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全球化背景下,新發(fā)突發(fā)傳染病頻發(fā)對公共衛(wèi)生應急體系提出嚴峻挑戰(zhàn),流行病學溯源作為疫情防控的核心環(huán)節(jié),需快速明確病原體基因型特征、傳播鏈及變異趨勢,為精準防控提供科學依據。熒光定量PCR技術因具備高靈敏度、特異性及實時檢測優(yōu)勢,已成為病原體檢測與溯源的核心技術平臺。博清生物科技(南京)有限公司自主研發(fā)的熒光定量PCR儀系列產品,整合多重熒光檢測、精準溫控等關鍵技術,適配不同應用場景需求。
一、材料與方法
(一)實驗儀器與試劑
1、核心儀器:博清生物熒光定量PCR儀,配套熒光定量分析軟件;
2、試劑:病毒/細菌核酸提取試劑盒、多重熒光定量PCR試劑盒;
3、標準品與對照:BRV、BCoV、K99標準菌株(ATCC編號分別為VR-99、VR-808、ATCC 25944),人蒼白桿菌標準菌株(CMCC 45234),陰性對照為無酶純水。
(二)實驗樣本
1、臨床樣本:126份牧區(qū)發(fā)熱患者血液樣本、89份腹瀉患者糞便樣本(來源于某三級醫(yī)院傳染病科);
2、環(huán)境樣本:60份農貿市場環(huán)境涂抹樣本、45份飲用水樣本;
3、溯源驗證樣本:某地區(qū)聚集性疫情相關的32份密切接觸者咽拭子樣本。
(三)實驗方法
1、核酸提取
采用博清生物核酸提取試劑盒,按照說明書操作提取樣本核酸,熒光計定量(1-20μL 樣本體積),確保核酸濃度≥5ng/μL,純度A260/A280為1.8-2.0。
2、多重熒光定量PCR體系建立
基于目標病原體基因序列(GenBank數據庫下載),設計特異性引物與探針(DNAstar V7.1 軟件),優(yōu)化反應體系:2×PCR Mix10μL,引物混合物(10μmol/L)2μL,探針混合物(5μmol/L)1μL,模板核酸2μL,補水至20μL。反應條件:預變性95℃ 3min;95℃ 10s,退火溫度58-62℃(梯度優(yōu)化)30s,40個循環(huán),六通道同時采集熒光信號。
3、方法學驗證
靈敏度:對10倍梯度稀釋的標準品進行檢測,記錄最低檢出濃度;
特異性:交叉檢測其他常見病原體(如沙門氏菌、甲型流感病毒等),驗證無交叉反應;
重復性:對同一批樣本進行3次重復檢測,計算Ct值變異系數(CV)。
4、流行病學溯源分析
結合樣本采集時間、空間分布及Ct值數據,通過MEGA 5.1軟件構建系統(tǒng)發(fā)育樹,分析病原體基因型特征,追溯傳播鏈;利用儀器配套軟件進行病毒載量動態(tài)監(jiān)測,評估傳播風險。
二、結果
(一)儀器性能驗證
博清生物熒光定量PCR儀在六通道檢測模式下,各通道熒光信號無交叉干擾(CV<1.2%);精準溫控系統(tǒng)使孔間溫度差≤±0.3℃,循環(huán)閾值(Ct)重復性良好(CV<2.0%)。8孔/16孔型號在現場檢測中,單批次樣本檢測時間≤90min,適配移動實驗室應急需求。
(二)檢測靈敏度與特異性
建立的三重熒光定量PCR體系對BRV、BCoV、K99的最低檢測限分別為3.8fg/μL、4.2fg/μL、5.1fg/μL,人蒼白桿菌最低檢測限達3.67fg/μL(Ct=36.40);與15種非目標病原體無交叉反應,特異性達99.2%。
(三)流行病學溯源效能
1、臨床樣本檢測:126份血液樣本中人蒼白桿菌檢出率17.46%(22/126),89份糞便樣本中BRV、BCoV、K99聯合檢出率24.72%(22/89),與測序結果一致性達98.3%;
2、環(huán)境樣本溯源:從農貿市場樣本中檢出2株BCoV陽性,基因型與同期臨床病例分離株同源性99.5%,明確環(huán)境傳播途徑;
3、聚集性疫情追蹤:通過32份密切接觸者樣本的基因分型與病毒載量監(jiān)測,成功構建3條傳播鏈,識別出2名隱性感染者為傳播源頭,為防控措施調整提供依據。
三、討論
流行病學溯源的核心需求是快速明確病原體“來源-傳播-變異”鏈條,熒光定量PCR技術作為分子溯源的關鍵工具,其檢測性能直接影響防控效率。博清生物熒光定量PCR儀通過以下技術優(yōu)勢適配公共衛(wèi)生應急需求:
(一)多場景適配性:96孔高通道型號滿足大規(guī)模篩查需求,8孔/16孔便攜式型號適配現場應急檢測,解決傳統(tǒng)儀器“實驗室局限”問題,實現“臨床-環(huán)境-密切接觸者”全鏈條樣本同步檢測;
(二)高精準檢測能力:六通道無干擾設計支持多重病原體同時檢測,結合自主研發(fā)的“實時動態(tài)精準溫控技術”,顯著提升低載量樣本檢出率,為隱性感染溯源提供技術支撐;
(三)溯源效率提升:相較于傳統(tǒng)單重PCR,該儀器檢測時間縮短40%以上,配套軟件可直接輸出基因型分析與系統(tǒng)發(fā)育樹數據,減少溯源分析周期,助力疫情快速處置。
本研究驗證了該儀器在細菌、病毒類病原體溯源中的應用價值,與相關研究結果一致。在聚集性疫情中,通過病毒載量動態(tài)監(jiān)測與基因分型結合,可精準識別傳播源頭與風險人群,彌補傳統(tǒng)流行病學調查“時空模糊”的缺陷。此外,儀器兼容多種核酸提取試劑盒,降低基層實驗室應用門檻,具備規(guī)?;茝V潛力。
局限性方面,本研究樣本量集中于特定地區(qū),不同病原體的溯源效能需進一步擴大樣本驗證;未來可結合數字PCR、二代測序技術,構建“快速篩查-精準溯源-變異監(jiān)測”一體化平臺,提升新發(fā)突發(fā)傳染病防控的前瞻性。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的熒光定量PCR儀憑借高靈敏度、多通道兼容及場景適配性優(yōu)勢,在病原體檢測、基因分型及傳播鏈追溯中表現優(yōu)異,可有效支撐公共衛(wèi)生應急響應與疫情流行病學溯源工作。該儀器的推廣應用有助于提升基層實驗室溯源能力,為疫情防控“早發(fā)現、早處置”提供關鍵技術保障,具有重要的公共衛(wèi)生價值。
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