(一)用于军团菌鉴定的目的基因
1.军团菌全基因组结构 军团菌全基因组序列长约300多万个碱基,这是一个相当庞大的数字,其中嗜肺军团菌嗜肺亚型(philadelphia 1)全基因组序列3 397 754 bp,G+C38%,编码区89.18%,蛋白编码基因2 953 bp,rRNA操纵子3,tRNA 43,调节基因占总蛋白编码基因的7%。
2.特异性基因片段分析
(1)军团菌属特异性序列。包括:16S rRNA基因、5S rRNA基因、23S rRNA基因序列。
(2)嗜肺军团菌种特异性序列。包括:mip基因、rpoB基因、dotA基因。
(3)非编码基因23S-5S rRNA基因间区域。23S—5S rRNA基因间区域有下列两个特点:①在军团菌属rRNA基因序列高度保守,可以检测军团菌的大部分菌种;②基因间区域从一个物种到另一个物种高度多变。因此,可设计不同的探针区分嗜肺军团菌和其他军团菌种。
(二)分子生物学检测
1.核酸探针技术 核酸探针检测是基于核酸杂交反应的原理,控制反应条件,使探针直接与微生物基因组作用。美国疾病控制中心已将DNA杂交技术作为军团菌分类的一种常规方法。该法灵敏性高,最低可检测出10个cfu/mL。但探针系列复杂、制作困难、重复性差。
2.常规PCR 有4套引物系统,其中两套扩增mip基因,用于检测嗜肺军团菌种特异性,另两套扩增16SrRNA基因和5SrRNA基因,检测军团菌属。用PCR法检测水环境标本中的嗜肺军团菌,可检出最少为18cfu/mL的嗜肺军团菌。
3.PCR探针法 其原理是用PCR扩增靶系列,并结合使用基因探针杂交检测扩增产物,可提高敏感性和特异性,甚至可检出fg水平的核酸。此法的标记有:同位素标记系统、非同位素标记系统、地高辛标记系统。(www.xing528.com)
4.巢式PCR 这种方法是常规PCR的发展和完善,即可一次PCR扩增引物互补于前一次PCR扩增系列的内侧,可提高PCR检测的敏感性和特异性,快速而有效地增强了从水环境中对军团菌的分离。
5.多重PCR 多重PCR是标准PCR的发展和完善。传统PCR技术只能在属或某一种水平上检测和鉴定,而在军团菌检测特别是流行病学调查和传染源追踪时,不仅要检测出军团菌,而且要鉴定出它的种和型,多重PCR能很好地满足这一要求。多重PCR能成为包括早期诊断、病原学分类鉴定、流行病学调查分析、传染源追逐于一体的检测方法。
6.实时定量PCR 实时PCR兼顾定量,扩增发生在封闭的试管内,避免了扩增产品与实验室中的其他实验发生交叉污染。本法可以对医院和其他公共外环境水源的军团菌状况进行监测,同时也有利于临床疑似病例的早期快速检测和鉴别诊断。(三)分子分型
1.随机扩增多态性DNA分析(random amplified poly-morphic DNA,RAPD) RAPD是以随意设计的寡核苷酸片段为非特异性引物,根据扩增产生条带大小数目的差异,分析物种间亲缘关系或是不同种基因间的差异。其他的基因分型方法需要较为特殊的实验条件和仪器设备,随机引物多态性扩增操作相对简便,对实验条件及费用要求不高。
2.扩增片段长度多态性技术(amplified fragment length polymorphism,AFLP) AFLP是20世纪90年代发展起来的一种新的指纹图谱技术,也是目前广泛使用的军团菌分型方法。2002年欧洲军团菌感染工作组对军团菌AFLP分型的操作方法进行了标准化,并重新评估了标准化操作后的AFLP技术,建立了相应的军团菌AFLP分型数据库(http//www.ewgli.org)。AFLP作为第一个相关军团菌传播调查的国际性标准分型的金标准,首次被欧洲军团菌感染工作组采用。AFLP用于军团菌分型重复性好,结果稳定,便于各实验室之间进行比较分析。
3.脉冲场凝胶电泳(pulsed-field gel electrophoresis,PFGE) PFGE是1984年提出的一种分离大分子DNA的方法。目前这项技术已成功地应用在许多不同细菌致病原引起的疾病追踪。PFGE被广泛用于军团菌分子分型和流行病学调查,其分辨率较高,被认为是一种很有效的分型方法。
4.多位点测序分型(multilocus sequence typing,MLST) AFLP分析方法作为国际通用标准被欧洲军团菌感染工作组成员国所广泛采用,此方法本身具有很好的稳定性和鉴别力,但问题是大部分实验室不能在指定的时间里正确鉴定100%的分离菌株,鉴定结果有误显然是数据分析的问题而不是这种方法本身的问题。针对这个问题,根据多位点测序分型,首先建立了以测序为基础的嗜肺军团菌流行病学分型方法,该方法具有简单、快速、辨别力高、方便等特点,有可能成为嗜肺军团菌流行病学分型新的金标准。
5.限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP) RFLP利用特定的限制性内切酶识别基因组DNA的特异序列,并在特定序列处切开DNA,产生不同长度的限制性片段,不同细菌的基因组会产生不同长度和不同数量的限制性酶切片段。
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