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一、研究背景
畜禽疫?。ㄈ绶侵挢i瘟、禽流感、藍耳病等)具有傳播速度快、致死率高、經(jīng)濟損失大等特點,嚴重威脅畜牧業(yè)安全生產(chǎn)與公共衛(wèi)生安全。傳統(tǒng)診斷方法中,病毒分離培養(yǎng)操作復雜、耗時久(2-7天),難以滿足疫情應(yīng)急處置需求;膠體金免疫層析法雖快速簡便,但靈敏度較低,易出現(xiàn)漏檢;實時熒光定量PCR(qPCR)靈敏度與特異性較高,但依賴專業(yè)實驗室與操作人員,設(shè)備成本高,不適用于基層現(xiàn)場檢測。因此,開發(fā)兼具高靈敏度、高特異性與便攜性的快速診斷技術(shù),成為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的熒光計基于先進的生物熒光檢測技術(shù),整合微型光學系統(tǒng)、恒溫擴增模塊與智能數(shù)據(jù)分析模塊,可實現(xiàn)病原體核酸或抗原的快速定量檢測。
二、材料與方法
(一)實驗材料
1、儀器設(shè)備:博清生物熒光計;實時熒光定量PCR儀;膠體金檢測試劑盒;高速冷凍離心機。
2、試劑與樣本:目標病原體標準品;非目標病原體(豬瘟病毒、新城疫病毒等5種);臨床樣本共362份(包括豬血清186份、雞咽拭子124份、豬組織勻漿52份,采集某規(guī)?;B(yǎng)殖場);熒光探針(特異性針對目標病原體基因保守區(qū));恒溫擴增試劑。
(二)檢測原理
博清生物熒光計采用熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù),當特異性熒光探針與目標病原體核酸(或抗原)結(jié)合后,探針構(gòu)象發(fā)生改變,激發(fā)光能量從供體熒光基團轉(zhuǎn)移至受體熒光基團,產(chǎn)生特異性熒光信號。儀器通過微型光學傳感器捕捉熒光強度變化,結(jié)合內(nèi)置標準曲線,實現(xiàn)目標病原體的定量檢測,檢測結(jié)果以“陽性/陰性”及核酸拷貝數(shù)呈現(xiàn)。
(三)實驗方法
1、樣本處理
血清樣本室溫靜置30min后,8000r/min離心5min取上清;組織勻漿樣本按1:5比例加入生理鹽水研磨,10000r/min離心10min取上清;咽拭子樣本置于含3mL PBS緩沖液的離心管中,振蕩10min后取上清。所有樣本均采用核酸提取試劑盒(磁珠法)提取核酸,操作按試劑盒說明書進行。
2、檢測體系優(yōu)化
以ASFV為模型,優(yōu)化熒光探針濃度(0.2-1.0μmol/L)、擴增溫度(60-65℃)、反應(yīng)時間(20-40min)等參數(shù),以熒光信號強度、檢測限為評價指標,確定最佳反應(yīng)條件。
3、性能評價實驗
靈敏度檢測:將目標病原體標準品進行10倍梯度稀釋(10?-10?copies/μL),分別采用博清生物熒光計、qPCR儀、膠體金試劑盒進行檢測,記錄最低檢測限。
特異性檢測:采用優(yōu)化后的檢測體系,對5種非目標病原體及3種目標病原體進行檢測,驗證儀器特異性。
檢測速度對比:統(tǒng)計3種方法從樣本處理到獲得結(jié)果的總時間。
臨床樣本驗證:采用3種方法對362份臨床樣本進行平行檢測,以qPCR檢測結(jié)果為金標準,計算博清生物熒光計的檢測符合率、靈敏度、特異度。
三、結(jié)果與分析
(一)檢測體系優(yōu)化結(jié)果
當熒光探針濃度為0.6μmol/L、擴增溫度為63℃、反應(yīng)時間為30min時,博清生物熒光計對ASFV標準品的熒光信號強度最高,背景噪音最低,確定為最佳反應(yīng)條件。
(二)靈敏度檢測結(jié)果---
博清生物熒光計對ASFV、AIV-H9、PRRSV的最低檢測限均為101copies/μL,qPCR儀檢測限為10?copies/μL,膠體金試劑盒檢測限為103copies/μL。博清生物熒光計靈敏度雖略低于qPCR,但較膠體金方法提升100倍。
(三)特異性檢測結(jié)果---
博清生物熒光計僅對ASFV、AIV-H9、PRRSV產(chǎn)生特異性熒光信號,與豬瘟病毒、新城疫病毒等5種非目標病原體無交叉反應(yīng),特異性達100%,與qPCR檢測結(jié)果一致。
(四)檢測速度對比結(jié)果---
博清生物熒光計單個樣本從處理到出結(jié)果的總時間為35min,其中樣本處理15min、擴增檢測20min;qPCR總時間為90min(樣本處理30min、擴增檢測60min);膠體金總時間為25min,但需手動判讀結(jié)果,主觀性較強。
(五)臨床樣本驗證結(jié)果
362份臨床樣本中,qPCR檢測陽性128份、陰性234份。博清生物熒光計檢測陽性126份、陰性236份,與qPCR檢測結(jié)果的總符合率為98.2%(356/362),靈敏度為98.4%(126/128),特異度為98.3%(230/234),與膠體金方法(符合率91.7%)相比差異具有統(tǒng)計學意義(χ2=18.36,P<0.01)。
四、討論
本研究構(gòu)建的博清生物熒光計畜禽疫病檢測體系,通過優(yōu)化反應(yīng)參數(shù),實現(xiàn)了對ASFV、AIV-H9、PRRSV等常見疫病的快速精準檢測。結(jié)果顯示,該儀器靈敏度較膠體金方法大幅提升,接近qPCR水平,可有效減少漏檢風險;特異性達100%,避免了交叉反應(yīng)導致的誤判,為疫情精準防控提供可靠依據(jù)。
在檢測效率方面,博清生物熒光計將單個樣本檢測周期控制在35min內(nèi),較傳統(tǒng)qPCR縮短60%以上,且無需專業(yè)實驗室環(huán)境,儀器重量僅0.5kg,配備觸摸屏操作界面與藍牙數(shù)據(jù)傳輸功能,適合養(yǎng)殖場現(xiàn)場快速篩查與基層防疫部門移動檢測。此外,該儀器采用一次性反應(yīng)芯片,避免交叉污染,檢測成本僅為qPCR的1/3,符合規(guī)?;B(yǎng)殖與基層防疫的成本控制需求。
與現(xiàn)有研究相比,本研究首次系統(tǒng)驗證了博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的熒光計在多種畜禽疫病診斷中的應(yīng)用性能,覆蓋豬、禽等主要養(yǎng)殖品種,臨床樣本量較大,結(jié)果可靠性更高。但本研究僅針對3種常見疫病,后續(xù)可擴展至牛、羊等畜禽疫病檢測,進一步優(yōu)化多通道檢測模塊,實現(xiàn)多種病原體的同步篩查。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的熒光計憑借高靈敏度、高特異性、快速便捷、成本可控等優(yōu)勢,在畜禽疫病診斷中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。該儀器可有效解決傳統(tǒng)診斷方法在基層應(yīng)用中的痛點,為畜牧業(yè)疫病早發(fā)現(xiàn)、早處置提供技術(shù)支撐,對保障畜牧業(yè)健康發(fā)展與公共衛(wèi)生安全具有重要意義。未來可通過技術(shù)迭代,進一步提升多病原體同步檢測能力,拓展在畜禽疫病流行病學調(diào)查中的應(yīng)用場景。
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