CN112695134A - 一种新型冠状病毒covid-19核酸检测引物组、探针组及检测试剂盒和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及病毒检测技术领域,尤其是涉及一种新型冠状病毒COVID‑19核酸检测引物组、探针组及检测试剂盒和检测方法,引物组,包括核苷酸序列如下的两对特异性引物对:针对病毒ORF1ab基因片段的特异性引物对:ORF1ab‑F:如SEQ ID NO:1所示;ORF1ab‑R:如SEQ ID NO:2所示;针对病毒N基因片段的特异性引物对:N‑F:如SEQ ID NO:3所示;N‑R:如SEQ ID NO:4所示。本发明的两对特异性引物对分别针对新型冠状病毒的ORF1ab基因和N基因的高度保守区,通过ORF1ab和N基因片段的检测可辅助诊断新型冠状病毒的感染。同时,通过对引物序列的优化,可以提高新型冠状病毒检测的灵敏度,避免假阴性情况的发生,降低漏检率。
Description
技术领域
本发明涉及病毒检测技术领域,尤其是涉及一种新型冠状病毒COVID-19核酸检测引物组、探针组及检测试剂盒和检测方法。
背景技术
新型冠状病毒属于β属冠状病毒,有包膜,颗粒呈圆形或椭圆形,常为多形性,直径60-140nm,其基因组序列是具有29903bp的单链RNA,其基因特征与SARSr-CoV和MERSr-CoV有明显区别。目前研究显示与蝙蝠SARS样冠状病毒(bat-SL-CoVZC45)同源性达85%以上。基于目前的流行病学调查,该病的潜伏期1-14天,多为3-7天,以发热、乏力、干咳为主要表现,少数患者伴有鼻塞、咽痛和腹泻等症状。重症患者多在发病一周后出现呼吸困难和/或低氧血症,严重者快速发展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍等。
新型冠状病毒(COVID-19)作为急性呼吸道传染病已纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,按甲类传染病管理。全球新型冠状病毒感染肺炎疫情形势严峻,确诊和疑似病例数仍在上升,临床诊治压力巨大,且新型冠状病毒可能在较长时间持续存在。为此,发展新型冠状病毒高灵敏性检测体系有利于做好新型冠状病毒防控工作,切实维护人民群众身体健康和生命安全,促进经济社会大局稳定。
从2020年年初,陆续也有新型冠状病毒(COVID-19)的检测引物组报导,例如,公开号为CN111057797A、2020年1月19日申请的、于2020年4月24日公开的新型冠状病毒2019-nCoV实时荧光定量PCR检测引物和探针、试剂盒和方法;又例如公开号为CN111118228A、申请日为2020年3月31日,于2020年5月8日公开的一种用于新型冠状病毒COVID-19核酸检测试剂盒及其使用方法等,但是从临床使用情况来看,精确度不够,容易出现假阳性、假阴性。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中检测精确度仍有待提升、容易出现假阳性、假阴性的问题。
为此,本发明的第一目的:提出一种新型冠状病毒COVID-19核酸检测引物组,包括核苷酸序列如下的两对特异性引物对:
针对病毒ORF1ab基因片段的特异性引物对:
ORF1ab-F:如SEQ ID NO: 1所示,
5′-TTTAGTTCCCTTCCATCATATGCA-3′,
ORF1ab-R:如SEQ ID NO: 2所示,
5′-ATTCAGATTTAGCCACATTCAAAGA-3′;
针对病毒N基因片段的特异性引物对:
N-F:如SEQ ID NO: 3所示,
5′-ATTGCACAATTTGCCCCCAG-3′,
N-R:如SEQ ID NO: 4所示,
5′-CATCCAATTTGATGGCACCTG-3′。
本发明提供的新型冠状病毒COVID-19检测引物组至少具有如下有益效果:
两对特异性引物对分别针对新型冠状病毒的ORF1ab基因和N基因的高度保守区,通过ORF1ab和N基因片段的检测可辅助诊断新型冠状病毒的感染。同时,通过对引物序列的优化,可以提高新型冠状病毒检测的灵敏度,避免假阳性、假阴性情况的发生,且根据标准曲线,能够将低至15copies/mL浓度的阳性样本检测出。
本发明的第二目的是提供了一种与上述新型冠状病毒COVID-1的检测引物组相配合使用的探针组,包括以下探针:
针对病毒ORF1ab基因片段的探针:
ORF1ab-P:如SEQ ID NO: 5所示,
5′-TTTTGCTACTGCTCAAGAAGCTTATGAGC-3′;
针对病毒N基因片段的探针:
N-P:如SEQ ID NO: 6所示,
5′-TTCTTCGGAATGTCGCGCATTG-3′;
作为优选,上述探针的5′端均标记有荧光报告基团,3′端均标记有荧光淬灭基团。
在PCR扩增过程中,当探针完整时,由于荧光淬灭基团靠近荧光报告基团,荧光报告基因发出的荧光被淬灭基团吸收,不发出荧光信号。而在引物延伸时,与模板结合的探针被 Taq酶(5'→3'外切核酸酶活性)切断,荧光报告基团与荧光淬灭基团分离,产生荧光信号,荧光定量PCR仪根据检测到的荧光信号自动绘制出实时扩增曲线,从而实现对新型冠状病毒在核酸水平上的检测。检测结果可选择定性或定量,直接判断是否存在相应的扩增曲线可实现定性检测。根据不同浓度梯度标准品的Ct值绘制相应的标准曲线,以样本的Ct值进行计算可以获得定量结果。另外,基于本领域的一般理解,不同探针的荧光报告基团应不同,以使单管反应时不同基因片段的扩增产生不同波段的荧光信号方便检测。
进一步优选,ORF1ab-P的5′端标记有荧光报告基团FAM,3′端标记有荧光淬灭基团BHQ1;N-P的5′端标记有荧光报告基团HEX,3′端标记有荧光淬灭基团BHQ1。
本发明的第三目的是提供一种新型冠状病毒COVID-19的检测试剂盒,该试剂盒包括上述引物组和上述探针组。
作为优选,检测试剂盒还包括内标引物对和内标探针;
其中,内标引物对的核苷酸序列如下:
RNP-F:如SEQ ID NO: 7所示,
5′- AGATTTGGACCTGCGAGCG-3′,
RNP-R:如SEQ ID NO: 8所示,
5′-GAGCGGCTGTCTCCACAAGT-3′;
内标探针的核苷酸序列如下:
RNP-P:如SEQ ID NO: 9所示,
5′-TTCTGACCTGAAGGCTCTGCGCG-3′。
试剂盒所用内标为人核糖核苷酸酶P(RNase P,RNP),通过内标判断是否取到了合格的患者组织或分泌物标本,对待测样本的采集、运输和提取的整个实验过程进行全称监控,避免检测结果的假阴性。
作为优选,内标探针RNP-P的5′端标记有荧光报告基团,3′端标记有荧光淬灭基团。
内标探针的荧光报告基团同样应采取与前述检测探针的荧光报告基团不同的基团,例如,选择TEXAS RED,同时荧光淬灭基团选择BHQ2,如此,可在TEXAS RED/ROX通道检测荧光。
作为优选,本发明提供的检测试剂盒还包括RT-PCR酶及缓冲液的混合液。
作为优选,本发明提供的检测试剂盒还包括阳性对照品和阴性对照品。阳性对照品应当在扩增过程中能够完全扩增出引物对应的靶向基因片段,例如,可以是灭活的标准毒株、包含该病毒引物探针相应的靶向基因片段(ORFlab基因片段、N基因片段、RNP基因片段)的质粒等。阴性对照品为用于溶解模板RNA的水,例如可以是DEPC水。
作为优选,本发明提供的检测试剂盒还包括核酸提取试剂。通过相应的核酸提取试剂完成对样本中病毒核酸的提取以方便后续扩增检测程序的进行。
本发明的第四目的是提供一种新型冠状病毒COVID-19的检测方法,使用上述的检测试剂盒。
该检测方法包括以下步骤:
1.提取待测样本的总RNA;
2.将样本的总RNA进行反转录,并以之为模板,利用上述的检测引物组和探针组进行扩增;
3.分析扩增产物,根据是否出现扩增曲线,判断待测样本中是否含有新型冠状病毒;
根据本发明的一些实施例的检测方法,PCR扩增反应的程序为50℃,10min;95℃,10s;95℃,5s,60℃,30s,40个循环。
实时荧光RT-PCR方法从核酸的提取到完成检测,全程仅需1小时10分钟左右,而且操作方便,灵敏度高,为疫情的诊断提供了一种快速、有效的实验室检测方法。
两对特异性引物对分别针对新型冠状病毒的ORF1ab基因和N基因的高度保守区,通过ORF1ab和N基因片段的检测可辅助诊断新型冠状病毒的感染。同时,通过对引物序列的优化,可以提高新型冠状病毒检测的灵敏度,避免假阴性情况的发生,降低漏检率。
利用前述试剂盒的上述检测方法可用于新型冠状病毒的辅助诊断,快速获得关于新型冠状病毒爆发的流行病学信息,为新型冠状病毒流行的防控提供可靠的技术支撑,在应对今后未知新型冠状病毒爆发流行方面具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的实施例4种的新型冠状病毒多重PCR检测试剂盒的扩增结果。
图2标准曲线和同一个样品不同稀释浓度的扩增曲线,图2-1是根据图2-2的扩增曲线做的标准曲线,阳性质粒浓度分别为4ug/ml对应拷贝数为1*1010copy/ml,倍比稀释后C1~C7对应1*102~8copy/ml。以Ct<40为阴性的判定标准,研发试剂盒的检测下限是15copy/ml。
图3,阳性样品D原液提取RNA,分别用研发试剂盒,市场随机抽取的试剂盒A(图3-1),试剂盒B(图3-2),试剂盒C(图3-3)检测,扩增条件分别按照试剂盒A,B和C说明书进行扩增,所有试剂盒均检测样品D为阳性,本发明试剂盒Ct值均小于随机抽取的试剂盒,灵敏度更高。
图4-1阳性样品D原液稀释8倍提取RNA做模板,分别用研发试剂盒,市场随机抽取的试剂盒A(图4-1),PCR反应体系和扩增条件为试剂盒A说明书提供的反应条件,研发试剂盒灵敏度最高CT值36.2,视为阳性样本。而试剂盒A的 CT值已经高达38.3,根据试剂盒说明书判定为可疑样本。
图4-2阳性样品D原液稀释倍提取RNA做模板,分别用研发试剂盒(本发明的试剂盒),市场随机抽取的试剂盒B(图4-2),PCR反应体系和扩增条件为试剂盒B说明书提供的反应条件,研发试剂盒灵敏度最高CT值36.4,视为阳性样本。而试剂盒B的 CT值已经超出40,根据试剂盒说明书判定为阴性样本,导致假阴性。
图4-3 阳性样品D原液稀释8倍提取RNA做模板,分别用研发试剂盒,市场随机抽取的试剂盒C(图4-3),PCR反应体系和扩增条件为试剂盒C说明书提供的反应条件,研发试剂盒灵敏度最高CT值38.2,视为可疑样本。而试剂盒C的 CT值已经超出40,根据试剂盒说明书判定为阴性样本,导致假阴性。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种新型冠状病毒的引物组及探针,基于Taqman荧光探针技术,以新型冠状病毒的ORF1ab基因和N基因的高度保守区设计相应的特异性检测引物及Taqman探针,同时,以人RNP作为内标,设计相应的内标引物对和内标探针。具体如下表1所示:
表1.引物和探针信息
验证实施例1的引物组和探针的灵敏度
检测方法如下:
将分别含有ORF1ab基因片段和N基因片段共用一个阳性质粒模板, PCR反应体系、PCR程序如下:
表2.RT-PCR反应液体系
阴性质控为模板,加入5μL到上述反应液体系,在ABI 7500仪器上进行多重荧光PCR扩增反应,扩增反应的程序如下50℃,10min(该步如果和样品同步上机不用去掉,如果仅作阳性质粒扩增可以省略);95℃,10s;95℃,5s,60℃,30s,40个循环。
实施例2
本实施例提供一种新型冠状病毒检测试剂盒,包括RT-PCR酶及缓冲液的混合液、引物及探针混合液、阳性对照品、阴性对照品。
RT-PCR酶及缓冲液的混合液为商品化试剂。
引物及探针混合液为实施例1中的引物和探针;
阳性对照品为以pUC57为质粒载体的新型冠状病毒ORF1ab基因和N基因及内标基因的引物靶向片段的质粒溶液。
阴性对照品为DEPC水。
实施例3
本实施例提供一种新型冠状病毒的检测方法,包括以下步骤:
1.核酸的提取
获取待测样本,灭活处理(56℃加热30min)后按照提取商品化试剂盒的方法进行提取。
待测样本可以是咽拭子、鼻咽拭子、鼻咽分泌物、肺泡灌洗液、痰液、血清和血浆中的任一种。
所提取的核酸可以是RNA和/或DNA。
2.PCR扩增
取出试剂,于室温或冰上融化并振荡混匀,短暂离心。计算反应数N=(样本数+阴性质控+阳性质控+1)*复孔数。按照表3配置RT-PCR反应液体系:
表3.RT-PCR反应液体系
其中,RT-PCR酶及缓冲液的混合液为实施例2中的RT-PCR酶及缓冲液的混合液。
以步骤1提取的RNA为模板,加入5μL到上述反应液体系,在ABI 7500仪器上进行多重荧光PCR扩增反应,扩增反应的程序如下50℃,10min;95℃,10s;95℃,5s,60℃,30s,40个循环。
3.结果判断
设置基线和阈值线,基线一般为3~15个循环,阈值线为刚好超过阴性对照品的最高点。
阳性对照品需满足FAM、HEX、TEXAS RED通道均有明显的S型扩增曲线;阴性对照品需满足无扩增曲线;同时满足上述条件方可对待测样本结果进行分析。
若FAM、HEX通道两个通道均检测到有明显的S型扩增曲线,表明待测样本中含有新型冠状病毒,只有一个通道检测到有明显的S型扩增曲线,需重新检测。
图1是本发明的实施例3的新型冠状病毒多重PCR检测试剂盒的扩增结果。从图中可以看出,FAM、HEX、TEXAS RED通道有明显的S型扩增曲线,表明为人来源的生物样本,且该样本中含有新型冠状病毒。
实施例4
本实施例采用实施例3的检测方法,将同一模板稀释至不同浓度,进行检测,结果扩增曲线如附图2-2所示。并根据扩增曲线绘制出标准曲线如附图2-1所示,结果显示,以Ct<40为判定标准,本发明的试剂盒的检测下限可以达到15copy/ml。
实施例5
对同一阳性样品原液提取RNA,分别用本发明研发的试剂盒,市场随机抽取的试剂盒A,试剂盒B,试剂盒C检测,扩增图如附图3所示。本发明试剂盒Ct值均小于随机抽取的试剂盒,灵敏度更高。
对上述阳性样品原液稀释8倍提取RNA,分别用研发试剂盒,市场随机抽取的试剂盒A(上海捷诺生物科技有限公司,2019新型冠状病毒ORF1a/E/N基因三靶标检测试剂盒,货号GZ-TRM25),试剂盒B(北京卓诚惠生生物科技股份有限公司,新型冠状病毒2019-nCoVORFab/B,7712RC-50T),试剂盒C(上海之江生物科技股份有限公司,新型冠状病毒2019-NcoV核酸检测试剂盒,Z-RR-0479-02-50)检测,PCR 反应体系和反应条件按试剂盒说明说明书操作后,统一采集荧光做数据分析。研发试剂盒灵敏度最高CT值36.2,试剂盒A还能够检测到,CT值已经高达38.3,其它随机抽取的两个试剂盒已经检测不到造成假阴性,扩增图附图4-1至4-3所示。
实施例6
本实施例与CDC公布引物及探针组合作为对照,进行灵敏度比较检测。
表5.两批样本利用不同方法进行检测的结果比较。
从表5可以看出,本项目对ORF1ab基因进行扩增时,其Ct值比CDC推荐探针引物组合要小1.01-1.04,即灵敏度提高为CDC的2.01-2.06倍,对N基因进行扩增时,其Ct值比CDC推荐探针引物组合要小1.32-1.49,即灵敏度提高为CDC的2.50-2.81倍。
实施例7
本实施例与某市售商品化试剂盒(编号A)进行比较,同时检测2个不同样本,按照试剂盒说明书与上机程序进行样本检测扩增。从表4可以看出,本项目对ORF1ab基因进行扩增时,其Ct值比品牌A的Ct值要小1.12-1.28,即灵敏度是品牌A的2.17-2.43倍,对N基因进行扩增时,其Ct值比品牌A的Ct值要小2.20-2.69,即灵敏度是品牌A的4.59-6.45倍。这表明本发明实施例所提供的检测试剂盒检测出的灵敏度比对照组更高,试剂扩增样本效果好。
表4.两批样本的试剂盒横向比较检测结果。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
序列表
<110> 湖州市中心医院
湖州市疾病预防控制中心
<120> 一种新型冠状病毒COVID-19核酸检测引物组、探针组及检测试剂盒和检测方法
<141> 2020-12-02
<160> 9
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(24)
<223> ORF1ab-F
<400> 1
tttagttccc ttccatcata tgca 24
<210> 2
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(25)
<223> ORF1ab-R
<400> 2
attcagattt agccacattc aaaga 25
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(20)
<223> N-F
<400> 3
attgcacaat ttgcccccag 20
<210> 4
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(21)
<223> N-R
<400> 4
catccaattt gatggcacct g 21
<210> 5
<211> 29
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(29)
<223> ORF1ab-P
<400> 5
ttttgctact gctcaagaag cttatgagc 29
<210> 6
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(22)
<223> N-P
<400> 6
ttcttcggaa tgtcgcgcat tg 22
<210> 7
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(19)
<223> RNP-F
<400> 7
agatttggac ctgcgagcg 19
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(20)
<223> RNP-R
<400> 8
gagcggctgt ctccacaagt 20
<210> 9
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<220>
<221> misc_feature
<222> (1)..(23)
<223> RNP-P
<400> 9
ttctgacctg aaggctctgc gcg 23
Claims (10)
1.一种新型冠状病毒COVID-19的检测引物组,其特征在于,包括核苷酸序列如下的两对特异性引物对:
针对病毒ORF1ab基因片段的特异性引物对:
ORF1ab-F:如SEQ ID NO: 1所示,
ORF1ab-R:如SEQ ID NO: 2所示;
针对病毒N基因片段的特异性引物对:
N-F:如SEQ ID NO: 3所示,
N-R:如SEQ ID NO: 4所示。
2.一种新型冠状病毒COVID-19的探针组,其特征在于,所述探针组包括核苷酸序列如下的两条探针:
针对病毒ORF1ab基因片段的探针:
ORF1ab-P:如SEQ ID NO: 5所示;
针对病毒N基因片段的探针:
N-P:如SEQ ID NO: 6所示。
3.根据权利要求2所述的探针组,其特征在于,所述探针的5′端标记有荧光报告基团,3′端标记有荧光淬灭基团。
4.根据权利要求3所述的探针组,其特征在于,ORF1ab-P基因片段的探针的5′端标记有荧光报告基团FAM,3′端标记有荧光淬灭基团BHQ1;N-P基因片段的探针的5′端标记有荧光报告基团HEX,3′端标记有荧光淬灭基团BHQ1。
5.一种新型冠状病毒COVID-19的检测试剂盒,其特征在于,包括检测引物组和探针组,所述检测引物组为权利要求1所述的新型冠状病毒的检测引物组,所述探针组为权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的探针组。
6.根据权利要求5所述的检测试剂盒,其特征在于,还包括内标引物对和内标探针;
其中,内标引物对的核苷酸序列如下:
RNP-F:如SEQ ID NO: 7所示,
RNP-R:如SEQ ID NO: 8所示;
内标探针的核苷酸序列如下:
RNP-P:如SEQ ID NO: 9所示。
7.根据权利要求6所述的检测试剂盒,其特征在于,RNP-P的5′端标记有荧光报告基团,3′端标记有荧光淬灭基团。
8.根据权利要求7所述的检测试剂盒,其特征在于,RNP-P的5′端标记有荧光报告基团TEXAS RED,3′端标记有荧光淬灭基团BHQ2。
9.根据权利要求5所述的检测试剂盒,其特征在于,还包括RT-PCR酶混合液和RT-PCR缓冲液。
10.根据权利要求5所述的检测试剂盒,其特征在于,还包括阳性对照品和阴性对照品。
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