROX)ATTCAGCCGACCAATCCGTTGCC (BHQ2)
5'-конец зонда помечен репортерным флуоресцентным красителем ROX, а 3'-конец зонда помечен красителем-гасителем BHQ-2.The 5' end of the probe is labeled with the reporter fluorescent dye ROX, and the 3' end of the probe is labeled with the quencher dye BHQ-2.
Подбор праймеров и зондов проводился с помощью программного обеспечения Unipro UGENE (Россия, Новосибирск). Предварительная оценка характеристик олигонуклеотидов, для дальнейшего подбора программы термоциклирования, проводилась с помощью встроенной в программное обеспечение функции «ПЦР in silico». Специфичность отжига праймеров и зондов оценивалась с помощью программного обеспечения BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Синтез олигонуклеотидов осуществлен по стандартной технологии по заказу в компании АО «Вектор-бест» (Новосибирск, Россия).Primers and probes were selected using Unipro UGENE software (Novosibirsk, Russia). A preliminary assessment of oligonucleotide characteristics for subsequent thermal cycling program selection was performed using the software's built-in "PCR in silico" function. Primer and probe annealing specificity was assessed using BLAST software (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Oligonucleotide synthesis was performed using standard technology commissioned by Vector-Best JSC (Novosibirsk, Russia).
При постановке ПЦР в реальном времени для определения MAC, обязательно ставят положительный отрицательный контроли (ПКО и К-). Положительный контрольный образец представляет собой ампликон размером 1076 п.н., полученный методом амплификации ДНК культуры Mycobacterium avium с помощью праймеров Mav_F1seq (5’-TCGGCCGCGCACACTG) и Mav_R1seq (5’-TCGCCTGAGGCTCTGC).When performing real-time PCR for MAC detection, a positive negative control (PNC and K-) is required. The positive control sample is a 1076-bp amplicon obtained by amplifying Mycobacterium avium DNA using the Mav_F1seq (5'-TCGGCCGCGCACACTG) and Mav_R1seq (5'-TCGCCTGAGGCTCTGC) primers.
Предложенная тест-система для детекции M. avium использует в качестве мишени инсерционный элемент IS1311 (многокопийная мишень), которая встречается только у M. avium, что позволяет значительно повысить специфичность реакции (за счет выбора специфичного инсерционного элемента), а также снизить порог определения патогена, т.е повысить чувствительность реакции (за счет многокопийности мишени).The proposed test system for detecting M. avium uses the IS1311 insertion element (multi-copy target), which is found only in M. avium , as a target, which allows for a significant increase in the specificity of the reaction (due to the selection of a specific insertion element), as well as a decrease in the threshold for detecting the pathogen, i.e., an increase in the sensitivity of the reaction (due to the multi-copy target).
Программа амплификации: 1 цикл 50°С - 2 мин, 95°C - 2 мин, далее 50 циклов 98°С - 10 сек и 60°С - 1 мин с детекцией сигнала флуоресценции по каналам FAM и ROX (общее время до получения результата 112 минут). Наличие сигнала на канале FAM свидетельствует об успешной экстракции ДНК. Тогда как, наличие сигнала на канале ROX, в пределах граничного значения (Ct <40), свидетельствует о наличии ДНК M. avium. Для оценки прохождения ПЦР реакции обязательно ставят положительный и отрицательные контроли (отрицательный контроль ПЦР реакции (К-) и отрицательный контроль опыта, прошедший через этап выделения (ОКО)).The amplification program was as follows: 1 cycle of 50°C for 2 min, 95°C for 2 min, then 50 cycles of 98°C for 10 sec and 60°C for 1 min with fluorescence signal detection in the FAM and ROX channels (total time to obtain the result: 112 minutes). The presence of a signal in the FAM channel indicates successful DNA extraction. A signal in the ROX channel, within the cutoff value (Ct < 40), indicates the presence of M. avium DNA. To assess the progress of the PCR reaction, positive and negative controls are required (a negative control of the PCR reaction (C-) and a negative control of the experiment that has passed the extraction stage (NCE)).
После окончания реакции амплификации в родном ПО прибора для построения графиков плавления и получения значения Ct, выставляют значение линии Treshhold, равное среднему от максимального значения разгорания кривых плавления («плато»), деленное на 40.After completion of the amplification reaction, in the native software of the device for plotting melting graphs and obtaining the Ct value, the Treshhold line value is set equal to the average of the maximum value of the melting curve flare-up (“plateau”), divided by 40.
Интерпретацию результатов проводят в 2 этапа:The interpretation of the results is carried out in 2 stages:
1. валидация образцов: оценивают форма полученных кривых плавления, она должна быть сигмоидной формы (если форма кривых не соответствует сигмоиде, такие образцы отправляют на повторную перестановку). Далее оценивают этап выделения образцов и выбраковка не валидных образцов по следующему алгоритму:1. Sample validation: The shape of the obtained melting curves is assessed; it should be sigmoid (if the curve shape does not correspond to sigmoid, such samples are sent for re-sampling). Next, the sample extraction stage is assessed and invalid samples are rejected according to the following algorithm:
- вычисляют среднее значение Ct по каналу «FAM» всех анализируемых образцов (включая ПКО и ОКО). Далее вычисляют разницу между полученным пороговым значением (Ct) и средним значение Ct по каналу ВКО (FAM) - ΔCt. Если разница составила более 2-х циклов от среднего значения, такие образцы выбраковывают и повторно экстрагируют и анализируют.- Calculate the average Ct value for the FAM channel for all analyzed samples (including the LOQ and OQ). Next, calculate the difference between the obtained threshold value (Ct) and the average Ct value for the FAM channel (ΔCt). If the difference is more than two cycles from the average value, such samples are rejected and re-extracted and analyzed.
2. Интерпретация результатов по следующему алгоритму:2. Interpretation of results according to the following algorithm:
- образец считают положительным (содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если Ct по каналу «ROX» меньше или равно 40;- the sample is considered positive (containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct in the “ROX” channel is less than or equal to 40;
- образец считают отрицательным (не содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если для этого образца значение Ct по каналу «ROX» больше 40 или не определяется. Но если для такого образца значение ΔCt ВКО превышает 2, то результат не подлежит учёту как отрицательный. Необходимо провести повторный анализ данного образца, начиная с этапа выделения ДНК.A sample is considered negative (not containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct value for the "ROX" channel is greater than 40 or undetectable. However, if the ΔCt ICD value for such a sample exceeds 2, the result is not considered negative. A repeat analysis of the sample is required, beginning with the DNA extraction step.
В случае если в К- наблюдают сигнал на одном из каналов или обоих сразу, не превышающий граничные значения, тогда регистрируют контаминацию всей постановки. Также если в отрицательном контроле опыта (ОКО) наблюдают сигнал на канале «ROX», не превышающий граничное значение 40, тогда констатируют контаминацию. При контаминации все положительные результаты данной постановки ПЦР считают недостоверными. Требуется повторить анализ положительных образцов. Образцы, анализ которых дал отрицательный результат, учитывают как отрицательные.If a signal is observed in one or both channels of the K-channel that does not exceed the cutoff value, then contamination of the entire run is considered. Similarly, if a signal is observed in the "ROX" channel of the negative control (NCC) that does not exceed the cutoff value of 40, then contamination is considered. In the event of contamination, all positive results for this PCR run are considered invalid. Positive samples must be retested. Samples that test negative are considered negative.
В том случае, если в образце положительного контроля реакции отсутствует сигнал или больше граничного (0) на одном или обоих каналах, постановку считают не валидной и требуется переставить все образцы, предварительно убедившись, что не были нарушены сроки годности реактивов.If the positive control sample of the reaction has no signal or is greater than the limit (0) on one or both channels, the setup is considered invalid and all samples must be re-assayed, after first ensuring that the expiration dates of the reagents have not been violated.
Изобретение поясняется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Оценка аналитической специфичности и чувствительностиEvaluation of analytical specificity and sensitivity
По результатам культуральных исследований были отобраны и изучены 81 клинических изолята микобактерий, видовой состав представлен в таблице 1.Based on the results of cultural studies, 81 clinical isolates of mycobacteria were selected and studied; the species composition is presented in Table 1.
Таблица 1. Видовой состав изученной популяции НТМБ.Table 1. Species composition of the studied NTM population.
Для данных культур вид микобактерий был определен с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии, а также секвенированием генов 16S рРНК, hsp65, rpoB, IS1311 и межгенного спейсера 16S-23S. ПЦР-РВ проводилось на приборе CFX96 (Biorad, США). Программа амплификации: 1 цикл 50°С - 2 мин, 95°C - 2 мин, далее 50 циклов 98°С - 10 сек и 60°С - 1 мин с детекцией сигнала флуоресценции по каналам FAM и ROX (общее время до получения результата 112 минут). Наличие сигнала на канале FAM свидетельствует об успешной экстракции ДНК. Тогда как, наличие сигнала на канале ROX, в пределах граничного значения (Ct <40), свидетельствует о наличии ДНК M. avium. Для оценки прохождения ПЦР реакции ставили положительный и отрицательные контроли (отрицательный контроль ПЦР реакции (К-) и отрицательный контроль опыта, прошедший через этап выделения (ОКО)).For these cultures, the mycobacterial species was determined using MALDI-TOF mass spectrometry and sequencing of the 16S rRNA, hsp65, rpoB, IS1311 genes and the 16S-23S intergenic spacer. RT-PCR was performed on a CFX96 instrument (Biorad, USA). The amplification program was as follows: 1 cycle of 50°C for 2 min, 95°C for 2 min, then 50 cycles of 98°C for 10 sec and 60°C for 1 min with fluorescence signal detection in the FAM and ROX channels (the total time to obtain the result was 112 minutes). The presence of a signal in the FAM channel indicates successful DNA extraction. Whereas, the presence of a signal in the ROX channel, within the limit value (Ct <40), indicates the presence of M. avium DNA. To assess the progress of the PCR reaction, positive and negative controls were used (negative control of the PCR reaction (K-) and negative control of the experiment that passed through the isolation stage (NEC)).
После окончания реакции амплификации в родном ПО прибора для построения графиков плавления и получения значения Ct, выставляли значение линии Treshhold, равное среднему от максимального значения разгорания кривых плавления («плато»), деленное на 40.After completion of the amplification reaction, in the native software of the device for plotting melting graphs and obtaining the Ct value, the Treshhold line value was set equal to the average of the maximum value of the melting curve flare-up (“plateau”), divided by 40.
Интерпретацию результатов проводили в 2 этапа:The results were interpreted in two stages:
1. Валидация образцов: Форма полученных кривых соответствовала сигмоиде.). Далее оценивали этап выделения образцов и проводили выбраковку невалидных образцов по следующему алгоритму:1. Sample validation: The shape of the obtained curves corresponded to a sigmoid.) Next, the sample selection stage was evaluated and invalid samples were rejected according to the following algorithm:
- Вычисляли среднее значение Ct по каналу «FAM» всех анализируемых образцов (включая ПКО и ОКО). Далее вычисляли разницу между полученным пороговым значением (Ct) и средним значение Ct по каналу ВКО (FAM) - ΔCt. Если разница составляла более 2-х циклов от среднего значения, образцы были отбракованы и подлежали повторной экстракции и перестановке.The average Ct value was calculated for the FAM channel for all analyzed samples (including the LOQ and OQ). The difference between the obtained threshold value (Ct) and the average Ct value for the FAM channel (ΔCt) was then calculated. If the difference was more than two cycles from the average value, the samples were rejected and subject to re-extraction and reprocessing.
2. Непосредственно интерпретацию проводили следующим образом:2. The interpretation itself was carried out as follows:
- Образец считался положительным (содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если Ct по каналу «ROX» меньше или равно 40;- The sample was considered positive (containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct in the “ROX” channel was less than or equal to 40;
- Образец считался отрицательным (не содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если для этого образца значение Ct по каналу «ROX» больше 40 или не определялось. Но если для такого образца значение ΔCt ВКО превышало 2, то результат не подлежал учёту как отрицательный. В этом случае проводился повторный анализ данного образца, начиная с этапа выделения ДНК.A sample was considered negative (not containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct value for the "ROX" channel was greater than 40 or undetectable. However, if the ΔCt ICD value for such a sample exceeded 2, the result was not considered negative. In this case, the sample was reanalyzed, starting with the DNA extraction step.
В случае если в К- наблюдался сигнал на одном из каналов или обоих сразу, не превышающий граничные значения, тогда регистрировалась контаминация. Также если в отрицательном контроле опыта (ОКО) наблюдался сигнал на канале «ROX», не превышающий граничное значение 40, тогда констатировалась контаминация. При контаминации все положительные результаты данной постановки ПЦР считались недостоверными. В этом случае анализ положительных образцов проводился повторно. Образцы, анализ которых дал отрицательный результат, учитывались как отрицательные.If a signal in one or both channels of the K-channel was observed that did not exceed the cutoff values, contamination was detected. Similarly, if a signal in the negative control (NCC) channel of the "ROX" channel was observed that did not exceed the cutoff value of 40, contamination was detected. In the event of contamination, all positive results for this PCR run were considered invalid. In this case, positive samples were re-analyzed. Samples that tested negative were considered negative.
В том случае, если в образце положительного контроля реакции отсутствовал сигнал или был больше граничного (0) на одном или обоих каналах, постановка считалась не валидной и проводилась перестановка всех образцов, предварительно убедившись, что не были нарушены сроки годности реактивов.If the positive control sample of the reaction had no signal or was greater than the cutoff (0) on one or both channels, the setup was considered invalid and all samples were rearranged, after first ensuring that the expiration dates of the reagents had not been violated.
Оценка аналитических характеристик проводилась с помощью свободно распространяемого калькулятора https://epitools.ausvet.com.au/testevaluation, относительно результатов секвенирования. Чувствительность составила 96,8% [86,54-99,52], специфичность 100% [88,43-100]. Результаты представлены в таблице 2.Analytical performance was assessed using the freely available calculator https://epitools.ausvet.com.au/testevaluation, based on sequencing results. Sensitivity was 96.8% [86.54–99.52], and specificity was 100% [88.43–100]. The results are presented in Table 2.
Таблица 2. Результаты оценки аналитических характеристик разработанной тест-системы.Table 2. Results of the evaluation of the analytical characteristics of the developed test system.
[86,54-99,52]96.8%
[86.54-99.52]
[88,43-100]100%
[88.43-100]
Пример 2Example 2
Оценка предела детекции разработанной тест-системыEvaluation of the detection limit of the developed test system
Оценка предела детекции выполнялась на выделенной ДНК M. avium (50 мкл), концентрация которой была измерена с помощью системы капельной цифровой ПЦР (ddPCR) DropDX-2044HT (RainSure Scientific, Китай). Реакция проводилась согласно стандартному протоколу для капельной цифровой ПЦР, а именно: к 10 мкл PCR Mastermix добавляли 1мкл 20x смеси праймеров и зонда (входящие в состав разработанной тест-системы) и 9мкл ДНК в разных концентрациях.The detection limit was assessed using isolated M. avium DNA (50 μl), the concentration of which was measured using a DropDX-2044HT droplet digital PCR (ddPCR) system (RainSure Scientific, China). The reaction was carried out according to the standard droplet digital PCR protocol: 1 μl of a 20x primer and probe mixture (included in the developed test system) and 9 μl of DNA at various concentrations were added to 10 μl of PCR Mastermix.
Полученные результаты обсчитывали по формуле:The obtained results were calculated using the formula:
Таблица 3. Оценка предела детекции разработанной тест-системыTable 3. Estimation of the detection limit of the developed test system
Таким образом, разработанная тест-система показала предел детекции 10-6 McFarland, что в пересчете составляет 23 КОЕ/мл, а в 75% случаях позволила детектировать образцы, концентрация которых составляла 2,3 КОЕ/мл.Thus, the developed test system showed a detection limit of 10 -6 McFarland, which is equivalent to 23 CFU/ml, and in 75% of cases it allowed the detection of samples with a concentration of 2.3 CFU/ml.
Пример 3Example 3
Оценка клинических характеристик разработанной тест-системыEvaluation of the clinical characteristics of the developed test system
Оценка клинических характеристик проводилась на 318 клинических образцах из разных видов биоматериалов, полученных в ходе рутинных клинических исследований на базе ФГБУ «НМИЦ ФПИ» МЗ РФ. Основную часть составили респираторные образцы БАЛ и мокрота, 270 (86,0%). Распределение видов биоматериалов представлено на фиг. 1. Видовое разнообразие исследованных изолятов представлены в таблице 4.Clinical characteristics were assessed using 318 clinical specimens from various types of biomaterials obtained during routine clinical trials at the National Medical Research Center for Physiological Research of the Ministry of Health of the Russian Federation. Respiratory lavage (BAL) and sputum samples constituted the majority (270 samples, 86.0%). The distribution of biomaterial types is shown in Fig. 1. The species diversity of the studied isolates is presented in Table 4.
Таблица 4. Видовое разнообразие 318 клинических образцов для тестирования клинических характеристик разработанной тест-системы.Table 4. Species diversity of 318 clinical samples for testing the clinical characteristics of the developed test system.
Для данных образцов вид микобактерий был определен с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии, а также секвенированием генов 16S рРНК, hsp65, rpoB, IS1311 и межгенного спейсера 16S-23S. ПЦР-РВ проводилась на приборе CFX96 (Biorad, США). Программа амплификации: 1 цикл 50°С - 2 мин, 95°C - 2 мин, далее 50 циклов 98°С - 10 сек и 60°С - 1 мин с детекцией сигнала флуоресценции по каналам FAM и ROX (общее время до получения результата составило 112 минут). Наличие сигнала на канале FAM свидетельствовало об успешной экстракции ДНК. Тогда как, наличие сигнала на канале ROX, в пределах граничного значения (Ct <40), свидетельствовало о наличии ДНК M. avium. Для оценки прохождения ПЦР реакции ставили положительный и отрицательные контроли (отрицательный контроль ПЦР реакции (К-) и отрицательный контроль опыта, прошедший через этап выделения (ОКО)).For these samples, the mycobacterial species was determined using MALDI-TOF mass spectrometry and sequencing of the 16S rRNA, hsp65 , rpoB , IS1311 genes and the 16S-23S intergenic spacer. RT-PCR was performed on a CFX96 instrument (Biorad, USA). The amplification program was as follows: 1 cycle of 50°C for 2 min, 95°C for 2 min, then 50 cycles of 98°C for 10 sec and 60°C for 1 min with fluorescence signal detection in the FAM and ROX channels (the total time to obtain the result was 112 minutes). The presence of a signal in the FAM channel indicated successful DNA extraction. Whereas, the presence of a signal in the ROX channel, within the cutoff value (Ct <40), indicated the presence of M. avium DNA. To assess the progress of the PCR reaction, positive and negative controls were used (negative control of the PCR reaction (K-) and negative control of the experiment that passed through the isolation stage (NEC)).
После окончания реакции амплификации в родном ПО прибора для построения графиков плавления и получения значения Ct, выставлялось значение линии Treshhold, равное среднему от максимального значения разгорания кривых плавления («плато»), деленное на 40.After completion of the amplification reaction, in the native software of the device for plotting melting graphs and obtaining the Ct value, the Treshhold line value was set equal to the average of the maximum value of the melting curve flare-up (“plateau”), divided by 40.
Интерпретацию результатов проводили в 2 этапа:The results were interpreted in two stages:
1. Валидация образцов: оценивалась форма полученных кривых плавления, которая должна быть сигмоидной формы (если форма кривых не соответствовала сигмоиде, такие образцы отправлялись на повторную перестановку). Далее оценивался этап выделения образцов и проводилась выбраковка невалидных образцов по следующему алгоритму:1. Sample validation: The shape of the obtained melting curves was assessed; it should be sigmoid (if the curve shape did not correspond to sigmoid, such samples were sent for re-sampling). Next, the sample extraction stage was assessed, and invalid samples were rejected using the following algorithm:
- Вычисляли среднее значение Ct по каналу «FAM» всех анализируемых образцов (включая ПКО и ОКО). Далее вычислялась разница между полученным пороговым значением (Ct) и средним значение Ct по каналу ВКО (FAM) - ΔCt. Если разница составила более 2-х циклов от среднего значения, такие образцы выбраковывались и подлежали повторной экстракциии анализу.The average Ct value was calculated for the FAM channel for all analyzed samples (including the LOQ and OQ). The difference between the obtained threshold value (Ct) and the average Ct value for the FAM channel (ΔCt) was then calculated. If the difference was more than two cycles from the average value, such samples were rejected and subject to re-extraction and analysis.
2. Интерпретация результатов проводилась по следующему алгоритму:2. The results were interpreted according to the following algorithm:
- Образец считался положительным (содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если Ct по каналу «ROX» меньше или равно 40.- A sample was considered positive (containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct in the “ROX” channel was less than or equal to 40.
- Образец считался отрицательным (не содержащим ДНК Mycobacterium avium complex) если для этого образца значение Ct по каналу «ROX» больше 40 или не определялось. Но если для такого образца значение ΔCt ВКО превышало 2, то результат не подлежал учёту как отрицательный. Проводился повторный анализ данного образца, начиная с этапа выделения ДНК.A sample was considered negative (not containing Mycobacterium avium complex DNA) if the Ct value for the "ROX" channel was greater than 40 or undetectable. However, if the ΔCt ICD value for such a sample exceeded 2, the result was not considered negative. The sample was reanalyzed, starting with the DNA extraction step.
В случае если в К - наблюдался сигнал на одном из каналов или на обоих сразу, не превышающий граничные значения, тогда регистрировалась контаминация. Также если в отрицательном контроле опыта (ОКО) наблюдался сигнал на канале «ROX», не превышающий граничное значение 40, тогда констатировалась контаминация. При контаминации все положительные результаты данной постановки ПЦР считались недостоверными. Проводился повторный анализ положительных образцов. Образцы, анализ которых дал отрицательный результат, учитывались как отрицательные.If a signal in one or both channels was observed in the K channel and did not exceed the cutoff values, contamination was detected. Similarly, if a signal in the negative control (NCC) channel "ROX" did not exceed the cutoff value of 40, contamination was detected. In the event of contamination, all positive results for this PCR run were considered invalid. Positive samples were reanalyzed. Samples that tested negative were considered negative.
В том случае, если в образце положительного контроля реакции отсутствовал сигнал или был больше граничного (0) на одном или обоих каналах, постановка считалась не валидной и проводилась перестановка всех образцов, предварительно убедившись, что не были нарушены сроки годности реактивов.If the positive control sample of the reaction had no signal or was greater than the cutoff (0) on one or both channels, the setup was considered invalid and all samples were rearranged, after first ensuring that the expiration dates of the reagents had not been violated.
Оценка клинических характеристик проводилась с помощью свободно распространяемого калькулятора https://epitools.ausvet.com.au/testevaluation , относительно результатов секвенирования. Клиническая чувствительность составила 83,84% [77,96-88,68], специфичность 94,17% [88,35-97,62]. Результаты представлены в таблице 5.Clinical characteristics were assessed using the freely available calculator https://epitools.ausvet.com.au/testevaluation , relative to sequencing results. Clinical sensitivity was 83.84% [77.96–88.68] and specificity was 94.17% [88.35–97.62]. The results are presented in Table 5.
Таблица 5. Результаты оценки клинических характеристик разработанной тест-системы.Table 5. Results of the evaluation of the clinical characteristics of the developed test system.
[77,96-88,68]83.84%
[77.96-88.68]
[88,35-97,62]94.17%
[88.35-97.62]
Все испытания, описанные в 3х примерах, проводились на амплификаторе в реальном времени CFX96, производства Bio-Rad (США). Пример полученных кривых отображен на фиг. 2.All tests described in the three examples were performed on a CFX96 real-time thermocycler from Bio-Rad (USA). An example of the resulting curves is shown in Fig. 2.
Разработанная нами тест-система выявления M. avium демонстрирует высокую специфичность и чувствительность, что способствует повышению эффективности диагностики микобактериоза. Кроме того, детекция сигнала осуществляется без открывания пробирки (стрипов, планшета) после этапа амплификации, что значительно уменьшает вероятность внутрилабораторной контаминации. А также уменьшает время- и трудозатраты до получения конечного результата, т.к. детекция проводится в режиме реального времени.The M. avium detection test system we developed demonstrates high specificity and sensitivity, which contributes to the increased effectiveness of mycobacteriosis diagnostics. Furthermore, signal detection occurs without opening the tube (strip, plate) after the amplification stage, significantly reducing the risk of in-laboratory contamination. It also reduces the time and labor required to obtain the final result, as detection is performed in real time.
--->--->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ST26SequenceListing PUBLIC "-//WIPO//DTD Sequence Listing <!DOCTYPE ST26SequenceListing PUBLIC "-//WIPO//DTD Sequence Listing
1.3//EN" "ST26SequenceListing_V1_3.dtd">1.3//EN" "ST26SequenceListing_V1_3.dtd">
<ST26SequenceListing dtdVersion="V1_3" fileName="Тест-система.xml" <ST26SequenceListing dtdVersion="V1_3" fileName="Test system.xml"
softwareName="WIPO Sequence" softwareVersion="2.3.0" softwareName="WIPO Sequence" softwareVersion="2.3.0"
productionDate="2024-06-06">productionDate="2024-06-06">
<ApplicationIdentification><ApplicationIdentification>
<IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode> <IPOfficeCode>RU</IPOfficeCode>
<ApplicationNumberText></ApplicationNumberText> <ApplicationNumberText></ApplicationNumberText>
<FilingDate></FilingDate><FilingDate></FilingDate>
</ApplicationIdentification></ApplicationIdentification>
<ApplicantFileReference>1-2024</ApplicantFileReference> <ApplicantFileReference>1-2024</ApplicantFileReference>
<ApplicantName languageCode="ru">Федеральное государственное <ApplicantName languageCode="ru">Federal State
бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский budgetary institution "National Medical Research
центр фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний" Center for Phthisiopulmonology and Infectious Diseases"
Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ «НМИЦ ФПИ» Ministry of Health of the Russian Federation (Federal State Budgetary Institution "NMITs FPI"
Минздрава России)</ApplicantName>Ministry of Health of the Russian Federation)</ApplicantName>
<ApplicantNameLatin>Federal State Budgetary Institution <ApplicantNameLatin>Federal State Budgetary Institution
"National Medical Research Center for Phthisiopulmonology and "National Medical Research Center for Phthisiopulmonology and
Infectious Diseases" of the Ministry of Health of Russia (FSBI Infectious Diseases" of the Ministry of Health of Russia (FSBI
"NMIC FPI" of the Ministry of Health of "NMIC FPI" of the Ministry of Health of
Russia)</ApplicantNameLatin>Russia)</ApplicantNameLatin>
<InventionTitle languageCode="ru">ТЕСТ-СИСТЕМА ДЛЯ <InventionTitle languageCode="en">TEST SYSTEM FOR
ЭКСПРЕСС-ВЫЯВЛЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ Mycobacterium Rapid detection and identification of Mycobacterium
avium</InventionTitle>avium</InventionTitle>
<SequenceTotalQuantity>5</SequenceTotalQuantity> <SequenceTotalQuantity>5</SequenceTotalQuantity>
<SequenceData sequenceIDNumber="1"> <SequenceData sequenceIDNumber="1">
<INSDSeq><INSDSeq>
<INSDSeq_length>20</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>20</INSDSeq_length>
<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>
<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>
<INSDSeq_feature-table><INSDSeq_feature-table>
<INSDFeature><INSDFeature>
<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>
<INSDFeature_location>1..20</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..20</INSDFeature_location>
<INSDFeature_quals><INSDFeature_quals>
<INSDQualifier><INSDQualifier>
<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
<INSDQualifier id="q11"> <INSDQualifier id="q11">
<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
</INSDFeature_quals></INSDFeature_quals>
</INSDFeature></INSDFeature>
</INSDSeq_feature-table></INSDSeq_feature-table>
<INSDSeq_sequence>cgctatctctccgagaccac</INSDSeq_sequence> <INSDSeq_sequence>cgctatctctccgagaccac</INSDSeq_sequence>
</INSDSeq></INSDSeq>
</SequenceData></SequenceData>
<SequenceData sequenceIDNumber="2"> <SequenceData sequenceIDNumber="2">
<INSDSeq><INSDSeq>
<INSDSeq_length>20</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>20</INSDSeq_length>
<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>
<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>
<INSDSeq_feature-table><INSDSeq_feature-table>
<INSDFeature><INSDFeature>
<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>
<INSDFeature_location>1..20</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..20</INSDFeature_location>
<INSDFeature_quals><INSDFeature_quals>
<INSDQualifier><INSDQualifier>
<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
<INSDQualifier id="q12"> <INSDQualifier id="q12">
<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
</INSDFeature_quals></INSDFeature_quals>
</INSDFeature></INSDFeature>
</INSDSeq_feature-table></INSDSeq_feature-table>
<INSDSeq_sequence>tctgcgagtttccactatgc</INSDSeq_sequence> <INSDSeq_sequence>tctgcgagtttccactatgc</INSDSeq_sequence>
</INSDSeq></INSDSeq>
</SequenceData></SequenceData>
<SequenceData sequenceIDNumber="3"> <SequenceData sequenceIDNumber="3">
<INSDSeq><INSDSeq>
<INSDSeq_length>23</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>23</INSDSeq_length>
<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>
<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>
<INSDSeq_feature-table><INSDSeq_feature-table>
<INSDFeature><INSDFeature>
<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>
<INSDFeature_location>1..23</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..23</INSDFeature_location>
<INSDFeature_quals><INSDFeature_quals>
<INSDQualifier><INSDQualifier>
<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
<INSDQualifier id="q13"> <INSDQualifier id="q13">
<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
</INSDFeature_quals></INSDFeature_quals>
</INSDFeature></INSDFeature>
</INSDSeq_feature-table></INSDSeq_feature-table>
<INSDSeq_sequence>attcagccgaccaatccgttgcc</INSDSeq_sequence> <INSDSeq_sequence>attcagccgaccaatccgttgcc</INSDSeq_sequence>
</INSDSeq></INSDSeq>
</SequenceData></SequenceData>
<SequenceData sequenceIDNumber="4"> <SequenceData sequenceIDNumber="4">
<INSDSeq><INSDSeq>
<INSDSeq_length>16</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>16</INSDSeq_length>
<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>
<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>
<INSDSeq_feature-table><INSDSeq_feature-table>
<INSDFeature><INSDFeature>
<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>
<INSDFeature_location>1..16</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..16</INSDFeature_location>
<INSDFeature_quals><INSDFeature_quals>
<INSDQualifier><INSDQualifier>
<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
<INSDQualifier id="q14"> <INSDQualifier id="q14">
<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
</INSDFeature_quals></INSDFeature_quals>
</INSDFeature></INSDFeature>
</INSDSeq_feature-table></INSDSeq_feature-table>
<INSDSeq_sequence>tcggccgcgcacactg</INSDSeq_sequence> <INSDSeq_sequence>tcggccgcgcacactg</INSDSeq_sequence>
</INSDSeq></INSDSeq>
</SequenceData></SequenceData>
<SequenceData sequenceIDNumber="5"> <SequenceData sequenceIDNumber="5">
<INSDSeq><INSDSeq>
<INSDSeq_length>16</INSDSeq_length> <INSDSeq_length>16</INSDSeq_length>
<INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype> <INSDSeq_moltype>DNA</INSDSeq_moltype>
<INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division> <INSDSeq_division>PAT</INSDSeq_division>
<INSDSeq_feature-table><INSDSeq_feature-table>
<INSDFeature><INSDFeature>
<INSDFeature_key>source</INSDFeature_key> <INSDFeature_key>source</INSDFeature_key>
<INSDFeature_location>1..16</INSDFeature_location> <INSDFeature_location>1..16</INSDFeature_location>
<INSDFeature_quals><INSDFeature_quals>
<INSDQualifier><INSDQualifier>
<INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>mol_type</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>other DNA</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
<INSDQualifier id="q15"> <INSDQualifier id="q15">
<INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name> <INSDQualifier_name>organism</INSDQualifier_name>
<INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value> <INSDQualifier_value>synthetic construct</INSDQualifier_value>
</INSDQualifier></INSDQualifier>
</INSDFeature_quals></INSDFeature_quals>
</INSDFeature></INSDFeature>
</INSDSeq_feature-table></INSDSeq_feature-table>
<INSDSeq_sequence>tcgcctgaggctctgc</INSDSeq_sequence> <INSDSeq_sequence>tcgcctgaggctctgc</INSDSeq_sequence>
</INSDSeq></INSDSeq>
</SequenceData></SequenceData>
</ST26SequenceListing></ST26SequenceListing>
<---<---
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2846880C1 true RU2846880C1 (en) | 2025-09-18 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6715696A (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-19 | Becton Dickinson & Company | Amplification and detection of mycobacterium avium complex species |
| EP2009118A2 (en) * | 2007-04-23 | 2008-12-31 | Vyzkumny Ústav Veterinárhího Lékarství | Method of the detection and the quantification of Mycobacterium avium subspeceis paratuberculosis on the base of the polymer chain reaction in the real time |
| RU2554842C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока" (ФГБНУ ИЭВСиДВ) | OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS AND METHOD OF IDENTIFICATION OF DNA OF Mycobacterium avium BY METHOD OF POLYMERASE CHAIN REACTION |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6715696A (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-19 | Becton Dickinson & Company | Amplification and detection of mycobacterium avium complex species |
| EP2009118A2 (en) * | 2007-04-23 | 2008-12-31 | Vyzkumny Ústav Veterinárhího Lékarství | Method of the detection and the quantification of Mycobacterium avium subspeceis paratuberculosis on the base of the polymer chain reaction in the real time |
| RU2554842C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока" (ФГБНУ ИЭВСиДВ) | OLIGONUCLEOTIDE PRIMERS AND METHOD OF IDENTIFICATION OF DNA OF Mycobacterium avium BY METHOD OF POLYMERASE CHAIN REACTION |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Старкова Д.А., Mycobacterium avium — актуальный возбудитель микобактериоза человека, Инфекция и иммунитет, 2013, vol. 3, no. 1, pp. 7-14. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Neonakis et al. | Molecular diagnostic tools in mycobacteriology | |
| Vaneechoutte et al. | The possibilities and limitations of nucleic acid amplification technology in diagnostic microbiology | |
| Jamal et al. | Rapid identification of pathogens directly from blood culture bottles by Bruker matrix-assisted laser desorption laser ionization-time of flight mass spectrometry versus routine methods | |
| CN115315526B (en) | Method for identifying microorganisms in clinical and non-clinical environments | |
| Nour-Neamatollahie et al. | Distribution of non-tuberculosis mycobacteria strains from suspected tuberculosis patients by heat shock protein 65 PCR–RFLP | |
| WO2006025672A1 (en) | Oligonucleotide for detection of microorganism diagnostic kits and methods for detection of microorganis using the oligonucleotide | |
| CN102533959A (en) | Multiplex polymerase chain reaction (PCR) kit for identifying mycobacterium tuberculosis | |
| CN102634575A (en) | Rapid identification method and kit of novel mycobacterium strain | |
| CN111440886A (en) | Primer group, kit and detection method for rapidly detecting carbapenemase gene | |
| EP2947158A1 (en) | Diagnostic method | |
| US20110287965A1 (en) | Methods and compositions to detect clostridium difficile | |
| TWI614345B (en) | Detection of several non-tuberculous mycobacteria, Mycobacterium tuberculosis and their drug resistance probes, wafers, kits and methods | |
| CN102168131B (en) | Primers for Amplifying Specific Regions of Common Pathogenic Legionella gyrB Genes and Their Applications | |
| RU2846880C1 (en) | Mycobacterium avium rapid detection and identification test system | |
| JP2016500276A (en) | Isolation of probability-directed nucleotide sequences | |
| TWI392740B (en) | Method for identifying mycobacterium | |
| RU2819877C1 (en) | Test system for rapid detection and identification of mycobacterium avium complex | |
| KR101765677B1 (en) | Primer set for detection of mycobacterium tuberculosis and non-Tuberculosis mycobacteria and use thereof | |
| Johansen et al. | Rapid differentiation between clinically relevant mycobacteria in microscopy positive clinical specimens and mycobacterial isolates by line probe assay | |
| CN112410445B (en) | A method and application of TaqMan probe fluorescence quantitative PCR to detect Bartonella | |
| US7321032B2 (en) | Method of detecting Bifidobacterium infantis | |
| Figueroa et al. | Principles and Applications of Genomic Diagnostic Techniques | |
| RU2409680C1 (en) | Diagnostic technique for of mycobacterium tuberculosis strain sensitivity to aminoglycosides | |
| CN104032000A (en) | Method and kit for detecting bacillus cereus | |
| Maity et al. | A comprehensive review of molecular insights in endodontic microbiology |