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

详细

Introduction. Real-time PCR may be used along with loop isothermal amplification method (LAMP) allowing to conduct the study in 30–40 minutes to diagnose typhoid fever. Several LAMP assay variations for detecting Salmonella enterica serovar Typhi have been described. The studies report that relevant primers were tested on strains specific for Malaysia and China. We attempted to evaluate the LAMP primers described above for identifying S. Typhi strains specific for the Russian Federation and compare their sensitivity and specificity with each other.

Materials and methods. A comparative in silico analysis of target sequences was carried out both in the open NCBI database and among the genetic sequences of collection strains at the St. Petersburg Pasteur Institute. Several sets of primers for LAMP amplification of various S. Typhi genome regions were tested. The tested primers amplify the following fragments: SalTyp1 — region of the STY1607 gene, SalTyp2 — region of the STY2879 gene, SalTyp3 — region of the STBHUCCB_38510 gene of the PapD chaperone.

Results. In silico analysis of LAMP primers showed that only the SalTyp 3 set has strict specificity for Salmonella enterica serovar Typhi. For the SalTyp 1 and SalTyp 2 an opportunity of false-positive reactions with some E. coli strains was shown. A LAMP method for DNA fluorescent detection of the typhoid fever causative agent was chosen. Assay has been based on a marker gene termed STBHUCCB_38510 and amplification with six specific primers. The detection limit was 20 copies/reaction in reference plasmids and the reaction time lasted for 35 minutes. The specificity of the method was tested on DNA specimens of 20 S. Typhi isolates and 90 strains of other heterologous bacteria from 24 different species. No false positive or false negative results were identified.

Conclusion. The developed method can be used in clinical practice for laboratory confirmation of typhoid fever diagnosis as a part of epidemiological monitoring of environmental objects as well as food products.

作者简介

A. Dolgova

St. Petersburg Pasteur Institute

编辑信件的主要联系方式.
Email: dolgova@pasteurorg.ru

PhD (Biology), Head of Laboratory for Molecular Genetics of Pathogens

俄罗斯联邦, St. Petersburg

M. Kapitonova

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

Junior Researcher, Laboratory for Molecular Genetics of Pathogens

俄罗斯联邦, St. Petersburg

A. Shabalina

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

Junior Researcher, Laboratory for Molecular Genetics of Pathogens

俄罗斯联邦, St. Petersburg

A. Saitova

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

Research Laboratory Assistant, Metagenomic Research Group

俄罗斯联邦, St. Petersburg

D. Polev

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

PhD (Biology), Head of Metagenomic Research Group

俄罗斯联邦, St. Petersburg

M. Makarova

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

DSc (Medicine), Head of Laboratory of Enteric Infections

俄罗斯联邦, St. Petersburg

L. Kaftyreva

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

DSc (Medicine), Leading Researcher, Typhoid Epidemiology Research Group

俄罗斯联邦, St. Petersburg

V. Dedkov

St. Petersburg Pasteur Institute

Email: dolgova@pasteurorg.ru

PhD (Medicine), Deputy Director for Scientific Work

俄罗斯联邦, St. Petersburg

参考

  1. 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
  2. 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
  3. 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.
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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.
  21. 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

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Figure 1. Partial sequence alignment of S. Typhi target regions with heterologous fragments of other microbial species genomes potentially resulting in nonspecific reactions

下载 (1MB)
3. Figure 2. Detection of LAMP-RT fluorescent signal on the “CFX96 1000 Touch” to determine analytical sensitivity

下载 (696KB)

版权所有 © Dolgova A.S., Kapitonova M.А., Shabalina A.V., Saitova A.T., Polev D.E., Makarova M.A., Kaftyreva L.A., Dedkov V.G., 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».