直接快速免疫组织化学检测法(DRIT)是被世界动物卫生组织和世界卫生组织(OIE/WHO)认可的狂犬病诊断直接荧光抗体(DFA)检测的替代方法。该检测可在现场应用,利用光学显微镜对脑组织涂片进行检测,约1小时内即可完成。
直接快速免疫组织化学检测法(DRIT)是被世界动物卫生组织和世界卫生组织(OIE/WHO)认可的狂犬病诊断直接荧光抗体(DFA)检测的替代方法。该检测可在现场应用,利用光学显微镜对脑组织涂片进行检测,约1小时内即可完成。
基于实验室的监测是狂犬病预防、控制和管理工作的重要组成部分。虽然直接荧光抗体检测法(DFA)是狂犬病诊断的金标准,但仍需验证其他诊断技术以加强狂犬病监测,尤其是在发展中国家。本文介绍一种DRIT的标准操作流程,作为DFA的替代方案,可在实验室或现场使用光学显微镜进行检测。采集自疑似感染动物的脑组织压印涂片需用10%中性缓冲甲醛固定。DRIT采用针对狂犬病毒的特异性单克隆或多克隆抗体(与生物素偶联)、链霉亲和素-过氧化物酶以及显色报告分子(如乙酰-3-氨基-9-乙基咔唑),以检测感染组织中的病毒包涵体。通过DRIT,可在约1小时内完成脑组织样本的检测与结果判读。在北美、亚洲、非洲和欧洲对多种物种的疑似动物脑组织样本进行检测后,DRIT的敏感性和特异性均接近100%,与DFA结果相比具有高度一致性。自2005年以来,美国农业部野生动物服务局(USDA WS)项目已在重点狂犬病管理区域,利用DRIT对野生动物采集的超过>94,000份样本开展了大规模强化狂犬病监测。DRIT是一种强大且经济的狂犬病诊断工具,可供实验室技术人员和野外生物学家使用,以在全球范围内提升当前的狂犬病监测、预防和控制项目。
尽管直接荧光抗体检测法(DFA)是常规狂犬病诊断应用最广泛的检测方法1,但购买和维护荧光显微镜的成本可能对发展中国家2,3,4以及大规模强化狂犬病监测项目3,4构成限制。此外,DFA检测需要在样本固定期间具备冷藏条件,并在抗体-抗原反应过程中将样本孵育于环境温度以上,这在缺乏相应基础设施的国家可能成为重大障碍。部分由于现代DFA检测所存在的局限性,狂犬病的全球影响长期以来一直被低估5。
在这方面,有必要验证更多诊断技术,以在全球范围内改进狂犬病监测,尤其是在发展中国家。本文介绍的DRIT方案提供了一种基于实验室或现场检测的替代方法,可替代直接荧光抗体检测(DFA),其使用光学显微镜,且在检测过程中无需冷藏或实验室孵育6。DRIT与DFA的相似之处在于,两种技术均使用来自疑似狂犬病动物的脑组织样本的触压印片。然而,DRIT的第一步采用甲醛作为样本的传统固定剂,可使狂犬病病毒失活。这相较于DFA方案中用于样本固定的丙酮,显著提高了生物安全性3,这一点不仅在实验室环境中至关重要,在基于现场或分散式实验室环境中可能更为重要。迄今为止,DRIT的敏感性和特异性与DFA相当2,7,8,9。
自2005年以来,美国农业部野生动物服务局(USDA WS)项目在北美地区开展大规模强化狂犬病监测工作,将直接快速免疫组化法(DRIT)作为综合性野生动物狂犬病管理计划的一部分10。强化狂犬病监测作为基于暴露事件的公共卫生监测的补充手段,主要检测未涉及人类或家养动物暴露的野生动物中型食肉动物物种,包括浣熊(Procyon lotor)、条纹臭鼬(Mephitis mephitis)、灰狐(Urocyon cinereoargenteus)、赤狐(Vulpes vulpes)和郊狼(Canis latrans)。用于检测的动物尸体通过强化狂犬病监测项目提交至美国农业部野生动物服务局,这些动物属于狂犬病传播宿主物种,其特征为:出现疾病症状或行为异常;被发现已死亡、死于路杀或被视为滋扰动物;且未与人类或家养动物发生接触。DRIT提供了一种狂犬病诊断检测方法,经培训的野外生物学家即使缺乏或仅有少量实验室经验也可实施该检测,从而提升狂犬病监测能力,并减轻公共卫生诊断实验室的经济负担和工作负荷10。针对美国农业部野生动物服务局野外工作人员的基础DRIT培训通常持续1.5至2天,其中包括约4小时的课堂讲授,内容涵盖生物安全基本原则、样本采集方法及DRIT操作流程,以及>8小时的实验室实操训练。培训机会由美国疾病控制与预防中心(CDC)、LYSSA LLC和沃斯塔研究所向美国农业部野生动物服务局及其合作项目人员提供。
在美国农业部野生动物服务局(USDA WS)的战略管理区域,已使用DRIT检测了超过94,000份野生动物样本,检出1,850多份狂犬病阳性样本,这些样本若仅依赖针对可疑动物的公共卫生暴露检测,极有可能未被发现。DRIT提供的增强型狂犬病监测数据对于更全面地呈现狂犬病在时间和空间上的分布格局至关重要,从而支持全美范围内的野生动物口服狂犬病疫苗接种计划10,11。同样,加拿大的省级野生动物机构也已成功将DRIT纳入大规模野生动物狂犬病监测工作中,并与公共卫生项目协同实施8。美国农业部野生动物服务局和加拿大的DRIT监测项目均利用国家级参考实验室通过DFA方法确认狂犬病感染,并在必要时进行病毒变异株分型8。此外,美国农业部野生动物服务局的野外生物学家将10%的阴性样本送至参考实验室进行DFA复核确认,并自2008年以来,定期参加由威斯康星州卫生实验室提供的每半年一次的DRIT能力验证测试,作为标准质量保证措施的一部分。
该方法的目的是提供一种狂犬病诊断检测的替代方案,可在分散的实验室、现场或无法常规使用电子显微镜的地区进行。
每位从事狂犬病诊断检测的人员均应接受标准的暴露前狂犬病疫苗接种程序,并定期进行血清学抗体评估,必要时加强免疫。未接种疫苗的人员不得进入开展此类工作的实验室或区域。所有组织和载玻片的操作均应避免液体气溶胶化或产生空气传播的颗粒。实验室无需强制使用通风橱,但若条件允许,通风橱可额外提供对异味、外寄生虫和骨碎片的防护。在样本采集和检测过程中,必须始终穿戴最低限度的个人防护装备,包括手套和眼部防护装置。
1. 脑干采集
2. DRIT 所需材料的准备
3. 直接快速免疫组织化学检测
DRIT 检测的阳性结果可见细胞质内出现红色胞浆包涵体,其形态和大小可有所变化(图3),位于呈蓝色的细胞体胞浆中。这些包涵体边缘光滑,染色明亮,中心区域着色较浅。当检测到包涵体时,需记录其染色强度和抗原分布情况。染色强度分为 +4 至 +1 级。阳性对照切片应呈现强烈、耀眼的品红色荧光,定义为 +4 强度。若样本处理不当(例如组织样本出现轻微分解),可能出现轻微褪色,此类情况应评为 +3 级。明显暗淡的染色评为 +2 至 +1 级,不被视为狂犬病病毒感染的诊断依据,归类为不确定结果。
此外,抗原分布分为+4至+1级,其中+4级表示在中枢神经系统组织印片的每个(或几乎每个)视野中均可见大量大小不一、形态各异的大、小包涵体。阳性对照通常呈现+4级抗原分布。当大多数但并非所有视野中均可见不同大小的包涵体时,评为+3级。若在10%–50%的显微镜视野中发现包涵体,则评为+2级。当包涵体仅出现在少于10%的视野中时,评为+1级。 <10% 的显微镜视野中,被指定为 +1 抗原分布。
大多数含有狂犬病病毒的中枢神经系统组织表现出典型的病毒包涵体,其染色强度和抗原分布等级为+3或+4。如果检测结果为+2或+1的染色强度,或+2或+1的抗原分布,则该样本被判定为“不确定”,需要重新检测。若同一样本重复检测仍得到不确定结果,应将其送至参考实验室进行直接荧光抗体检测(DFA)或相关的确证检测。
使用DRIT检测的样本,若含中枢神经系统组织的载玻片在200倍或更高放大倍数下观察未发现典型病毒包涵体,则判定为狂犬病病毒抗原阴性(图4)。阴性样本表现为细胞体呈蓝色,非特异性染色极少或无。

图1:用于检测的10个玻片染色皿及其所用试剂的设置。 玻片染色皿按实验方案所需顺序标记了试剂名称。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2:使用湿润的纸巾和细胞培养板制作的简易湿度培养箱。 利用湿润的纸巾和细胞培养板构建的简易湿度培养箱可用于野外现场操作。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3:狂犬病病毒包涵体阳性样本的代表性切片,染色强度为+4,抗原分布为+4。 (A 和B)显示200倍放大下的狂犬病病毒阳性包涵体。(C和D)显示400倍放大下的狂犬病病毒阳性包涵体。比例尺 = 5 µm。请点击此处查看该图的高清版本。

图4:未检测到狂犬病病毒包涵体的阴性样本代表性切片。(A 和 B)显示在200倍放大下未检测到狂犬病病毒包涵体的样本。(C 和 D)显示在400倍放大下未检测到狂犬病病毒包涵体的样本。比例尺 = 5 µm。请点击此处查看该图的放大版本。

图5:美国农业部野生动物服务局(USDA WS)使用的DRIT检测设施的代表性照片。(A)用于运输的封闭式拖车内的移动检测设施。(B)经改装后用于DRIT检测的房车。(C)与大学实验室联合使用的DRIT检测设施。请点击此处查看此图的放大版本。
直接快速免疫组化试验(DRIT)是一种灵活的方法,适用于基于现场的狂犬病病毒检测监测,可在分散的实验室区域使用。尽管整个检测过程可以在野外环境下进行(例如在卡车后挡板上操作),但由于涉及化学品、设备和耗材的储存问题,最好设有专门用于DRIT的小型室内空间。此外,必须遵守所有适用的联邦、州和地方关于化学品使用与处置的法律和法规。目前,美国农业部野生动物服务局(USDA WS)设有15个DRIT实验室,用于检测来自17个州的样本。这些DRIT实验室是与大学及州公共卫生实验室合作建立的,设置在大型设施内的指定房间中,或位于经过改造的封闭式拖车中,后者可在发生紧急疫情暴发需要加强狂犬病监测并要求快速出结果时,作为移动检测单元投入使用(图5)。
尽管使用不同质量的脑干组织进行检测已取得成功,但最佳选择是无组织分解的新鲜脑干组织。当组织发生分解、干燥或液化时,样本质量会下降,检测可能出现更多非特异性染色,从而干扰结果判读。这一现象在直接免疫荧光法(DFA)和直接快速免疫组化法(DRIT2)中均类似。脑干/中枢神经系统组织应尽快采集,并在检测前冷冻保存(-20 °C)。
通常,美国农业部野生动物服务部门(USDA WS)的大多数实验室在一次DRIT检测中会同时处理12至24张载玻片,其中包括一张经DFA确认的阳性对照和一张经DFA确认的阴性对照。阳性和阴性对照为每次DRIT检测提供参考基准,以确保检测成功,并在检测载玻片结果存在判读疑问时用于确认。如果某样本无法明确判定为阳性或阴性,则将其标记为不确定结果,并通过DRIT再次检测一次。若该样本经过两次DRIT检测后仍无法明确判定为阳性或阴性,则将其送至参考实验室进行DFA或相关检测。
与任何诊断试验一样,在出现意外结果时进行“故障排查”非常有用。例如,如果DRIT试验运行不成功(即阳性对照未显示出+3或+4的染色强度及抗原分布),应确保所有化学品和试剂均未过期。我们发现,每周至少使用一次新开封的过氧化氢瓶,有助于通过氧化脑组织防止非特异性染色。此外,我们建议无论标签上的有效期如何,乙酸盐缓冲液至少每年更换一次。
与直接荧光抗体检测(DFA)相比,双抗体夹心免疫染色法(DRIT)具有多项优势,包括成本较低、可在非中心化实验室环境中开展检测、仅需普通光学显微镜而非荧光显微镜,以及对实施和判读检测结果人员的培训过程相对简便2,3,4。这些优势,加之DRIT在敏感性和特异性方面与DFA相当2,7,8,9,已充分证明该方法在北美地区大规模强化狂犬病监测项目中是一项重要工具8,10。此外,随着世界动物卫生组织(OIE)和世界卫生组织(WHO)近期将其列为推荐检测方法,DRIT有望在资源有限的发展中国家或其他地区推动监测范围的扩大和检测响应速度的提升。
作者无任何利益冲突需要披露。
我们感谢所有美国农业部野生动物服务部门的工作人员,他们目前或曾参与加强型狂犬病监测样本的采集,并开展直接快速免疫组化检测(DRIT)以进行狂犬病诊断。同时,我们也感谢众多协助我们完成加强型狂犬病监测样本采集工作的合作人员。此外,我们感谢美国疾病控制与预防中心(CDC)和威斯塔研究所提供开展DRIT所必需的关键试剂,并提供培训机会。我们还感谢美国疾病控制与预防中心以及纽约州卫生部瓦兹沃思中心提供的确诊检测和技术支持。任何商业产品的使用仅用于比较目的,不构成对产品的认可。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3-氨基-9-乙基咔唑(AEC片剂;50片) | Sigma Aldrich (https://www.sigmaaldrich.com/) | A6926 | |
| 乙酸盐缓冲液,0.1 M,pH 5.2,32 oz | Poly Scientific R&D Corp. (https://www.polyrnd.com/) | s140 | |
| Ag Tek MiniScalpel,PN110,非无菌#10,每包40个 | Patterson Veterinary (https://www.pattersonvet.com/) | PN110 | 用于样本触印的辅助设备;也可通过Clipper Distributing(http://www.clipperdist.net/)获取 |
| BD Luer-Lok 无针一次性注射器,10 cc | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 14-823-2A | BD制造商编号 309604 |
| 带Seidentopf目镜头或同等配置的双目光学显微镜 | 多个供应商 | ||
| 蓝色矩形非UN认证废弃容器,5加仑 | Berlin Packaging (https://www.berlinpackaging.com/) | 1147T01BLU | 用于化学废料储存/处置的辅助设备(吉尔苏木精染液和AEC溶液) |
| 康宁方形和矩形盖玻片,24×60 | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 12-553-465 | 康宁制造商编号 2975246 |
| 康宁通用适配移液器吸头:排架式,非无菌(1–200 µL) | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 07-200-300 | 康宁制造商编号 4863 |
| Falcon 15 mL 圆锥形离心管,聚丙烯材质 | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 14-959-70C | 康宁制造商编号 352097 |
| Falcon 96孔检测板(组织培养板盖) | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 08-772-5 | 康宁制造商编号 353910 |
| Fisher Brand 25 mm 注射器滤器,尼龙材质,0.45 μm,无菌 | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 09-719D | |
| Fisher Chemical 吉尔法苏木精染液(Gill-2),4 L | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | CS401-1D | |
| Fisherbrand Sharps-A-Gator 即用型锐器盒,5夸脱 | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 14-827-122 | 用于正确设置BSL-2实验室的辅助设备 |
| 含Tris缓冲液的Fluoro-Gel(封片介质),20 mL | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 102092-122 | Fluoro-Gel 可替代BioMeda™ Gel-Mount(Electron Microscopy Sciences) |
| 中性缓冲福尔马林,10%,4 L | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | SF100-4 | 可单瓶或每箱4瓶购买 |
| Gilson Pipetman P200 移液器,50–200 μL | Daigger Scientific (https://www.daigger.com) | EF9930E | |
| Hy-Clone 磷酸盐缓冲液,1×溶液,1 L(PBS) | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | SH30256LS | 也可使用替代的干粉产品 |
| 过氧化氢,3% | 多个供应商 | 任何市售来源,如药店或商店品牌等 | |
| 显微镜物镜:20× 和 40× | 多个供应商 | ||
| Lysol IC 季铵盐消毒清洁剂,1加仑 | Daigger Scientific (https://www.daigger.com) | EF8481 | 用于BSL-2实验室正确消毒的辅助材料 |
| Miltex品牌一次性解剖刀,22号(MiniScalpel的替代型号) | AMD Next (www.amdnext.com) | 999112314 | 用于样本触印的辅助设备;Ag Tek MiniScalpel的替代型号 |
| N,N-二甲基甲酰胺,琥珀色玻璃包装,500 mL | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | D119-500 | |
| 辣根过氧化物酶标记链霉亲和素,50 mL | SeraCare (https://www.seracare.com/) | 5550-0001 | KPL 免疫分析与试剂盒参考编号 71-00-38 |
| 磷酸盐缓冲液干粉(Fisher液体PBS的替代品) | Sigma Aldrich (https://www.sigmaaldrich.com/) | P3813 | 需用1 L去离子水配制;可按1包、10包或50包数量购买 |
| 一抗:多克隆抗核蛋白抗体或抗丽沙病毒生物素化抗体混合物 | 4 °C保存 | ||
| PYREX 一次性血清移液管,玻璃,无菌,带塞,Corning,1.0 mL | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 7078D-1 | VWR制造商编号 89091-220 |
| PYREX 一次性血清移液管,玻璃,无菌,带塞,Corning,10.0 mL | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 7078D-10 | VWR制造商编号 89091-106 |
| PYREX 一次性血清移液管,玻璃,无菌,带塞,Corning,5.0 mL | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 7078D-5 | VWR制造商编号 89091-484 |
| Richard-Allan Scientific 吉尔苏木精染液 No. 2,1品脱(上述产品的替代品) | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 22-050-201 | Thermo Scientific制造商编号 72504 |
| 载玻片架,24位 | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 25608-868 | Sakura®Finetek供应商编号 4465;可通过多个供应商获取 |
| 样本锡盒,1/2盎司 | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 101412-452 | 用于脑组织样本储存的辅助设备 |
| Taylor 2事件数字计时器/时钟 | 多个供应商 | 辅助设备 | |
| Tissue-Tek 载玻片染色套装 | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 25608-902 | Sakura®Finetek供应商编号 4551;可通过多个供应商获取 |
| TWEEN 80,聚乙二醇,500 mL | Sigma Aldrich (https://www.sigmaaldrich.com/) | P1754 | 也可提供25 mL、1 L和1加仑规格 |
| VWR FLIP 移液管助吸器(0.05–100 mL) | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 53497-055 | |
| VWR 柔韧腈检查手套,L号(每盒100只) | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 89038-272 | 用于正确个人防护装备(PPE)的辅助设备 |
| 去离子水(20 L) | VWR,隶属于Avantor (https://vwr.com) | 10806-022 | |
| Wheaton 透明玻璃样品瓶,8 mL | Fisher Scientific(隶属于Thermo Fisher Scientific https://www.fishersci.com/us/en/home.html) | 06-408C | DWK Life Sciences制造商编号 224884 |
| 白色涂层双孔模式载玻片,14 mm | Tekdon Incorporated (https://www.tekdon.com/coated-microscope-slides.html) | 2-140 | |
| 白色矩形非UN认证废弃容器,5加仑 | Berlin Packaging (https://www.berlinpackaging.com/) | 1147T01WHT | 用于化学废料储存/处置的辅助设备(福尔马林) |
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