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  • 發布時間:2021-05-25 10:33 原文鏈接: RNA病毒擴拉檢測的質控品和標準品研究進展

      RNA病毒如丙型肝炎病毒(HCV)、人免疫缺陷病毒(HIV)、嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)等的核酸檢測對于感染的早期診斷和抗病毒治療療效的動態觀察具有重要價值。自1983年發明聚合酶鏈反應(PCR)技術以來,出現了基因擴增的概念。目前多采用核酸擴增技術(NAT)檢測病毒RNA,最常用的是逆轉錄(RT)-PCR方法。核酸擴增檢測想到可靠的結果,必須使用質控品進行嚴格的質量控制,而對病毒進行定量測定,通常還需須有病毒RNA標準品。目前RNA病毒擴增檢測的質控品的標準品分為兩大類,一是裸露的RNA片段,二是內含特定RNA的病毒樣顆粒或稱之為帶盔甲的RNA(armored RNA)。
      一、 裸露的RNA
      裸露的RNA即沒有任何蛋白包裹的RNA片段。其通常將特定的RNA病毒擬擴增RNA的cDNA經體外轉錄方式進行構建后,得到1種與相應cDNA互補的RNA(cRNA)。cRNA的構建方法基本上是首先將所需的RNA逆轉錄為cDNA,再經PCR 擴散后,產物DNA片段經T載體克隆人相應的質粒載體,然后再構建人含T7啟動子的載體,體外逆轉錄得到相應的cRNA[1-5]。這種裸露的RNA即可作為相應RNA RT-PCR測定的質控品和定量標準品。
      裸露的RNA構建方法簡單,可在吸光度260nm波長下比色進行準確定量。其缺點是:(1)穩定性差,能于保存[1-3]。cRNA片段完全暴露于外界環境中,很容易被環境中的核糖核酸酶(RNase)所降解。(2)cRNA由相應模板DNA逆轉錄產生,原有模板DNA的污染很難通過加DNase消化去除[5]。(3)不能監測樣本中的RNA病毒顆粒的裂解效率。cRNA直接暴露于樣本溶液中,無法模擬和監測真正病毒顆粒的核酸提取過程[1-5]。由于上述原因,cRNA質控品和標準品很難在臨床RNA病毒RT-PCR檢測中實際應用,目前僅限于一些文獻報道[1-5]。
      二、 內含特定RNA的病毒樣顆粒
      已知某些RNA病毒如MS2噬菌體、煙草花葉病毒(TMV)的外殼可以耐受RNase的作用,因此,如將特定的RNA序列包裹到這些病毒外殼內,就可以使其免受環境中RNase的降解。同時,在應用過程中還可以模擬病毒顆粒監測核酸提取過程中的病毒裂解效率。
      1. 包裹于MS2噬菌體包膜蛋白內的RNA
      MS2呼噬菌體屬于正極性單鏈RNA球形病毒,基因組全長3659bp,有編碼成熟酶蛋白、包膜蛋白、復制酶蛋白和裂解蛋白等4種蛋白質分子。噬菌體由180包膜蛋白單體、一分子成熟酶蛋白和一分子基因組RNA組成,在較早期的大腸桿菌病毒—MS2噬菌體包膜蛋白的研究中,發現包膜蛋白與操縱子RNA序列有特異性相互作用,這種作用可在引發噬菌體外殼組裝的同時,將噬菌體基因組RNA包裝到包膜內。因此,如果將特定病毒RNA的cDAN克隆地MS2噬菌體包膜蛋白基因序列cDAN下游,并在其下游插入終止子,轉錄后得到帶有噬菌體操縱子RNA序列的特定病毒RNA轉錄本,隨后操縱子RNA序列就可以引發噬菌體包膜蛋白組裝外殼,并將攜帶有特定病毒RNA序列的部分噬菌體基因組包裝到包膜內,構成噬菌體病毒樣顆粒。
      要構建質粒表達載體時,需將噬菌體成熟酶蛋白、包膜蛋白基因序列cDNA克隆表達于表達載體啟動子下游,經誘導表達后,所表達的包膜蛋白不僅可用為病毒樣顆粒的結構萬分,還可作為基因表達調節因子和pac信號對表達過程進行調節,使包膜蛋白的表達和RNA轉錄協調一致,組裝所得噬菌體樣顆粒有成熟特性,從而具有RNase抗性[6,7]。
      國外及我們的研究[8-13]將編碼MS2噬菌體相應蛋白的cDNA序列連接到表達載體,如Pet28b T7 啟動子下游,經過誘導表達得到成熟酶蛋白和包膜蛋白,在成熟酶以及噬菌體基因組RNA片段的協同作用下,組裝得到耐RNase的特性[12]。我們將HCV RNA[13]、HIV RNA和SARS-CoV RNA等的cDNA序列構建于該質粒載體中的MS2噬菌體19000基因組下游,經轉化細菌表達后,即可得到具有耐RNase特性的內含特定RNA的病毒樣顆粒。目前,我們還完成了構建腫瘤標志物,如前列腺特異抗原(PSA)和甲胎蛋白(AFP)的mRNA病毒樣顆粒的表達載體,由于p1NCCL表達載體的通用性,可以預見其在涉及RNA標準品和質控品的研制中將具有極為廣闊的應用前景。
      2. 包裹于煙草花葉病毒(TMV)包膜蛋白內的RNA
      將特定的病毒RNA序列的cDAN與煙草花葉病毒(TMV)的包膜基因序列cDAN一起克隆接到表達載體,也可誘導表達包膜蛋白并組裝成病毒顆粒[14]。在誘導表達過程中,外源基因表達產物可隨同組裝的TMV顆粒一起組成,又要注意引入外源基因序列的位點,這樣可以確保病毒基因組引起包膜蛋白的組裝,并使組裝的顆粒具有成熟特笥,即RNase抗性,同時,應確保引入的外源基因序列不會在重組過程中發生丟失現象。
    使用內含特定RNA的病毒樣顆粒或帶盔甲的RNA做為RNA病毒RT-PCR檢測的質控品的標準品,具有下述優點:(1)無生物傳染危險性。(2)作為RNA RT-PCR檢測的標準品和質控品具有很好的穩定性。(3)在核酸提取中,對病原體內RNA有很好的模擬作用。由于表達產物為噬菌體樣顆粒,具有很好的病毒顆粒模擬功能。因此,在核酸提取過程中,與標本中真正病毒核酸的提取過程有很好的相似性。
      此外,也有人應用牛腹瀉病毒(BVDV)作為檢測HCV的內部標準品[15],或者用HCV病毒顆粒作為檢測HCV RNA的標準品代替世界衛生組織提供的HCV標準品[16],或者用HIV病毒顆粒作為通用的病毒RNA標準品,但是,這些技術無法克服病毒顆粒傳染性、病毒顆粒制備、運輸困難等問題,也就是說病毒顆粒不是理想的標準品。
      綜上所述,在RNA病毒RT-PCR檢測中,影響試驗過程的因素較多,如實驗人員測定操作中的隨機誤差、擴增儀孔間溫度的差異、標本核酸提取后抑制物的殘留、待擴增靶核酸的濃度、逆轉錄的效率及試劑的問題等,這些因素均可能會影響PCR擴增的效率,進而造成結果的偏差。因此,PCR測定必須使用質控品進行嚴格的室內質量控制才能保證結果的可靠性,此外,進行定量測定,必須有定量的標準品或內標,內標還可起到單管即時質控的作用。一個穩定可靠,且無生物傳染危險性的RNA質控品和標準品,對于保證RNA病毒的RT-PCR檢測質量具有重要意義。在這一點上,裸露的RNA病毒顆粒及病毒替代品均難以作為理想的質控品的標準品,而采用分子克隆和原核表達方法構建的內含特定病毒RNA片段的噬菌體病毒顆粒則能較好的解決這些問題,其不但對于RNA病毒RT-PCR檢測的標準化,而且對于特定的mRNA的檢測等均有著潛在的應用價值。

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