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学术文章丨数字PCR助力布鲁氏菌病精准诊断

发布日期:2025-12-19

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近日,内蒙古民族大翟景波教授队于《Frontiers in Veterinary Science》期刊发表重要研究成果。该团队创新性建立基于单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)的布鲁氏菌S2疫苗株感染特异性检测方法,首次构建qPCR与数字PCRdPCR)双重检测体系。临床样本验证数据显示,dPCR方法较qPCR具有更高的检出效率,基于SNPdPCR技术可特异性识别S2疫苗株感染,为布鲁氏菌病的精准诊断提供了新型分子生物学工具。



研究背景


布鲁氏菌病作为全球性人畜共患病,每年全球新增病例超50万例。我国2021年报告病例数达69767例,对公共卫生安全与畜牧业发展构成严重威胁。S2疫苗株在内蒙古地区畜牧防疫中应用广泛,但其高剂量使用可能导致职业暴露感染,且该疫苗株与野生株抗原表位高度相似,传统血清学检测方法(如RBTSAT)无法实现精准鉴别。细菌培养法检测周期长,qPCR依赖标准曲线定量,而dPCR技术在布鲁氏菌检测中的应用尚处于探索阶段,亟需开发新型精准诊断方法。



研究结果


※ 关键靶点:Sugar ABC基因上游SNP位点

通过30株布鲁氏菌基因组比对(含S2疫苗株与29株野生株),发现S2在Sugar ABC基因上游50位碱基存在特征性A/G突变(其他菌株均为G),犹如基因指纹。该位点在S2疫苗株中为A碱基,而野生株如CIT21均为G,序列保守性高达99%


※ 双探针策略:MGB与Affinity Plus精准识别

设计TaqMan-MGBAffinity Plus探针,分别标记FAMS2疫苗株)和VIC(野生株)荧光基团。MGB探针通过minor groove binder增强杂交稳定性,Affinity Plus探针引入锁核酸(LNA)提升特异性。MGB探针针对S2的序列为FAM-ATATAAATGGAAGCCCC(A)CA-MGB,野生株为VIC标记的G碱基变体。


※ 检测技术对比:dPCR灵敏度更优

MGB-SNPq检测限为100 copies/μL,而MGB-SNPdd凭借微液滴分割技术,将检测限降至10 copies/μL,灵敏度提升10倍。


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 特异性验证dPCR实现对野生株及S2疫苗株的100%特异性识别


※ 临床数据:

在50份临床血样检测中,基于MGB-SNPdd探针的PCR检测,精准识别出2例布鲁氏菌S2疫苗阳性样本(FAM+),且内参基因VIC阳性率100%,受试者工作特征曲线(ROC)分析显示,dPCR的曲线下面积(AUC)为0.845,诊断性能优于qPCR,具体数据显示,dPCR对S2疫苗株的检出率是qPCR的2倍。此外,dPCR凭借独特的液滴分割技术,展现出更强的抗抑制剂能力,在复杂临床样本检测中稳定性更高,为布鲁氏菌病的精准诊断提供了更可靠的技术手段。


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总结与讨论


针对布鲁氏菌病血清学检测无法区分S2疫苗株与野生株感染的技术瓶颈,本研究通过靶向Sugar ABC基因上游SNP位点的特异性探针设计,成功构建dPCR双重检测体系。研究证实:

 lMGB-SNPdd探针介导的dPCR技术最低检测限达10 copies/μL,较qPCR灵敏度提升10倍;

◆ 临床样本验证中,dPCR检出率显著高于qPCR,其通过锚定S2疫苗株特有的单核苷酸多态性位点,实现了对野生株、其他疫苗株的100%特异性识别。

基于SNPdPCR诊断方法,突破了传统血清学检测的局限性,为布鲁氏菌病的流行病学监测、疫苗免疫效果评估及临床精准诊断提供了兼具高灵敏度与特异性的新型分子工具。



●关于新羿生物●

新羿生物成立于2015年,位于中关村科技园,是国家高新技术企业、北京市“专精特新”企业,专注于生命科学与分子诊断的自主创新,拥有在仪器、芯片、材料、试剂、软件等领域的高水平研发团队。公司发展迅速,申请国内外专利200余项、授权专利150余项,持续在权威期刊发表学术论文,承担国家级科研基金。公司基于自主知识产权的数字PCR技术,已获得首个及第二个共三项数字PCR仪NMPA III类医疗器械注册证,三项诊断试剂NMPA III类医疗器械注册证,其中感染和实体瘤液体活检领域均为首个数字PCR诊断试剂III类注册证,两次获得中国体外诊断优秀创新产品金奖,荣获中关村国际前沿科技创新大赛总冠军,荣获北京市科学技等奖和发明创业成果奖。公司自主研发的开放式分子POCT一体机及qPCR快检试剂均获NMPA III类医疗器械注册证。公司秉承“创新,让精准触手可及”的理念,发展多指标、高通量、自动化、防污染、成本低的先进技术,致力于成为领先的生命科学和分子诊断企业,服务于生命科学、精准医疗、药物开发及健康管理。

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