HIV嗜性可根据病毒包膜的V3区推断。使用巢式RT-PCR对V3区进行三重PCR扩增,随后进行测序,并利用生物信息学软件进行分析。若样本中存在一个或多个序列的g2P评分较低,则被归类为非R5病毒。
HIV嗜性可根据病毒包膜的V3区推断。使用巢式RT-PCR对V3区进行三重PCR扩增,随后进行测序,并利用生物信息学软件进行分析。若样本中存在一个或多个序列的g2P评分较低,则被归类为非R5病毒。
背景:在开始使用CCR5拮抗剂类药物进行HIV治疗之前,患者必须接受HIV嗜性检测,以确认其病毒群体利用CCR5共受体进入细胞,而非其他替代性共受体。一种检测嗜性的方法是分析HIV包膜蛋白V3区的序列,该区域与共受体相互作用。
方法:从血液血浆中提取病毒RNA。使用巢式逆转录PCR对V3区进行三重扩增。然后对扩增产物进行测序,并利用RE_Call软件进行分析。随后将序列提交至geno2pheno等生物信息学算法,以根据V3区推断病毒嗜性。若其geno2pheno假阳性率低于5.75%,则推断该序列为非R5型。若一份样本的三个序列中任一被推断为非R5型,则该患者对CCR5拮抗剂治疗的应答可能性较低。
实验步骤:
1. 提取:
该基因型HIV嗜性检测至少需要500 μL的血浆作为样本输入。
2. 逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR):
将使用巢式RT-PCR方法对4μL的样品提取物进行三份重复扩增。RT-PCR反应必须在PCR洁净室中配制。
| 试剂 | 体积 (μL) (1X 反应) |
| DEPC 处理水 | 10.56 |
| 2x 反应缓冲液 | 20 |
| 50% 蔗糖和 0.04% 溴酚蓝混合液 | 4 |
| 靶向 HIV V3 区域的正向引物 | 0.32 |
| 反向引物 | 0.32 |
| 酶 - SuperScript III One-Step RT-PCR System with Platinum Taq DNA Polymerase | 0.8 |
| 总计 | 36 |
进入第二轮 PCR 步骤
3. 第二轮 PCR:
| 试剂 | 体积μL) (1X 反应) |
| DEPC 处理水 | 13.45 |
| 60% 蔗糖,0.08% 甲酚红混合液 | 2 |
| Roche HiFi 系统缓冲液 2 | 2 |
| MgCl₂2 | 0.8 |
| dNTP | 0.16 |
| 正向 PCR 引物 | 0.15 |
| 反向 PCR 引物 | 0.15 |
| 扩增 HiFi酶 | 0.29 |
| 总计 | 19 |
4. 凝胶电泳:
为了确认V3区已成功扩增,需进行凝胶电泳步骤。
进行测序
5. 测序:
在扩增病毒cDNA后,可将样品制备用于测序。测序反应应在扩增后区域进行。
| 试剂 | 体积 (μL) (1X 反应) |
| BigDye | 0.3 |
| BigDye 缓冲液 | 2.1 |
| 引物 | 2.6 |
| 总计 | 5.0 |
进行沉淀
6. 沉淀:
为在测序反应后“纯化”病毒cDNA,使用95%乙醇进行乙醇沉淀。
进行变性步骤
7. 变性
8. 使用碱基识别软件分析结果数据。
9. 使用基于种群测序生成的序列及geno2pheno共受体算法推断病毒嗜性。
10. 代表性结果
正确执行本方案时,应能成功获得每个样本的2至3个重复序列。与样本同时进行的阴性对照应无RNA存在的迹象。大部分序列应能通过ReCall的碱基识别“通过”标准。
根据R5和非R5病毒在群体病毒种群中的分布情况,大多数随机选择的患者样本预期携带使用R5的病毒。因此,除非实验设计另有提示,通常应预期R5样本数量多于非R5样本。
表1. A) 进行一次一步法反转录PCR反应所需的试剂体积,以及B) 实施反转录PCR反应所需的热循环仪程序。
A)
试剂 | 体积 (μL) (1X 反应) |
| DEPC 处理水 | 10.56 |
| 2x 反应缓冲液 | 20 |
| 50% 蔗糖和 0.04% 溴酚蓝混合液 | 4 |
| 正向引物 SQV3F1 | 0.32 |
| 反向引物 CO602 | 0.32 |
| 酶 - SuperScript III One-Step RT-PCR System with Platinum Taq DNA Polymerase | 0.8 |
| 总量 | 36 |
*注意:
SQV3F1 引物序列:5' GAG CCA ATT CCC ATA CAT TAT TGT 3'
CO602 引物序列:5' GCC CAT AGT GCT TCC TGC TGC TCC CAA GAA CC 3'
B)
| 循环次数 | 时间 | 温度 |
| 1 | 30分钟 | 52°C |
| 1 | 2分钟 | 94°C |
| 40 | 15秒 | 94°C |
| 30秒 | 55°C | |
| 1.5分钟 | 68°C | |
| 1 | 5分钟 | 68°C |
表2. A) 第二轮PCR单个反应所需的试剂体积,以及B) 进行第二轮PCR反应所需的PCR仪程序。
A)
试剂 | 体积 (μL) (1X 反应) |
| DEPC 处理水 | 13.45 |
| 60% 蔗糖,0.08% 甲酚红混合液 | 2 |
| Roche HiFi system Buffer 2 | 2 |
| MgCl2 | 0.8 |
| dNTP | 0.16 |
| 正向引物 SQV3F2 | 0.15 |
| 反向引物 CD4R | 0.15 |
| Expand HiFi 酶 | 0.29 |
| 总计 | 19 |
*注意:
SQV3F2 引物序列:5' TGT GCC CCA GCT GGT TTT GCG AT 3'
CD4R 引物序列:5' TAT AAT TCA CTT CTC CAA TTG TCC 3'
B)
循环次数 | 时间 | 温度 |
| 1 | 2分钟 | 94°C |
| 35 | 15秒 | 94°C |
| 30秒 | 55°C | |
| 1分钟 | 72°C | |
| 1 | 7分钟 | 72°C |
表3. A) 每次测序反应所需的试剂体积,以及 B) 实施测序反应所需的热循环程序。
A)
| 试剂 | 体积 (μL) (1X 反应) |
| BigDye | 0.3 |
| BigDye 缓冲液 | 2.1 |
| 引物 正向 V3FO2F 反向 SQV3R1 | 2.6 |
| 总计 | 5.0 |
*注意:切勿混合引物;每种引物应单独配制混合液
V3O2F 引物序列:5' AAT GTC AGY ACA GTA CAA TGT ACA C 3'
SQV3R1 引物序列:5' GAA AAA TTC CCT TCC ACA ATT AAA 3'
B)
循环次数 | 时间 | 温度 |
| 25 | 10秒 | 96°C |
| 5秒 | 50°C | |
| 55秒 | 60°C |
本文介绍的方法是一种应用于嗜性检测的标准测序方法。在近期之前,利用HIV包膜V3环测序来预测病毒嗜性的临床应用一直较为有限。在对马拉韦罗(maraviroc,ViiV Healthcare公司)临床试验的回顾性分析中,该方法已被证明至少与其他经临床验证的检测方法在预测病毒嗜性方面具有同等能力。
对V3环进行基因型分析以预测嗜性具有诸多优势。首先,该操作可在任何配备常规测序设备的实验场所开展,显著提高了嗜性检测的可及性并缩短了检测周期。相比之下,作为嗜性检测金标准的表型增强敏感性Tropism检测(Enhanced Sensitivity Trofile Assay, ESTA)(Monogram Biosciences)仅在美国南加州的一个中心进行。此外,该基因型方法所需起始材料更少,且最低血浆病毒载量要求仅为500拷贝/mL。同时,基因型检测的操作成本也明显低于表型检测。特别是ReCall软件的使用,消除了手动序列审阅的必要性,而后者通常是基因型分析中劳动密集型的环节。
本文所介绍的方法相当直接,各步骤的重要性大致相当,没有哪一步骤尤为突出。我们建议将PCR和测序实验设置三重重复,以提高检测样本病毒群体中少数物种的可能性。虽然可以进行超过三次的重复实验,但我们发现三重重复在效率和可靠性方面均表现良好。此外,我们建议使用Qiagen的一步法逆转录PCR试剂盒(One-Step Reverse Transcriptase PCR Kit),该试剂盒可在同一反应中完成逆转录PCR(RT-PCR)和第一轮PCR扩增,同时保持较高的灵敏度和特异性。
P. Richard Harrigan 与 ViiV Healthcare、Virco、Merck、Abbott 和 Quest 存在利益冲突。本视频文章由 ViiV Healthcare 赞助。
该检测方法的开发得到了Viiv Healthcare和加拿大卫生研究院(CIHR)的支持,并得益于Harrigan博士所获得的葛兰素史克/CIHR临床病毒学讲席职位的支持。
辉瑞公司和ViiV Healthcare提供的支持。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 使用 NucliSens easyMAG 1.0 版本进行 RNA 提取 | |||
| NucliSens easyMAG 磁性二氧化硅 | bioMerieux | 货号 # 280133 | (48 × 0.6 ml) |
| NucliSens easyMAG 裂解缓冲液 | bioMerieux | 货号 # 280134 | (4 × 1000 ml) |
| NucliSens easyMAG 提取缓冲液 1 | bioMerieux | 货号 # 280130 | (4 × 1000 ml) |
| NucliSens easyMAG 提取缓冲液 2 | bioMerieux | 货号 # 280131 | (4 × 1000 ml) |
| NucliSens easyMAG 提取缓冲液 3 | bioMerieux | 货号 # 280132 | (4 × 1000 ml) |
| NucliSens easyMAG 1.0 版本 | bioMerieux | ||
| II 类 A2 型生物安全柜 | |||
| 一步法逆转录 PCR 与第二轮 PCR | |||
| DEPC 处理水 | Ambion | 货号 # 9922 | |
| SuperScript III 一步法 RT-PCR 系统(含 Platinum Taq 高保真酶) | Invitrogen | 货号#12574-035 | 试剂盒组分使用: - SuperScript III RT/Platinum Taq 高保真酶混合物 - 2X 反应混合液(含 0.4 mM 每种 dNTP 和 2.4 mM MgSO4 的缓冲液) |
| Expand 高保真 PCR 系统 | Roche 集团 | 货号 # 1 759 078 | 试剂盒组分使用:- Expand 高保真缓冲液 10X 浓缩液(含 15 mM MgCl2,盖子标为 2)- Expand HF PCR 酶混合物(3.5 U/μl)- MgCl2 储存液(25 mM)(盖子标为 4) |
| dNTPs:dATP、dGTP、dCTP、dTTP | Roche 集团 | 货号 # 11969064001 | (100 mM) |
| 蔗糖 | Sigma-Aldrich | 货号 # S0389-500G | |
| 溴酚蓝钠盐 | Sigma-Aldrich | 货号# B5525 | |
| 甲酚红 | Sigma-Aldrich | 货号# 114472-5G | 指示剂级 |
| 热循环仪 | |||
| 凝胶电泳 | |||
| 50X TAE 缓冲液 | Invitrogen | 货号 # 24710030 | (1000 ml) |
| SYBR Safe DNA 凝胶染料 | Invitrogen | 货号 # S33102 | |
| 琼脂糖(超纯) | Invitrogen | 货号 # 15510-027 | |
| E-Gel 低分子量定量 DNA 标准品 | Invitrogen | 货号 # 12373-031 | |
| 试剂级 II 型水 | |||
| 凝胶电泳装置 | |||
| 测序 | |||
| ABI PRISM BigDye 终止子循环测序试剂盒 | Applied Biosciences | 货号 # 4337458 | (25000 次反应) |
| Hi-Di 甲酰胺 | Applied Biosciences | 货号 # 4311320 | |
| 乙酸钠 (NaOAc) | Sigma-Aldrich | 货号 # S-2889 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | 货号# 03690-100ML | 0.5 M,pH = 8.0 |
| TRIZMA 盐酸缓冲液 | Sigma-Aldrich | 货号 # T-2819 | 1 M,pH 9.0 |
| 氯化镁 (MgCl2) | Sigma-Aldrich | 货号 # M-1028 | 1 M |
| 95% 乙醇 | |||
| 含 EDTA 的运行缓冲液 (10X) | Applied Biosystems | 货号 # 4335613 | 500 mL |
| 聚合物 Pop-7 (25 mL) 或 聚合物 Pop-7 (10 mL) | Applied Biosystems | 货号 # 44363929 或 货号 # 4352759 | |
| 3700/3730 BigDye 终止子 v3.1 测序标准试剂盒 | Applied Biosciences | 货号# 4336943 | |
| 热循环仪 | |||
| 带板架的离心机 | |||
| 3730xl DNA 分析仪 | Applied Biosciences |