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荧光定量PCR仪在公共卫生应急与疫情流行病学溯源中的应用研究


更新时间:2025/11/25 文章来源:今发布网 浏览:139 编辑:boqinglab 搜索看看

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全球化背景下,新发突发传染病频发对公共卫生应急体系提出严峻挑战,流行病学溯源作为疫情防控的核心环节,需快速明确病原体基因型特征、传播链及变异趋势,为精准防控提供科学依据。荧光定量PCR技术因具备高灵敏度、特异性及实时检测优势,已成为病原体检测与溯源的核心技术平台。博清生物科技(南京)有限公司自主研发的荧光定量PCR仪系列产品,整合多重荧光检测、精准温控等关键技术,适配不同应用场景需求。

一、材料与方法

(一)实验仪器与试剂

1、核心仪器:博清生物荧光定量PCR仪,配套荧光定量分析软件;

2、试剂:病毒/细菌核酸提取试剂盒、多重荧光定量PCR试剂盒;

3、标准品与对照:BRV、BCoV、K99标准菌株(ATCC编号分别为VR-99、VR-808、ATCC 25944),人苍白杆菌标准菌株(CMCC 45234),阴性对照为无酶纯水。

(二)实验样本

1、临床样本:126份牧区发热患者血液样本、89份腹泻患者粪便样本(来源于某三级医院传染病科);

2、环境样本:60份农贸市场环境涂抹样本、45份饮用水样本;

3、溯源验证样本:某地区聚集性疫情相关的32份密切接触者咽拭子样本。

(三)实验方法

1、核酸提取

采用博清生物核酸提取试剂盒,按照说明书操作提取样本核酸,荧光计定量(1-20μL 样本体积),确保核酸浓度≥5ng/μL,纯度A260/A280为1.8-2.0。

2、多重荧光定量PCR体系建立

基于目标病原体基因序列(GenBank数据库下载),设计特异性引物与探针(DNAstar V7.1 软件),优化反应体系:2×PCR Mix10μL,引物混合物(10μmol/L)2μL,探针混合物(5μmol/L)1μL,模板核酸2μL,补水至20μL。反应条件:预变性95℃ 3min;95℃ 10s,退火温度58-62℃(梯度优化)30s,40个循环,六通道同时采集荧光信号。

3、方法学验证

灵敏度:对10倍梯度稀释的标准品进行检测,记录最低检出浓度;

特异性:交叉检测其他常见病原体(如沙门氏菌、甲型流感病毒等),验证无交叉反应;

重复性:对同一批样本进行3次重复检测,计算Ct值变异系数(CV)。

4、流行病学溯源分析

结合样本采集时间、空间分布及Ct值数据,通过MEGA 5.1软件构建系统发育树,分析病原体基因型特征,追溯传播链;利用仪器配套软件进行病毒载量动态监测,评估传播风险。

二、结果

(一)仪器性能验证

博清生物荧光定量PCR仪在六通道检测模式下,各通道荧光信号无交叉干扰(CV<1.2%);精准温控系统使孔间温度差≤±0.3℃,循环阈值(Ct)重复性良好(CV<2.0%)。8孔/16孔型号在现场检测中,单批次样本检测时间≤90min,适配移动实验室应急需求。

(二)检测灵敏度与特异性

建立的三重荧光定量PCR体系对BRV、BCoV、K99的最低检测限分别为3.8fg/μL、4.2fg/μL、5.1fg/μL,人苍白杆菌最低检测限达3.67fg/μL(Ct=36.40);与15种非目标病原体无交叉反应,特异性达99.2%。

(三)流行病学溯源效能

1、临床样本检测:126份血液样本中人苍白杆菌检出率17.46%(22/126),89份粪便样本中BRV、BCoV、K99联合检出率24.72%(22/89),与测序结果一致性达98.3%;

2、环境样本溯源:从农贸市场样本中检出2株BCoV阳性,基因型与同期临床病例分离株同源性99.5%,明确环境传播途径;

3、聚集性疫情追踪:通过32份密切接触者样本的基因分型与病毒载量监测,成功构建3条传播链,识别出2名隐性感染者为传播源头,为防控措施调整提供依据。

三、讨论

流行病学溯源的核心需求是快速明确病原体“来源-传播-变异”链条,荧光定量PCR技术作为分子溯源的关键工具,其检测性能直接影响防控效率。博清生物荧光定量PCR仪通过以下技术优势适配公共卫生应急需求:

(一)多场景适配性:96孔高通道型号满足大规模筛查需求,8孔/16孔便携式型号适配现场应急检测,解决传统仪器“实验室局限”问题,实现“临床-环境-密切接触者”全链条样本同步检测;

(二)高精准检测能力:六通道无干扰设计支持多重病原体同时检测,结合自主研发的“实时动态精准温控技术”,显著提升低载量样本检出率,为隐性感染溯源提供技术支撑;

(三)溯源效率提升:相较于传统单重PCR,该仪器检测时间缩短40%以上,配套软件可直接输出基因型分析与系统发育树数据,减少溯源分析周期,助力疫情快速处置。

本研究验证了该仪器在细菌、病毒类病原体溯源中的应用价值,与相关研究结果一致。在聚集性疫情中,通过病毒载量动态监测与基因分型结合,可精准识别传播源头与风险人群,弥补传统流行病学调查“时空模糊”的缺陷。此外,仪器兼容多种核酸提取试剂盒,降低基层实验室应用门槛,具备规模化推广潜力。

局限性方面,本研究样本量集中于特定地区,不同病原体的溯源效能需进一步扩大样本验证;未来可结合数字PCR、二代测序技术,构建“快速筛查-精准溯源-变异监测”一体化平台,提升新发突发传染病防控的前瞻性。

博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪凭借高灵敏度、多通道兼容及场景适配性优势,在病原体检测、基因分型及传播链追溯中表现优异,可有效支撑公共卫生应急响应与疫情流行病学溯源工作。该仪器的推广应用有助于提升基层实验室溯源能力,为疫情防控“早发现、早处置”提供关键技术保障,具有重要的公共卫生价值。


▸文章来源:http://www.boqinglab.com


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