Hier presenteren we een protocol om vier zoönotische darmparasieten uit meerdere bronnen tegelijk te detecteren op basis van een combinatie van een op polymerasekettingreactie (PCR) gebaseerd geïntegreerd moleculair detectiesysteem.
Method Article
Hier presenteren we een protocol om vier zoönotische darmparasieten uit meerdere bronnen tegelijk te detecteren op basis van een combinatie van een op polymerasekettingreactie (PCR) gebaseerd geïntegreerd moleculair detectiesysteem.
Infectieziekten zijn kritieke factoren die van invloed zijn op de menselijke gezondheid, economische ontwikkeling en sociale stabiliteit. Onder hen zijn zoönotische intestinale parasitaire ziekten in toenemende mate een aandachtspunt van wereldwijde zorg geworden als opkomende, opnieuw opduikende infectieziekten, met name Cryptosporidium, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis en Giardia. Er zijn slechts enkele studies gepubliceerd over de epidemiologie van de bovengenoemde parasieten, vergezeld van kwesties als afzonderlijke detectiedoelen, lage detectiepercentages en hoge ontbrekende detectiepercentages. Deze studie heeft tot doel een geïntegreerd moleculair detectiesysteem op te zetten op basis van een combinatie van PCR-tests voor gelijktijdige detectie van de bovengenoemde vier zoönotische darmparasieten in monsters verzameld van wilde muizen, gezelschapsdieren en vee (runderen en schapen), om een efficiënte technische ondersteuning te bieden voor routinematige detectie van parasieten in meerdere scenario's, inclusief interfaces tussen dier en omgeving, vooral in lokale bewakingsfaciliteiten.
In deze studie, waarbij de detectie van Enterocytozoon bieneusi in ontlasting van 95 wilde muizen en 30 katten en honden (25 van katten en 5 van honden) als primaire test werd genomen, toen twee sets primers werden gebruikt om het ITS-gen te amplificeren, waren de positieve resultaten van elke PCR precies hetzelfde (5,26%), maar de combinatie van 2 sets polymerasekettingreactie (PCR)-tests resulteerde in een hoger positief percentage (6,32%) voor Enterocytozoon bieneusi. Voor Giardia werden 9 positieve monsters gedetecteerd met behulp van het bèta-giardin (BG)-gen, terwijl er geen positieven werden gedetecteerd met behulp van de glutamaatdehydrogenase (GDH) en triosefosfaatisomerase (TPI) genen. De bovenstaande resultaten toonden aan dat een combinatie van PCR-tests voor meerdere genetische doelsegmenten de detectiecapaciteit voor aangewezen pathogenen verbeterde in vergelijking met een enkele PCR-test. Doelsequenties werden bevestigd door Sanger-sequencing. Dit systeem is ontworpen om de bewaking van de infectiestatus, verspreiding en fylogenetische evolutie van zoönotische darmparasieten uit meerdere bronnen te verbeteren en te vergemakkelijken, en biedt een basis voor nauwkeurige en gevoelige waarschuwingen in een vroeg stadium. Dit heeft tot doel een technische brug te slaan voor het bereiken van de One Health-doelstelling op de raakvlakken tussen mens, dier en omgeving.
De Cryptosporidium, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis en Giardia zijn veel voorkomende en gemakkelijk te verwaarlozen protozoaire pathogenen met een wereldwijde prevalentie. In de afgelopen jaren is als gevolg van factoren zoals terugwinning en indringing in de ecologische niches van natuurlijke brandpunten, de populariteit van het fokken van gezelschapsdieren en de ontwikkeling van vee- en pluimveefokkerij, de prevalentie van zoönotische darmparasitaire ziekten uit meerdere bronnen bij knaagdieren, gezelschapsdieren (katten en honden) en vee (runderen en schapen) steeds meer een aandachtspunt geworden, uitbraak en opnieuw opduikende infectieziekten in binnenlandse en landelijke gebieden, waardoor de menselijke gezondheid en de wereldwijde volksgezondheidsbeveiliging ernstig in gevaar worden gebracht 1,2,3,4.
Deze parasieten hebben complexe intra-generieke soorten en een uitgebreid aanpassingsvermogen van de gastheer. Ze kunnen niet alleen knaagdieren, gezelschapsdieren, herkauwers, pluimvee en vogels infecteren, maar ook zoönotische soorten, die mensen kunnen infecteren en klinische symptomen kunnen veroorzaken zoals buikpijn, diarree en braken. Ze zijn bijzonder vatbaar voor kinderen, ouderen, zwangere vrouwen en immuungecompromitteerde bevolkingsgroepen, en kunnen worden overgedragen via water, voedsel en lucht, wat aanzienlijke zoönotische risico's voor de volksgezondheid met zich meebrengt 3,5,6.
Momenteel is de identificatie van de bovenstaande vier parasieten voornamelijk gebaseerd op morfologie, die vatbaar is voor verkeerde identificatie vanwege morfologische overeenkomsten binnen geslachten en subjectieve factoren, met name bij het onderscheiden tussen soorten en genotypen. Moleculaire biologische technieken zijn op grote schaal gebruikt voor het identificeren van soorten, geslachten en genotypen van deze parasieten. Voor Blastocystis en Cryptosporidium richt de detectie zich voornamelijk op het kleine subeenheid ribosomaal ribonucleïnezuur (SSU rRNA) gen 3,7,8; voor Enterocytozoon bieneusi, het gen voor de interne getranscribeerde spacer (ITS) 4,9; en voor Giardia, de genen bèta-giardin (BG), glutamaatdehydrogenase (GDH) en triosefosfaatisomerase (TPI)10,11. Hoewel geneste conventionele polymerasekettingreactie (PCR) de identificatie- en typeringsmogelijkheden van deze vier parasieten sterk heeft verbeterd, is het onvoldoende om gemiste gevallen op te sporen en nieuwe soorten of quasisoorten met significante genetische kenmerken te identificeren. Dit heeft vaak invloed op de efficiëntie van epidemiologisch onderzoek, overdracht en ziektebestrijding bij mensen, dieren en andere gastheren, wat grote uitdagingen met zich meebrengt voor de beveiliging van de volksgezondheid bij mensen, dieren en het milieu.
Vanwege de overeenkomsten in symptomen, transmissieroutes en gastheerbereik van deze vier parasieten, is er nog geen geïntegreerd moleculair systeem voor efficiënte detectie, terwijl ontbrekende detectie wordt vermeden en nieuwe soorten of quasisoorten met significante genetische verschillen nauwkeurig worden geïdentificeerd. Deze studie heeft een volwassen geïntegreerd moleculair detectiesysteem opgezet op basis van PCR-high-throughput sequencing-technologie door literatuur te bekijken voor de gelijktijdige detectie van de vier zoönotische darmparasieten in monsters uit meerdere bronnen (wilde muizen, gezelschapsdieren, runderen en schapen). In combinatie met bio-informatica-analyse werd dit systeem toegepast om zoönotische darmparasieten uit meerdere bronnen te identificeren, epidemiologische factoren zoals infectieverspreiding en fylogenetische evolutie te monitoren, en vroegtijdig te waarschuwen voor infecties bij mens en dier en milieuverontreiniging.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De studie werd goedgekeurd en uitgevoerd door de dierethische commissie van het Jiangsu Provincial Center for Disease Control and Prevention. Deze studie werd uitgevoerd in overeenstemming met de 2020-editie van de American Veterinary Medical Association Guidelines on Animal Euthanasia, de leidende principes van de Regulations on the Administration of Experimental Animals (Order No. 2 van de State Science and Technology Commission van de Volksrepubliek China, 1988) en de leidende principes voor de humane behandeling van dieren uitgegeven door het ministerie van Wetenschap en Technologie van de Volksrepubliek China.
1. Bereiding van verse uitwerpselen van wilde muizen, gezelschapsdieren en vee (runderen en schapen)
2. Extractie van totaal DNA uit verse uitwerpselen van wilde muizen, gezelschapsdieren en vee (runderen en schapen)
3. Geneste conventionele PCR-detectie van Cryptosporidium en Blastocystis gericht op klein subeenheid ribosomaal RNA (SSU rRNA)
OPMERKING: Voor deze stap werd Dream Taq Green PCR Mix gebruikt.
| Pathogeen | Verwachte productgrootte (bp) | Primer sequenties (5′-3") | Verwijzingen | ||
| Cryptosporidium | 830 | F1: CCATTTCCTTCGAAACAGGA | 1 | ||
| R1: TTCTAGAGCTAATACATGCG | |||||
| F2: AAGGAGTAAGGAACAACCTCCA | |||||
| R2: GGAAGGGTTGTATTTATTAGATAAAG | |||||
| 607 | F-1: GACATATCATTCAAGTTTCTGACC | 8,11 | |||
| R1-1: CTGAAGGAGTAAGGAACAACC | |||||
| R2-1: TCTAAGAATTTCACCTCTGACTG | |||||
| Blastocystis | 600 | F1: GGGATCCTGATCCTTCCGCAGGTTCACCTAC | 3 | ||
| R1: GGAAGC TTATCTGGTTGATCCTGCCAGTA | |||||
| F2: ATCTGGTTGATCCTGCCAGT | |||||
| R2: GAGCTTTTTAACTGCAACAACG | |||||
| 460 | F1-1: TGCTTTCGCACTTGTTCATC | 3,12 | |||
| F2-1: GATTTATTGTCACTACCTCC | |||||
| R-1: ATCTGGTTGATCCTGCCAGT | |||||
Tabel 1: Primersequenties voor SSU rRNA van Cryptosporidium en Blastocystis.
4. Geneste conventionele PCR-detectie van het ITS-gen Enterocytozoon bieneusi en de Giardia BG-, GDH- en TPI-genen
OPMERKING: Voor deze stap werd Dream Taq Green PCR Mix gebruikt.
| Pathogeen | Verwachte productgrootte (bp) | Primer sequenties (5′-3") | Verwijzingen | ||
| Enterocytozoon bieneusi | 390 | F1: GGTCATAGGGATGAAGAG | 9 | ||
| R1: TTCGAGTTCTTTCGCGCTC | |||||
| F2: GCTCTGAATATCTATGGCT | |||||
| R2: ATCGCCGACGGATCCAAGTG | |||||
| 390 | F1-1: GATGGTCATAGGGATGAAGAGCTT | 2 | |||
| R1-1: TATGCTTAAGTCCAGGGAG | |||||
| F2-1: AGGGATGAAGAGCTTCGGCTCTG | |||||
| R2-1: AGTGATCCTGTATTAGGGATATT | |||||
| Giardia | 511 | BG-F1: AAGCCCGACGACCTCACCCGCAGTGC | 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: GTGGCGCARGGCATGATGCA | |||||
| 530 | TPI-F1: AAATIATGCCTGCTCGTCG | 2,10 | |||
| TPI-R1: CAAACCTTITCCGCAAACC | |||||
| TPI-F2: CCCTTCATCGGIGGTAACTT | |||||
| TPI-R2: GTGGCCACCACICCCGTGCC | |||||
Tabel 2: Primersequenties voor het Enterocytozoon bieneusi ITS-gen en de Giardia BG-, GDH- en TPI-genen.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Muizen Cryptosporidium, Blastocystis SSU rRNA-gen, Enterocytozoon bieneusi ITS-gen en Giardia BG-gen PCR-testresultaten
Alle 95 rectale fecale monsters van muizen werden getest op het ITS-gen van Enterocytozoon bieneusi met behulp van twee sets primers, wat resulteerde in 5 positieve monste...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De Cryptosporidium, Enterocytozoon bieneusi, Blastocystis en Giardia zijn veel voorkomende zoönotische darmparasieten; de eerste twee zijn geclassificeerd als biologische pathogenen van categorie B door de Amerikaanse National Institutes of Health (NIH), en alle vier staan op de lijst van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) als 24 van de belangrijkste door voedsel overgedragen parasieten wereldwijd. Ze kunnen mogelijk mensen en dieren infecteren en h...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Deze studie werd ondersteund door de Jiangsu Provincial Health Commission (subsidienrs. Ym2023024), Yancheng Municipal Medical Research Project (subsidienr. YK2023085), en het Open Fonds van het Key Laboratory of Pathogenic Microbiology for Emerging and Re-emerging Infectious Diseases (Jiangsu Provincial Center for Disease Control and Prevention) (PM202402).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Agarose | Qingke Tech | TSJ001 | |
| Qiaquick gel extractie kit | Qiagen | 28704 | DNA gel extractie kit |
| 100 bp Plus DNA Ladder | TransGen Biotech | BM311 | DNA Ladder |
| 4S Green Plus Nucleïnezuurvlek | BBI | A616696-0500 | DNA vlek |
| 10×TBE Buffer | Solarbio | T1051 | elektroforese buffer |
| Qubit 4.0 | Thermo | https://www.thermofisher.com/in/en/home /industrial/spectroscopy-elemental -isotope-analysis/molecular-spectroscopy/ 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 | Fluorescentie kwantitatief instrument |
| MINI Space 1000 | Tanon | http://en.biotanon.com/PRODUCT/ PRODUCTLIST?ID=3040& TYPE=DETAIL | Gel beeldvorming |
| Fast DNA Stool Mini Kit voor DNA extractie | QIAGEN | 51604 | Nucleïnezuur extractie kit |
| ProFlex Base | Thermo | 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 | Thermo | K1082 | Pcr versterking |
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