כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאיתור ארבעה טפילי מעיים זואונוטיים ממספר מקורות בו זמנית המבוסס על שילוב של מערכת זיהוי מולקולרית משולבת מבוססת תגובת שרשרת פולימראז (PCR).
Method Article
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאיתור ארבעה טפילי מעיים זואונוטיים ממספר מקורות בו זמנית המבוסס על שילוב של מערכת זיהוי מולקולרית משולבת מבוססת תגובת שרשרת פולימראז (PCR).
מחלות זיהומיות הן גורמים קריטיים המשפיעים על בריאות האדם, התפתחות כלכלית ויציבות חברתית. ביניהם, מחלות טפיליות מעיים זואונוטיות הפכו יותר ויותר למוקד דאגה עולמי עם מחלות זיהומיות מתעוררות ומתעוררות מחדש, במיוחד קריפטוספורידיום, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis ו-Giardia. רק מחקרים מעטים פורסמו על האפידמיולוגיה של הטפילים הנ"ל, מלווים בנושאים כמו מטרות זיהוי בודדות, שיעורי גילוי נמוכים ושיעורי גילוי חסרים גבוהים. מחקר זה נועד להקים מערכת זיהוי מולקולרית משולבת המבוססת על שילוב של בדיקות PCR לזיהוי סימולטני של ארבעת טפילי המעיים הזואונוטיים הנ"ל בדגימות שנאספו מעכברי בר, חיות מחמד ובעלי חיים (בקר וכבשים), על מנת לספק תמיכה טכנית יעילה לזיהוי טפילים שגרתי בתרחישים מרובים, כולל ממשקי בעלי חיים-סביבה במיוחד במתקני מעקב מקומיים.
במחקר זה, שלקח את הזיהוי של Enterocytozoon bieneusi בצואה של 95 עכברי בר ו-30 חתולים וכלבים (25 מחתולים ו-5 מכלבים) כבדיקה ראשונית, כאשר נעשה שימוש בשתי קבוצות של פריימרים כדי להגביר את הגן ITS, התוצאות החיוביות של כל PCR היו זהות לחלוטין (5.26%), אך השילוב של 2 סטים של בדיקות תגובת שרשרת פולימראז (PCR) הביא לשיעור חיובי גבוה יותר (6.32%) עבור Enterocytozoon bieneusi. עבור ג'יארדיה, 9 דגימות חיוביות זוהו באמצעות הגן בטא-ג'יארדין (BG), בעוד שלא זוהו חיוביים באמצעות הגנים גלוטמט דהידרוגנאז (GDH) וטריוז פוספט איזומראז (TPI). התוצאות לעיל הראו כי שילוב של בדיקות PCR עבור מספר מקטעים גנטיים שיפר את יכולת הזיהוי של פתוגנים ייעודיים, בהשוואה לכל בדיקת PCR בודדת. רצפי המטרה אושרו על ידי ריצוף סנגר. מערכת זו תוכננה לשפר ולהקל על המעקב אחר מצב ההדבקה, התפוצה והאבולוציה הפילוגנטית של טפילי מעיים זואונוטיים ממקורות מרובים, ולספק בסיס לאזהרות מדויקות ורגישות בשלב מוקדם. מטרתו לבנות גשר טכני להשגת יעד בריאות אחת על פני ממשקי אדם-חיה-סביבה.
ה-Cryptosporidium, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis ו-Giardia הם פתוגנים פרוטוזואים נפוצים ומוזנחים בקלות עם שכיחות עולמית. בשנים האחרונות, בשל גורמים כמו שיקום וחדירה לנישות האקולוגיות של מוקדי הטבע, הפופולריות של גידול חיות מחמד והתפתחות גידול בעלי חיים ועופות, השכיחות של מחלות טפיליות מעיים זואונוטיות מרובות מקורות במכרסמים, חיות מחמד (חתולים וכלבים) ובעלי חיים (בקר וכבשים) הפכה יותר ויותר למוקד התפתחות, התפרצות ומחלות זיהומיות המתעוררות מחדש באזורים ביתיים וכפריים, המסכנות באופן חמור את בריאות האדם ואת ביטחון בריאות הציבור העולמי 1,2,3,4.
לטפילים אלה יש מינים תוך-גנריים מורכבים ויכולת הסתגלות נרחבת למארח. הם יכולים להדביק לא רק מכרסמים, חיות מחמד, מעלי גירה של בעלי חיים, עופות וציפורים, אלא גם מינים זואונוטיים, שיכולים להדביק בני אדם ולגרום לתסמינים קליניים כמו כאבי בטן, שלשולים והקאות. הם רגישים במיוחד בקרב ילדים, קשישים, נשים בהריון ואוכלוסיות מדוכאות חיסון, ויכולים להיות מועברים דרך מים, מזון ואוויר, מה שמהווה סיכונים משמעותיים לבריאות הציבור 3,5,6.
נכון לעכשיו, הזיהוי של ארבעת הטפילים הנ"ל מסתמך בעיקר על מורפולוגיה, הנוטה לזיהוי שגוי בשל דמיון מורפולוגי בתוך סוגים וגורמים סובייקטיביים, במיוחד בהבחנה בין מינים וגנוטיפים. טכניקות ביולוגיה מולקולרית היו בשימוש נרחב לזיהוי מינים, סוגים וגנוטיפים של טפילים אלה. עבור Blastocystis ו-Cryptosporidium, הזיהוי מתמקד בעיקר בגן תת-היחידה הקטנה של חומצה ריבונוקלאית ריבוזומלית (SSU rRNA) 3,7,8; עבור Enterocytozoon bieneusi, הגן המתועתק הפנימי (ITS) 4,9; ועבור ג'יארדיה, הגנים בטא-ג'יארדין (BG), גלוטמט דהידרוגנאז (GDH) וטריוז פוספט איזומראז (TPI)10,11. למרות שתגובת שרשרת פולימראז קונבנציונלית מקוננת (PCR) שיפרה מאוד את יכולות הזיהוי וההקלדה של ארבעת הטפילים הללו, היא אינה מספיקה באיתור מקרים שהוחמצו וזיהוי מינים חדשים או קוואזימינים בעלי מאפיינים גנטיים משמעותיים. זה משפיע לעתים קרובות על היעילות של חקירה אפידמיולוגית, העברה ובקרת מחלות בבני אדם, בעלי חיים ומארחים אחרים, ומציב אתגרים גדולים לביטחון בריאות הציבור בבני אדם, בעלי חיים והסביבה.
בשל הדמיון בתסמינים, דרכי ההעברה וטווח הפונדקאי של ארבעת הטפילים הללו, אין עדיין מערכת מולקולרית משולבת לזיהוי יעיל תוך הימנעות מזיהוי חסר וזיהוי מדויק של מינים חדשים או קוואזימינים עם הבדלים גנטיים משמעותיים. מחקר זה הקים מערכת זיהוי מולקולרית משולבת בוגרת המבוססת על טכנולוגיית ריצוף PCR בתפוקה גבוהה על ידי סקירת ספרות, לזיהוי סימולטני של ארבעת טפילי המעיים הזואונוטיים בדגימות מרובות מקורות (עכברי בר, חיות מחמד, בקר וכבשים). בשילוב עם ניתוח ביואינפורמטי, מערכת זו יושמה לזיהוי טפילי מעיים זואונוטיים מרובי מקורות, ניטור גורמים אפידמיולוגיים כגון התפלגות זיהום ואבולוציה פילוגנטית, והתראה מוקדמת על זיהומים בבני אדם ובעלי חיים וזיהום סביבתי.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחקר אושר ונערך על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של המרכז המחוזי לבקרת מחלות ומניעתן בג'יאנגסו. מחקר זה נערך בהתאם למהדורת 2020 של הנחיות האגודה האמריקאית לרפואה וטרינרית בנושא המתת חסד של בעלי חיים, העקרונות המנחים של התקנות לניהול חיות ניסוי (צו מס' 2 של הוועדה הממלכתית למדע וטכנולוגיה של הרפובליקה העממית של סין, 1988), והעקרונות המנחים לטיפול הומני בבעלי חיים שהונפקו על ידי משרד המדע והטכנולוגיה של הרפובליקה העממית של סין.
1. הכנת צואה טרייה מעכברי בר, חיות מחמד ובעלי חיים (בקר וכבשים)
2. מיצוי DNA כולל מצואה טרייה של עכברי בר, חיות מחמד ובעלי חיים (בקר וכבשים)
3. זיהוי PCR קונבנציונאלי מקונן של קריפטוספורידיום ובלסטוציסטיס המכוון ל-RNA ריבוזומלי תת-יחידה קטנה (SSU rRNA)
הערה: Dream Taq Green PCR Mix שימש לשלב זה.
| פטוגן (מחולל מחלה) | גודל מוצר צפוי (bp) | רצפי פריימר (5′-3′) | הפניות | ||
| קריפטוספורידיום | 830 | F1: CCATTTCCTTCGAAACAGGA | 1 | ||
| R1: TTCTAGAGCTAATACATGCG | |||||
| F2: AAGGAGTAAGGAACAACCTCCA | |||||
| R2: GGAAGGGTTGTATTTATTAGATAAAG | |||||
| 607 | F-1: GACATATCATTCAAGTTTCTGACC | 8,11 | |||
| R1-1: CTGAAGGAGTAAGGAACAACC | |||||
| R2-1: TCTAAGAATTTCACCTCTGACTG | |||||
| בלסטוציסטיס | 600 | F1: GGGATCCTGATCCTTCCGCAGGTTCACCTAC | 3 | ||
| R1: GGAAGC TTATCTGGTTGATCCTGCCAGTA | |||||
| F2: ATCTGGTTGATCCTGCCAGT | |||||
| R2: GAGCTTTTTAACTGCAACAACG | |||||
| 460 | F1-1: TGCTTTCGCACTTGTTCATC | 3,12 | |||
| F2-1: GATTTATTGTCACTACCTCC | |||||
| R-1: ATCTGGTTGATCCTGCCAGT | |||||
טבלה 1: רצפי פריימר עבור SSU rRNA של קריפטוספורידיום ובלסטוציסטיס.
4. זיהוי PCR קונבנציונלי מקונן של גן Enterocytozoon bieneusi ITS, וגנים Giardia BG, GDH ו-TPI
הערה: Dream Taq Green PCR Mix שימש לשלב זה.
| פטוגן (מחולל מחלה) | גודל מוצר צפוי (bp) | רצפי פריימר (5′-3′) | הפניות | ||
| Enterocytozoon bieneusi | 390 | F1: GGTCATAGGGATGAAGAG | 9 | ||
| R1: TTCGAGTTCTTTCGCCTC | |||||
| F2: GCTCTGAATATCTATGGCT | |||||
| R2: ATCGCCGACGGATCCAAGTG | |||||
| 390 | F1-1: GATGGTCATAGGGATGAAGAGCTT | 2 | |||
| R1-1: TATGCTTAAGTCCAGGGAG | |||||
| F2-1: AGGGATGAAGAGCTTCGGCTCTG | |||||
| R2-1: AGTGATCCTGTATTAGGGATATT | |||||
| ג'יארדיה | 511 | BG-F1: AAGCCCGACGACCTCACCCCAGTGC | 2,10 | ||
| BG-R1: GAGGCCGCCCTGGATCTTCGAGACGAC | |||||
| BG-F2: GAACGAACGAGATCGAGGTCCG | |||||
| BG-R2: CTCGACGAGCTTCGTGTT | |||||
| 530 | GDH-F1: TTCCGTRTYCAGTACAACTC | 2,10 | |||
| GDH-R1: ACCTCGTTCTGRGTGGCGCA | |||||
| GDH-F2: ATGACYGAGCTYCAGAGGCACGT | |||||
| GDH-R2: GTGGCGCARGGCATGCA | |||||
| 530 | TPI-F1: AAATIATGCCTGCTCGTCG | 2,10 | |||
| TPI-R1: CAAACCTTITCCGCAAACC | |||||
| TPI-F2: CCCTTCATCGGIGGTAACTT | |||||
| TPI-R2: GTGGCCACCACICCCGTGCC | |||||
טבלה 2: רצפי פריימר לגן Enterocytozoon bieneusi ITS, וגנים Giardia BG, GDH ו-TPI.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
עכברים קריפטוספורידיום, גן Blastocystis SSU rRNA, גן Enterocytozoon bieneusi ITS ותוצאות בדיקת PCR של גן Giardia BG
כל 95 דגימות הצואה הרקטליות מעכברים נבדקו לגן ITS של Enterocytozoon bieneusi באמצעות שתי קבוצות של פריימרים, וכתוצאה מכך 5 דגימות חיוביות לכל שיטה, וכתוצאה מכך 6 דגימות חיוביות בסך הכל.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ה-Cryptosporidium, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis ו-Giardia הם טפילי מעיים זואונוטיים נפוצים; השניים הראשונים מסווגים כפתוגנים ביולוגיים בקטגוריה B על ידי מכוני הבריאות הלאומיים של ארה"ב (NIH), וכל הארבעה רשומים על ידי ארגון הבריאות העולמי (WHO) כ-24 מהטפילים החשובים ביותר הנישאים במזון ברחבי העולם. הם עלולים להדביק בני אדם, בעלי חיים ולזהם את הסביבה, מה שעלול לגרום להתפרצויות מחלות ולהשפיע באופן משמעותי על ביטחון בריאות הציבור...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי ועדת הבריאות המחוזית של ג'יאנגסו (מענק מס. Ym2023024), פרויקט המחקר הרפואי העירוני של יאנצ'נג (מס' מענק. YK2023085), והקרן הפתוחה של מעבדת המפתח למיקרוביולוגיה פתוגנית למחלות זיהומיות מתעוררות ומתעוררות מחדש (המרכז המחוזי של ג'יאנגסו לבקרת מחלות ומניעתן) (PM202402).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Agarose | צ'ינגקה טק | TSJ001 | |
| ערכת חילוץ ג'ל Qiaquick | Qiagen | 28704 | ערכת חילוץ ג'ל DNA |
| סולם 100 בסיסים פלוס DNA | TransGen ביוטכנולוגיה | BM311 | סולם DNA |
| צבע 4S ירוק פלוס חומצה גרעינית | BBI | A616696-0500 | צביעת DNA |
| 10× בופר TBE | סולרביולוגיה | T1051 | בופר אלקטרופורייזיס |
| קיוביט 4.0 | תרמו | https://www.thermofisher.com/in/en/home /תעשייתי/ספקטרוסקופית-יסודית -ניתוח איזוטופים/ספקטרוסקופיה מולקולרית/ fluorometers/qubit/models/qubit-4.html? ef_id=:G:s& s_kwcid=AL!3652!10!77515 785702067!!!! 77516061528018!! 380468 453!1240249321530142& CID=bid_pca_ aqb_r01_co_cp1359_pjt0000_bid 00000_0se_bng_bt_pur_con | מכשיר כמותי פלואורסצנטי |
| מיני ספייס 1000 | טנון | http://en.biotanon.com/PRODUCT/ PRODUCTLIST?ID=3040& סוג = פרט | מדמת ג'ל |
| ערכת מיני צואה מהירה ל-DNA להוצאת DNA | QIAGEN | 51604 | ערכת חילוץ חומצות גרעין |
| בסיס ProFlex | תרמו | https://www.thermofisher.com/ in/en/home/life-science/pcr/ thermal-cyclers-realtime- instruments/thermal-cyclers /proflex-pcr-system.html | PCR |
| Dream Taq Green PCR Mix | תרמו | K1082 | הגברת PCR |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission