一种基于RPA-CRISPR技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系和试剂盒的制作方法

专利检索2024-11-16  5


本发明属于核酸检测,具体涉及一种基于rpa-crispr技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系和试剂盒。


背景技术:

1、细菌耐药(bacterial antimicrobial resistance,amr)已经成为全球公共卫生领域的重大挑战,多重耐药(multidrug resistance,mdr)、广泛耐药(extensive drugresistance,xdr)、乃至全耐药(pandrug resistance,pdr)细菌的出现和流行给人类健康带来了巨大威胁(aljeldah mm.antimicrobial resistance and its spread is aglobal threat.antibiotics(basel).2022aug;11(8):1082.)。在2019年全球就有约127万例死亡归因于amr,这其中革兰阴性杆菌占2/3,而作为一线治疗多耐革兰阴性杆菌的药物碳青霉烯类抗生素,其耐药率在2019年已占19.13%(243000/1270000),故有效的控制其耐药率和耐药菌株的传播率尤为重要。因此,临床亟需开发可靠且快速的碳青霉烯类耐药(主要耐药机制为多种碳青霉烯酶的产生,且酶型多样,其药物的抗菌活性与酶型也密切相关)的检测方法来应对当前挑战。

2、目前,用于检测碳青霉烯类耐药的方法主要有两个类型:表型检测和基因型检测(caliskan-aydogan o,alocilja ec.a review of carbapenem resistance inenterobacterales and its detection techniques.microorganisms.2023jun;11(6):1491.)。表型检测有临床常规药敏试验(纸片法、mic法),改进的hodge试验,改进的碳青霉烯灭活方法(mcim)和乙二胺四乙酸(edta)改良碳青霉烯灭活试验(ecim),还有一些针对单个酶的检测试验(如硼酸协同试验)等,这些依赖细菌生长的检测方法目前最大的问题在于需要很长时间(长达18-24h),影响患者的治疗进程。另外,现在快速检测酶型的方法,有碳青霉烯酶催化水解产物的水解方法carba np试验和免疫层析技术(胶体金法),但对一些酶型的检测敏感性和特异性都存在问题,如carba np试验对oxa-48(oxacillinasecarbapenemases-48)酶型敏感性低,免疫层析技术也只是针对特定的几种酶型;而同样检测蛋白谱的maldi-tof ms技术由于其设备要求高,操作复杂,缺乏广泛的数据库基础,也难以推广。现阶段商品化的对耐药酶型的基因型检测方法主要是pcr技术(cai z,taoj.multicenter evaluation of the xpert carba-r assay for detection andidentification of carbapenemase genes in sputum specimens.jclinmicrobiol.2020aug;58(9):e00644-20.),其优点是技术成熟、速度快,缺点是因为耐药基因型突变位点较多,所以引物设计的差异对不同酶型的检测敏感性和特异性都影响很大,而且对人员、设备及环境要求也很高。

3、综上所述,针对多基因型且有多突变位点的碳青霉烯类耐药基因,以上这些方法在检测时长、对不同酶型的检测敏感性和特异性以及检测通量上的问题,都是限制其临床应用的关键问题,亟需在检测方法和技术方面做进一步的突破。


技术实现思路

1、解决的技术问题:针对上述技术问题,本发明提供一种基于rpa-crispr技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系和试剂盒,能有效解决现有方法检测时间长、操作复杂和灵敏度差等不足之处。

2、技术方案:第一方面,本发明提供一种基于rpa-crispr技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系,包括用于检测碳青霉烯类耐药基因ndm、imp、vim、kpc、oxa23like、oxa51like、oxa58like和oxa48like的rpa扩增引物组以及crispr系统中识别耐药基因的crrna序列,其中:

3、ndm基因的扩增引物组为:

4、ndm-f的核苷酸序列如seq id no.1所示,

5、seq id no.1:gcaacacagcctgactttcgccgccaatgg

6、ndm-r的核苷酸序列如seq id no.2所示,

7、seq id no.2:tgctggccttggggaacgccgcaccaaacg

8、imp基因的扩增引物组为:

9、imp-f的核苷酸序列如seq id no.3所示,

10、seq id no.3:tattggctagttaaaaataaaattgaagtt

11、imp-r的核苷酸序列如seq id no.4所示,

12、seq id no.4:ggaacaaccagttttgccttaccatatttg

13、vim基因的扩增引物组为:

14、vim-f的核苷酸序列如seq id no.5所示,

15、seq id no.5:ctcattgtccgtgatggtgatgagttgct vim-r的核苷酸序列如seq idno.6所示,

16、seq id no.6:atgaaagtgcgtggagactgcacgcgttac kpc基因的扩增引物组为:

17、kpc-f的核苷酸序列如seq id no.7所示,

18、seq id no.7:cggaaagcttacaaaaactgacactgggctctg kpc-r的核苷酸序列如seqid no.8所示,

19、seq id no.8:ctccgcaggttccggttttgtctccgactg

20、oxa23like基因的扩增引物组为:

21、oxa23like-f的核苷酸序列如seq id no.9所示,

22、seq id no.9:tatggtaatgctctaagccgcgcaaatacag oxa23like-r的核苷酸序列如seq id no.10所示,

23、seq id no.10:ccttttctcgcccttccatttaaatatttc

24、oxa51like基因的扩增引物组为:

25、oxa51like-f的核苷酸序列如seq id no.11所示,

26、seq id no.11:tttatcaagatttagctcgtcgtattggac oxa51like-r的核苷酸序列如seq id no.12所示,

27、seq id no.12:catggattgcacttcatcttggactttt

28、oxa58like基因的扩增引物组为:

29、oxa58like-f的核苷酸序列如seq id no.13所示,

30、seq id no.13:atggcacgcatttagaccgagcaaaaacag oxa58like-r的核苷酸序列如seq id no.14所示,

31、seq id no.14:aactttacttcttgtataggtgtaattgtc

32、oxa48like基因的扩增引物组为:

33、oxa48like-f的核苷酸序列如seq id no.15所示,

34、seq id no.15:gcagcaaggatttaccaataatcttaaacg oxa48like-r的核苷酸序列如seq id no.16所示,

35、seq id no.16:tgtccatcccacttaaagacttggtgttcat识别ndm基因的crrna序列如seq id no.17所示,

36、seq id no.17:

37、uaauuucuacuaaguguagauguggcugccugaucaaggacagc

38、识别imp基因的crrna序列如seq id no.18所示,

39、seq id no.18:

40、uaauuucuacuaaguguagauauaaaacaaccaccgaauaauau

41、识别vim基因的crrna序列如seq id no.19所示,

42、seq id no.19:

43、uaauuucuacuaaguguagaugcaccccacgcuguaucaaucaa

44、识别kpc基因的crrna序列如seq id no.20所示,

45、seq id no.20:

46、uaauuucuacuaaguguagauccuuuagccaaucaacaaacu

47、识别oxa23like基因的crrna序列如seq id no.21所示,

48、seq id no.21:

49、uaauuucuacuaaguguagauaauguagaggcuggcacauauuc识别oxa51like基因的crrna序列如seq id no.22所示,

50、seq id no.22:

51、uaauuucuacuaaguguagaucuuacaagcuagcuaauaaaacg

52、识别oxa58like基因的crrna序列如seq id no.23所示,

53、seq id no.23:

54、uaauuucuacuaaguguagauaauguagaugcaggaauauaagc识别oxa48like基因的crrna序列如seq id no.24所示,

55、seq id no.24:

56、uaauuucuacuaaguguagauaagguagaugcggguaaaaaugc。

57、优选的,所述crispr系统包括crispr/cas12a。

58、第二方面,本发明提供一种用于检测碳青霉烯类耐药基因的试剂盒,包括第一方面所述的扩增引物组和crrna序列。

59、优选的,所述试剂盒还包括荧光探针,其中:

60、有益效果:本发明设计的等温扩增方法,操作简单且扩增时不需要温度的变化,不依赖于大型仪器和场地,简易的恒温装置在30min内就可实现基因的放大,且设计的特异性扩增引物可基本覆盖国内流行基因型,完成了第一次的核酸识别和信号放大来提高检测特异性和敏感性;

61、本发明设计的crispr体系,操作简单且能快速识别目的基因后输出信号,10min完成了第二次的核酸识别和信号放大,且设计的特异性crrna也基本覆盖国内流行基因型,进一步提高检测特异性和敏感性;

62、本发明具有一定的经济效益:快速、易操作、可检测多基因型,可以为临床早期的干预治疗提供数据支撑,推动抗生素的精准化治疗,为临床提高治愈率和减少患者住院周期提供帮助;

63、本发明也有一定的社会效益:为推动临床更快更精准的感染治疗方案的制定提供有力支持,同时减慢细菌耐药率的增长速度,这样又好又快的治疗方案有利于提升患者对医生及医院的信任度,从而增加患者就医的依从性。


技术特征:

1.一种基于rpa-crispr技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系,其特征在于,包括用于检测碳青霉烯类耐药基因ndm、imp、vim、kpc、oxa23like、oxa51like、oxa58like和oxa48like的rpa扩增引物组以及crispr系统中识别耐药基因的crrna序列,其中:

2.根据权利要求1所述的一种基于rpa-crispr技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系,其特征在于:所述crispr系统包括crispr/cas12a。

3.一种用于检测碳青霉烯类耐药基因的试剂盒,其特征在于:包括权利要求1所述的扩增引物组和crrna序列。


技术总结
本发明公开了一种基于RPA‑CRISPR技术检测多种碳青霉烯类耐药基因的检测体系和试剂盒,所述检测体系包括用于检测碳青霉烯类耐药基因NDM、IMP、VIM、KPC、OXA23LIKE、OXA51LIKE、OXA58LIKE和OXA48LIKE的RPA扩增引物组以及CRISPR系统中识别耐药基因的CrRNA序列。本发明方法操作简单且扩增时不需要温度的变化,不依赖于大型仪器和场地,且设计的特异性扩增引物和CrRNA识别序列可基本覆盖国内流行基因型,简易的恒温装置在40min内就可实现基因的放大和信号识别,为临床早期的干预治疗提供数据支撑,推动抗生素的精准化治疗,提高治愈率以及减少患者住院周期。

技术研发人员:何帮顺,邰萍,聂珍琳,蔺昕,熊梦秋,范柏月,尹思洁,刘阳河
受保护的技术使用者:南京市第一医院
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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