Identification of Salmonella Enterica Serovar Typhi DNA by loop-mediated isothermal amplification with fluorescent detection

A. S. Dolgova; Долгова А. С.; M. А. Kapitonova; Капитонова М. А.; A. V. Shabalina; Шабалина А. В.; A. T. Saitova; Саитова А. Т.; D. E. Polev; Полев Д. Е.; M. A. Makarova; Макарова М. А.; L. A. Kaftyreva; Кафтырева Л. А.; V. G. Dedkov; Дедков В. Г.

doi:10.15789/2220-7619-IOS-17545

Идентификация ДНК Salmonella Enterica Serovar Typhi методом петлевой изотермической амплификации с флюоресцентной детекцией

Авторы: Долгова А.С.¹, Капитонова М.А.¹, Шабалина А.В.¹, Саитова А.Т.¹, Полев Д.Е.¹, Макарова М.А.¹, Кафтырева Л.А.¹, Дедков В.Г.¹
Учреждения:
1. ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Выпуск: Том 14, № 1 (2024)
Страницы: 66-76
Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journal-vniispk.ru/2220-7619/article/view/256767
DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-IOS-17545
ID: 256767

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Введение. Наряду с применяемым для диагностики брюшного тифа методом ПЦР в реальном времени можно использовать метод петлевой изотермической амплификации (LAMP), который позволяет проводить исследование за 30–40 минут. В литературе описано несколько вариантов дизайна такой реакции для детекции Salmonella enterica serovar Typhi. По литературным данным эти праймеры были протестированы на штаммах, характерных для Малайзии и Китая. Мы взяли на себя труд оценить описанные выше варианты праймеров LAMP для выявления штаммов S. Typhi характерных для Российской Федерации и сравнить их чувствительность и специфичность между собой.

Материалы и методы. Проведен сравнительный in silico анализ целевых последовательностей как по открытой базе данных NCBI, так и среди генетических последовательностей коллекционных штаммов ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера. Протестировано несколько наборов праймеров для LAMP амплификации различных участков генома S. Typhi. Апробируемые праймеры амплифицируют фрагменты SalTyp1 — участок гена STY1607, SalTyp2 — участок гена STY2879, SalTyp3 — участок гена STBHUCCB_38510 шаперона PapD.

Результаты. In silico анализ наборов праймеров для LAMP показал, что только набор SalTyp 3, обладает строгой специфичностью в отношении Salmonella enterica serovar Typhi. Для наборов SalTyp 1 и SalTyp 2 показана возможность ложноположительных реакций с некоторыми штаммами E. сoli. Разработана методика детекции ДНК возбудителя брюшного тифа методом LAMP с флюоресцентной детекцией. В качестве молекулярной мишени был выбран фрагмент гена Salmonella enterica serovar Typhi STBHUCCB_38510, амплификация которого осуществлялась шестью специфическими праймерами. Аналитическая чувствительность системы составила 20 копий в реакцию, а время проведения реакции составило 35 минут. Специфичность методики была проверена на ДНК 20 изолятов S. Typhi и 90 штаммов других гетерологичных бактерий 24 разных видов. При этом ложноположительных и ложноотрицательных результатов не выявлено.

Заключение. Разработанная методика может быть применена в клинической практике для лабораторного подтверждения диагноза брюшной тиф, в рамках эпидемиологического мониторинга объектов окружающей среды, а также продуктов питания.

Ключевые слова

Salmonella enterica serovar Typhi, LAMP, молекулярная диагностика, STBHUCCB_38510, изотермическая амплификация, брюшной тиф

Полный текст

к.м.н., зам. директора по научной работе

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Abdullah J., Saffie N., Sjasri F.A., Husin A., Abdul-Rahman Z., Ismail A., Aziah I., Mohamed M. Rapid detection of Salmonella Typhi by loop-mediated isothermal amplification (LAMP) method. Braz. J. Microbiol., 2015, vol. 45, no. 4, pp. 1385–1391. doi: 10.1590/s1517-83822014000400032
Ali A., Haque A., Haque A., Sarwar Y., Mohsin M., Bashir S., Tariq A. Multiplex PCR for differential diagnosis of emerging typhoidal pathogens directly from blood samples. Epidemiol. Infect., 2009, vol. 137, no. 1, pp. 102–107. doi: 10.1017/S0950268808000654
Ali K., Zeynab A., Zahra S., Akbar K., Saeid M. Development of an ultra rapid and simple multiplex polymerase chain reaction technique for detection of Salmonella typhi. Saudi Med. J., 2006, vol. 27., no. 8, pp. 1134–1138.
Ambati S.R., Nath G., Das B.K. Diagnosis of typhoid fever by polymerase chain reaction. Indian J. Pediatr., 2007, vol. 74, no. 10, pp. 909–913. doi: 10.1007/s12098-007-0167-y
Bhutta Z.A. Current concepts in the diagnosis and treatment of typhoid fever. BMJ, 2006, vol. 333, no. 7558, pp. 78–82. doi: 10.1136/bmj.333.7558.78
Crump J.A., Mintz E.D. Global trends in typhoid and paratyphoid fever. Clin. Infect. Dis., 2010, vol. 50, vol. 2, pp. 241–246. doi: 10.1086/649541
Dong B., Galindo C.M., Shin E., Acosta C.J., Page A.L., Wang M., Kim D., Ochiai R.L., Park J., Ali M., Seidlein L.V., Xu Z., Yang J., Clemens J.D. Optimizing typhoid fever case definitions by combining serological tests in a large population study in Hechi City, China. Epidemiol. Infect., 2007, vol. 135, no. 6, pp. 1014–1020. doi: 10.1017/S0950268806007801
Егорова С.А., Кулешов К.В., Кафтырева Л.А., Матвеева З.Н. Чувствительность к антибиотикам, механизмы резистентности и филогенетическая структура популяции S. typhi, выделенных в 2005–2018 гг. в Российской Федерации // Инфекция и иммунитет. 2020. T. 10, № 1. С. 99–110. [Egorova S.A., Kuleshov K.V., Kaftyreva L.A., Matveeva Z.N. The antimicrobial susceptibility, resistance mechanisms and phylogenetic structure of S. typhi isolated in 2005–2018 in the Russian Federation. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2020, vol. 10, no. 1, pp. 99–110. (In Russ.)] doi: 10.15789/10.15789/2220-7619-ASM-1171
Fan F., Du P., Kan B., Yan M. The development and evaluation of a loop-mediated isothermal amplification method for the rapid detection of Salmonella enterica serovar Typhi. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 4: e0124507. doi: 10.1371/journal.pone.0124507
Fan F., Yan M., Du P., Chen C., Kan B. Rapid and sensitive salmonella typhi detection in blood and fecal samples using reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. Foodborne Pathog. Dis., 2015, vol. 12, no. 9, pp. 778–786. doi: 10.1089/fpd.2015.1950
Francois P., Tangomo M., Hibbs J., Bonetti E.J., Boehme C.C., Notomi T., Perkins M.D., Schrenzel J. Robustness of a loop-mediated isothermal amplification reaction for diagnostic applications. FEMS Immunol. Med. Microbiol., 2011, vol. 62, no. 1, pp. 41–48. doi: 10.1111/j.1574-695X.2011.00785.x
Kawano R.L., Leano S.A., Agdamag D.M. Comparison of serological test kits for diagnosis of typhoid fever in the Philippines. J. Clin. Microbiol., 2007, vol. 45, no. 1, pp. 246–247. doi: 10.1128/JCM.01403-06
Levy H., Diallo S., Tennant S.M., Livio S., Sow S.O., Tapia M., Fields P.I., Mikoleit M., Tamboura B., Kotloff K.L., Lagos R., Nataro J.P., Galen J.E., Levine M.M. PCR method to identify Salmonella enterica serovars Typhi, Paratyphi A, and Paratyphi B among Salmonella isolates from the blood of patients with clinical enteric fever. J. Clin. Microbiol., 2008, vol. 46, no. 5, pp. 1861–1866. doi: 10.1128/JCM.00109-08
Mori Y., Kitao M., Tomita N., Notomi T. Real-time turbidimetry of LAMP reaction for quantifying template DNA. J. Biochem. Biophys. Methods., 2004, vol. 59, no. 2, pp. 145–157. doi: 10.1016/j.jbbm.2003.12.005
Murdoch D.R., Woods C.W., Zimmerman M.D., Dull P.M., Belbase R.H., Keenan A.J., Scott R.M., Basnyat B., Archibald L.K., Reller L.B. The etiology of febrile illness in adults presenting to Patan hospital in Kathmandu, Nepal. Am. J. Trop. Med. Hyg., 2004, vol. 70, no. 6, pp. 670–675. doi: 10.4269/ajtmh.2004.70.670
Naheed A., Ram P.K., Brooks W.A., Mintz E.D., Hossain M.A., Parsons M.M., Luby S.P., Breiman R.F. Clinical value of Tubex and Typhidot rapid diagnostic tests for typhoid fever in an urban community clinic in Bangladesh. Diagn. Microbiol. Infect. Dis., 2008, vol. 61, no. 4, pp. 381–386. doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2008.03.018
Nakhla I., El Mohammady H., Mansour A., Klena J.D., Hassan K., Sultan Y., Pastoor R., Abdoel T.H., Smits H. Validation of the Dri-Dot Latex agglutination and IgM lateral flow assays for the diagnosis of typhoid fever in an Egyptian population. Diagn. Microbiol. Infect. Dis., 2011, vol. 70, no. 4, pp. 435–441. doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2011.03.020
Notomi T., Okayama H., Masubuchi H., Yonekawa T., Watanabe K., Amino N., Hase T. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res., 2000, vol. 28, no. 12: E63. doi: 10.1093/nar/28.12.e63
Olsen S.J., Pruckler J., Bibb W., Nguyen T.M., Tran M.T., Nguyen T.M., Sivapalasingam S., Gupta A., Phan T.P., Nguyen T.C., Nguyen V.C., Phung D.C., Mintz E.D. Evaluation of rapid diagnostic tests for typhoid fever. J. Clin. Microbiol., 2004, vol. 42, no. 5, pp. 1885–1889. doi: 10.1128/JCM.42.5.1885-1889.2004
Petit P.L., Wamola I.A. Typhoid fever: a review of its impact and diagnostic problems. East Afr. Med. J., 1994, vol. 71, no. 3, pp. 183–188.
Singh A., Verma H.N., Arora K. Surface plasmon resonance based label-free detection of Salmonella using DNA self assembly. Appl. Biochem. Biotechnol., 2015, vol. 175, no. 3, pp. 1330–1343. doi: 10.1007/s12010-014-1319-y

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рисунок 1. Частичное выравнивание последовательностей целевых участков S. Typhi с гетерологичными фрагментами геномов микроорганизмов других видов, с которыми возможны неспецифические реакции

Скачать (1MB)

Метаданные

3. Рисунок 2. Детекция флюоресцентного сигнала реакции LAMP-РВ на приборе «CFX96 1000 Touch» для определения аналитической чувствительности

Скачать (696KB)

Метаданные

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация