Этот протокол представляет собой qRT-PCR-основанный подход для определения нуклеопротеина вируса бешенства (N) номер копии гена в различных анатомических структур мозга крупного рогатого скота с использованием транскрипции в пробирке.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол представляет собой qRT-PCR-основанный подход для определения нуклеопротеина вируса бешенства (N) номер копии гена в различных анатомических структур мозга крупного рогатого скота с использованием транскрипции в пробирке.
Паралитическое бешенство крупного рогатого скота (БНР) является одной из форм вирусного энцефалита, который имеет существенное экономическое значение во всей Латинской Америке, где он представляет собой крупный зоонозный риск. Здесь нашей целью было использовать лабораторный протокол для определения относительного количества копий генома вируса бешенства (RABV) в различных анатомических структурах мозга крупного рогатого скота с использованием количественных обратной транскрипции полимеразной цепной реакции в реальном времени (qRT-PCR). qRT-PCR количественно определяет определенное количество копий генов, присутствующих в образце на основе флуоресценции, испускаемой после усиления, что прямо пропорционально количеству целевой нуклеиновой кислоты, присутствуют в образце. Этот метод выгоден из-за его короткой продолжительности, снижение риска загрязнения, и потенциал для обнаружения вирусных нуклеиновых кислот в различных образцах легче по сравнению с другими методами. Мозг шести бешеных животных был разделен на шесть анатомических структур, а именно рог Аммона, мозжечок, кору, медуллу, понс и таламус. Все мозги были определены как положительные для антигенов RABV на основе прямого теста иммунофлюоресценции. Были также оценены те же анатомические структуры из мозга четырех RABV-отрицательных бычьих коров. РНК извлекается из каждой структуры и используется для qRT-PCR. Был проведен анализ для определения копий генов RABV с использованием транскрибированного в пробирке нуклеопротеина гена. Стандартная кривая, используемая для количественной оценки вирусной РНК, продемонстрировали эффективность 100% и линейность 0,99. Анализ показал, что кора, медулла и таламус были идеальными частями ЦНС для использования в обнаружении RABV, основываясь на наблюдении, что эти структуры обладают самыми высокими уровнями RABV. Специфика теста составила 100%. Все пробы были положительными, ложных срабатываний обнаружено не было. Этот метод может быть использован для обнаружения RABV в образцах, которые содержат низкие уровни RABV во время диагностики BPR.
Бешенство может быть подтверждено до смерти и вскрытия с помощью различных методов, которые позволяют обнаружения вирусных нуклеиновых кислот в головном мозге, коже, моче илислюне 1. Обнаружение нуклеопротеина вируса бешенства(N)ген в основном используется для диагностики бешенства молекулярными тестами. Этот ген также используется для вирусного генотипирования. Бешенство может быть диагностировано у животных, использующих любую часть пораженного мозга; однако, чтобы исключить возможность бешенства, ткани, по крайней мере из двух областей в головном мозге должны быть проверены2. Существует несколько диагностических методов выявления бешенства у животных; однако, прямой тест иммунофлуоресценции остается стандартной эталоннойтехникой 3. Другие тесты включают биологические тесты, которые включают прививку мыши, инфекции в культуре тканей, и полимеразной цепной реакции (ПЦР)4. Все эти методы рекомендованы Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Всемирной организацией по охране здоровья животных (OIE) для диагностики бешенства у людей и животных,соответственно 5.
Методы обнаружения и усиления нуклеиновой кислоты произвели революцию вдиагностике бешенства в последние 6 лет, и эти методы играют важную роль в диагностике бешенства человека. Несколько ПЦР-тесты были оценены в дополнение к обычным тестам для антемы и посмертного бешенства диагнозы 7,8,9,10. Большинство анализов целевой бешенства вирусный ген нуклеопротеина для усиления, который является наиболее высоко сохраниваемой области в вирусномгеноме 1,11. За последние 20 лет были разработаны различные молекулярные анализы для диагностики RABV, и некоторые из этих анализов были использованы для характеристики вируса. Большинство испытаний были направлены на обнаружение сохраненных генов в вирусном геноме, чаще всего с помощью обычных или количественных в режиме реального времени полимеразы цепной реакции (qRT-PCR)анализы 12,13.
ПЦР является высокочувствительным диагностическим методом, который может обнаружить геном данного патогена в тканях, даже если эти ткани разлагаются. Используя ПЦР-подходы, минимальное количество инфекционного агента может быть обнаружено в клиническом образце путем селективного и повторяющегося усиления нуклеотидной последовательностиДНК 14. qRT-PCR, который включает флуоресцентные зонды (например, TaqMan) или ДНК связывающие красители (например, SYBR Green) был использован в испытаниях для диагностики RABV как анте- и после- mortem с высокой чувствительностью; однако такой подход требует специального оборудования. Для преодоления этого ограничения было предложено использовать обратное транскрипционные циклы при посредничестве изотермального усиления (RT-LAMP) на основе его низкой стоимости, простоты и желательных характеристик для обнаружения RABV. Этот анализ особенно важен, поскольку он может быть использован в развивающихся странах15.
qRT-PCR основан на обнаружении и количественной оценке молекулы, где увеличение флуоресцентного сигнала напрямую пропорционально количеству продукта ПЦР в одной реакции. По мере увеличения количества копий цели нуклеиновой кислоты увеличивается и флуоресценция. Неспецифические интеркалирующие красители, такие как SYBR Green DNA-binding dye или последовательность конкретных олигонуклеотидных зондов, несущих флюорофор и утоливание, обычно используются для обеспечения флуоресцентного считывания в qRT-PCR. Этот анализ предлагает преимущества по сравнению с обычными RT-PCR, которые включают в себя более короткое время испытаний (2-4 ч), снижение риска загрязнения из-за закрытой трубки системы (отсутствие пост-PCR манипуляции усиленных продуктов), а также возможность обнаружения различныхцелей одновременно 16. qRT-PCR может быть использован для диагностики бешенства до смерти от слюны и других образцов. Этот анализ также может быть использован в качестве универсального теста в режиме реального времени для обнаружения различных видов лиссавирусов или линий RABV15. В этом комбо RT-PCR подход, две реакции используются. Первый обнаруживает различные генетические линажи RABV, а второй обнаруживает виды лиссавирусов. Оба шага включают анализы qRT-PCR, где первый использует гибридизационые зонды, а второй использует красители15. Из-за большого количества тестов, которые продемонстрировали успешное молекулярное обнаружение RABV с помощью этой техники, текущее наземное руководство МЕА (2018) рекомендует использовать ПЦР для молекулярного обнаружения RABV17.
Мексика является страной со значительным потенциалом животноводства. Государства с самым высоким животноводством содержат как влажные тропические регионы, так и сухие регионы, которые находятся под угрозой вспышек бешенства из-за присутствия летучей мыши-вампира Desmodus rotundus, основного передатчика бешенства. Поэтому необходимо разработать больше инструментов для профилактики и борьбы с паралитической бешенством крупного рогатого скота (БНР) в Мехико. Основываясь на этом, целью данного исследования было использование количественных qRT-PCR для определения количества вирусных частиц в различных анатомических структурах мозга крупного рогатого скота после смерти от бешенства инфекции.
Шесть мозгов, полученных из RABV-положительных бычьих лоз, были пожертвованы внешней лабораторией для использования в разработке описанного ниже протокола qRT-PCR. Образцы структуры мозга крупного рогатого скота были холодной цепью, транспортируется в лабораторию INIFAP CENID-MA BSL-2 и хранится при -80 градусов по Цельсию до использования. Мозги были получены от животных из штатов Кампече, юкатан и Керетаро. До получения, различные структуры были вскрыты из мозга. Эти структуры включали рога Аммона, мозжечок, кору, медуллу, понс италамус 18,19. Генетический материал был извлечен, как описано ниже. Диагноз RABV был подтвержден с использованием прямых флуоресцентных антител (DFA)20. В качестве положительного контроля были использованы мозги мышей, которые были привиты RABV21. Кроме того, четыре RABV-отрицательных мозга крупного рогатого скота (как это определено DFA) были использованы в качестве отрицательного контроля.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Это исследование было одобрено и проведено в строгом соответствии с рекомендациями по использованию животных, предоставленными Институциональным комитетом по уходу за животными и использованию (IACUC) Национального комитета по защите животных (CENID-MA).
1. Образцы
2. Прямые флуоресцентные антитела (DFAs) для подтверждения бешенства
ПРИМЕЧАНИЕ: Обнаружение антигена бешенства DFA является качественным методом для определения наличия нуклеопротеина бешенства с использованием флуоресксеин помеченных антител. Тест был проведен с использованием протокола, предоставленного Дин и др. (1966)20, как описано ниже.
3. Создание положительного контроля для RT-PCR
4. Добыча РНК
ПРИМЕЧАНИЕ: Всего РНК была извлечена непосредственно из крупного рогатого скота мозга с использованием метода органической экстракции в соответствии со следующим протоколом.
5. синтез кДНК и ПЦР
6. Транскрипция in vitro
ПРИМЕЧАНИЕ: Транскрипция in vitro генерирует мРНК целевого гена. Используйте грунтовку, которая усиливает полный ген RABV N и тот, который используется в качестве положительного контроля для анализа qRT-PCR. Эти грунтовки предназначены для усиления полного гена RABV N и добавления промоутера, который распознает полимеразу T7 (TAATACGACTCACTATAG).
7. Обратная транскрипционная цепная реакция полимеразы в режиме реального времени (qRT-PCR)
8. Кривая калибровки или стандартная кривая
9. qRT-PCR биологических образцов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты DFA показали 100%, 100%, 83,3%, 66% и 50% положительность RABV в коре головного мозга, таламусе, медулле, понах и рогах соответственно. Эти результаты подтвердили предыдущие результаты, и по крайней мере три структуры, расчлененные из каждого мозга, были положительными для RABV. Представитель положительного Окрашивания DAF показан на рисунке 1.
На рисунке 2 показано усиление фрагмента гена RABV N (шаг 5.5) с праймерами, о к...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Предыдущие исследования показали, что DFA может обнаружить RABV только в течение семи дней после того, как образец хранится при комнатной температуре (21 градус по Цельсию)14. В отличие от этого, эта работа показала, что чувствительность RT-PCR начинает снижаться после того, как образцы подверглись воздействию комнатной температуры в течение 12 дней. Таким образом, геном RABV может быть обнаружен qRT-PCR в образцах, подверженных комнатной температуре до 23 дней. Это свидетельствует о том, что чувс...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, чтобы заявить.
Эта работа была поддержана Национальным институтом сельскохозяйственных, лесных и животноводческих исследований (INIFAP). Мы благодарим Джерзайна Фраустро Esquivel за его сотрудничество в разработке видео, связанного с этим документом.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Хлороформ | SIGMA | C7559 | Способствует восстановлению водной фазы ПЦР, которые были покрыты минеральным маслом. |
| ДНК Чистый и Концентратор-500 | Zimo | D4031 | ДНК Clean & Концентратор-500 (ДКК-500) предназначен для быстрой, широкоформатной очистки и концентрирования до 500 микро; г высококачественной ДНК из образцов, включая крупномасштабные эндонуклеазные расщепления рестриктаз и нечистые препараты ДНК. |
| Этанол | Amresco | 193-500 | Очистка нуклеиновых кислот |
| FastStart High Fidelity PCR System kit, dNTPack | Roche | 3553400001 | Высокоточный фермент для амплификации продуктов ПЦР избегание случайных изменений оснований |
| GelDoc XR | BioRad | XR+ | Анализирует более крупные белки и ДНК-гели |
| GelRed | Biotium | 41003 | Новое поколение гелевых красителей на основе нуклеиновых кислот, они обладают новыми химическими свойствами, разработанными для минимизации вероятности взаимодействия красителей с нуклеиновыми кислотами в живых клетках. |
| iCycler Thermal Cycler Gradient | BioRad | 582BR | Температура может контролироваться и контролироваться с помощью алгоритма прибора, зонда в образце или режима блока образца |
| iTaq Universal Probes One-Step Kit | BioRad | 1725141 | Реакционная смесь для проведения ПЦР-реакций в режиме реального времени с использованием гибридизационных зондов типа TaqMan |
| Изопропиловый спирт | Amresco | 0918-500 | Осаждение нуклеиновых кислот |
| Набор для экстракции геля QIAquick | Qiagen | 28706 | Наборы QIAquick содержат сборку из силикатной мембраны для связывания ДНК в буфере с высоким содержанием солей и элюирования буфером с низким содержанием солей или водой. Процедура очистки удаляет праймеры, нуклеотиды, ферменты, минеральное масло, соли, агарозу, бромид этидия и другие примеси из образцов ДНК |
| M-MLV Reverse Transcriptase | Invitrogen | 28025-021 | Moloney Mouse Leukemia Virus Reverse Transcriptase (M-MLV RT) использует одноцепочечную РНК или ДНК в присутствии праймера для синтеза комплементарной цепи ДНК |
| NanoDrop 2000 | Thermo-Scientific | ND2000 | Микрообъемный спектрофотометр |
| Олиго(dT)18 праймер | Invitrogen | SO132 | Олиго(dT)18 праймер представляет собой синтетический одноцепочечный 18-мерный олигонуклеотид с 5'- и 3'-гидроксильными концами. |
| РибоMAX Large Scale RNA Production Systems kit SP6 и T7 | Promega | P1300 | Реакции транскрипции in vitro используются для синтеза микрограммовых количеств РНК-зондов из рекомбинантных матриц ДНК. Большинство транскрипционных реакций, предназначенных для получения РНК-зондов, оптимизированы для максимального включения радиоактивно меченых рибонуклеотидов, а не для производства большого количества РНК-полимеразы |
| Taq DNA | Invitrogen | #EP0402 | Taq DNA Polymerаза является высокотермостабильной ДНК-полимеразой термофильной бактерии Thermus aquaticus. Фермент катализирует 5' и 3' синтез ДНК |
| Реагент TRIzol | Invitrogen | 15596026 | Реагент TRIzol представляет собой комплексный, готовый к использованию реагент, предназначенный для выделения высококачественной общей РНК или одновременного выделения РНК, ДНК и белков из различных биологических образцов. |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.