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标题:禽流感病毒检测技术的研究新进展
发布时间:2013-5-9
 
禽流感(AI)是由A型流感病毒引起的一种禽类(家禽和野禽)的感染和/或疾病综合症。禽流感病毒属正黏病毒科流感病毒属,典型病毒粒子为球形,直径80~120nm,有时呈丝状体等形态。至今已发现A型流感病毒的血凝素(HA)有16种,神经氨酸酶(NA)有9种(傅生芳,2005),根据表面糖蛋白HA和NA的抗原性差异可以分为16个HA亚型和9个NA亚型,不同亚型病毒之间可以通过交换某些基因片段发生基因重排,出现具有新的生物学特征的病毒,因此,AIV 最显著的生物学特征之一就是亚型众多。而且,不同亚型或血清型之间无交叉反应性或反应性低,这使得禽流感的诊断监测工作较为困难。禽流感根据AIV致病力的强弱可分为高致病性(HPAIV)和低致病性(LPAIV),前者不仅可以引起家禽死亡,还可以造成人的感染死亡,因此,控制AIV的发生和流行具有重要意义。文章就禽流感近几年的研究,尤其是在病原学检测、免疫分
析方法和分子生物学检测方法的研究进行了综述。
 
1 病原学检测
1.1 病毒的分离鉴定
AIV 在鸡胚中生长良好,将疑似病料经适当处理接种在9~10日龄的鸡胚中,分离培养病毒。若检测出有凝血活性,可进一步确定分型;若无凝血活性,则认为未分离到病毒(赵翠燕等,2003),该方法具有精确、敏感的优点,但操作繁琐,耗时较长,需要1周左右的时间。
 
1.2 电镜技术 
利用电镜技术可以直观准确地鉴别病毒,根据病毒自身的形态、结构等不同特征,能很快做出诊断。检验结果与样品制备技术、收取病料的部位和时间有关,电镜法不能用于亚型及致病性的测定且其受到设备的限制,投入资金较大(刘志杰等,2011)

2 免疫分析技术
2.1 免疫传感技术 
随着生物传感器的飞速发展,出现了生物传感器微阵列、微系统,该技术灵敏度高、响应快,不需要标记,既可定性又可定量,克服了传统检测方法费时、昂贵、标记及操作繁琐等缺点,具有极广泛的发展前景及临床使用价值,成为生物传感器领域的研究热点(姚春艳等,2006)。免疫识别膜的固定化技术是生物传感器制作的核心部分,其固定化技术决定着生物传感器的选择性、灵敏度、稳定性和寿命等主要性能,也决定着生物传感器是否有研究和应用价值。詹爱军等(2009)将石英晶片谐振的高灵敏度与免疫反应的特异性相结合,用蛋白A(SPA)在镀金膜的石英晶体电极偶联抗H9亚型流感病毒的单抗构建传感器探头形成免疫传感器。检测结果表明,该方法具有较好的特异性,不与H5亚型禽流感病毒和新城疫病毒(NDV)反应,检测灵敏度达到20EID50,组成的检测器对相应的流感病毒响应良好,该法与鸡胚病毒分离法检出流感病毒的符合率达到91%。林向华等(2009)以AT切型、基频10MHz的石英晶体为材料,设计四通道芯片微阵列。采用聚乙烯亚胺黏附—戊二醛交联法
将禽流感H5、H9亚型单克隆抗体固定在石英晶体的金膜电极表面制备生物敏感膜,构建可用于同步检测禽流感H5、H9亚型的压电免疫芯片。构建的压电免疫芯片用于检测H5、H9亚型抗原和疑似样品,其各自的响应值与空白对照的噪声值之比均大于2,试验构建的压电免疫芯片可用于禽流感H5、H9亚型的定性检测。
 
2.2 蛋白质芯片技术 
蛋白质芯片技术是一种高通量、高灵敏度、自动化的蛋白质分析技术,在蛋白质组的功能研究、疾病诊断及药物开发中显示出巨
大的应用潜力(Sang等,2008)。石霖等(2009)制备了可以同时鉴别诊断禽流感(AI)、新城疫(ND)2种
禽病血清抗体的可视化蛋白质芯片,将芯片与待检血清杂交后,再与胶体金标记的二抗杂交,银染显色后根据灰度值判定结果,该可视化蛋白质芯片具有很好的特异性,?Z?X暅 并且检测灵敏度是琼脂糖凝胶扩散(AGP)方法的400倍以上。研究结果表明,该方法可用于同步鉴别两种禽病,是一种有效的抗体检测新方法。该技术不仅保留了抗原—抗体反应快速、灵敏和特异性的特点,还可以满足生物样本多指标分析的需要,因此更利于大规模推广应用(Smith等,2006)。
 
2.3 胶体金免疫层析法 
陈洪等(2007)用胶体金颗粒标记H5 亚型禽流感病毒单克隆抗体A(B5C7),用羊抗鼠IgG和H5亚型禽流感病毒单克隆抗体B(3C4)喷涂于硝酸纤维膜质控线和检测线上,研制出H5亚型禽流感病毒抗原金标快速诊断试纸条。用禽流感H
5、H9标准抗原和新城疫标准抗原作为检测抗原对研制的试纸条进行特异性、敏感性和稳定性试验,试验结果表明该方法操作简单、灵敏度高、特异性强、稳定性好,具有良好的应用前景。单抗介导的斑点免疫金渗滤法(DIGFA)是利用A型禽流感单克隆抗体和胶体金标记技术建立的快速检测AIV方法。敏感性高于HA诊断方法,20~30min即可出结果,DIGFA 具有不需试验设备、可用肉眼判定、方法简便、试剂用量少、对人体无害等优点(雷彩侠,2007)。

2.4 荧光抗体试验
免疫荧光技术(immunofluorescenceassay,IFA)是利用被标记上荧光色素的抗原(或抗体)特异性地与抗体(或抗原)结合,在荧光显微镜下呈现一种特异性荧光反应来进行观察的检测方法。最早用于鉴定AIV 的NP和MP抗原,1961年开始用于人类流感的快速诊断。秦爱建等(2003)研制了抗禽流感H5和H9亚型病毒的单克隆抗体,建立了免疫荧光方法检测AIV,可以检测出相应的H5亚型病毒。建立在单克隆抗体基础上的免疫荧光方法具有快速、简便、易行、较敏感等特点,也常用于临床诊断,但出现假阳性的几率较高。
2.5 单克隆抗体技术 
李娜等(2007)利用禽流感H9亚型病毒(AIV-H9)免疫BALB/c小鼠,取其脾细胞与骨髓瘤细胞进行融合,获得了5株特异性抗AIV核蛋白的单克隆抗体细胞株。这5株单克隆抗体能与所有试验的AIV-H9病毒反应,Western
blotting方法鉴定结果表明,单克隆抗体仅识别60ku的蛋白抗原,而不与新城疫病毒、禽网状内皮组织增殖症病毒、传染性法氏囊病毒等反应。初步应用结果显示,以这些单克隆抗体建立的间接免疫荧光试验或ELISA方法可迅速检测出禽流感病毒,这些单克隆抗体在禽流感的预防监测中将发挥重要的作用。
 
2.6 酶联免疫吸附试验技术
酶联免疫吸附试验技术(ELISA)创立于1971年,1974年Jennings等首先用ELISA对注射流感病毒所产生的抗体消长规律进行了检测。ELISA具有较高的敏感性,既可以检测抗体,又可以检测抗原,且结果易于分析,在流感的控制、扑灭和检疫中用途很大。Wu 等(2007)运用表达的核蛋白(NP)建立了禽流感抗体定量间接ELISA检测技术。目前,国内外已经有成熟的禽流感抗原抗体检测试剂盒出售,在AIV流行病学普查及早期诊断上起到了重要的作用。李海燕
等(1999)在禽流感全病毒酶联免疫吸附试验(ELISA)和斑点ELISA研究的基础上,建立了以杆状病毒系统表达的AIV 核蛋白为抗原的禽流感间接酶联免疫吸附试验诊断技术(RNP-ELISA)。此法不仅具有与AIV-ELISA 同样的特异性和敏感性,而且具备了抗原制备工艺简单、生物安全度高、成本价廉、易于生产等优点。
 
2.7 琼脂凝胶扩散试验 
琼脂凝胶扩散试验(agargelimmunodffuon,AGID)是一种定性的检测方法,操作简便,不需要特殊设备,且有较好的特异性和检出率。唐松元等(2007)采用AGP检测珍稀雉类患疑似禽流感病18例,阳性检出率100%,用HA、HI验证试验符合率为100%,从而建立一种简易、快速、准确的诊断方法,为快速检测本病提供可靠依据。
 
2.8 乳胶凝集试验
乳胶凝集试验(LAT)主要用来检测IgM 抗体,其特点敏感性不如经典的HI试验,但由于不需要较高的试验技术和特定的仪器设备,简单、快速,可方便地用于临床诊断和生产实践。喻正军等(2005)以羧化的聚苯乙烯乳胶为载体,采用了共价偶联的技术,经双功能试剂将AIV的HA抗原表达产物和羧基化的乳胶共价偶联起来,对血清中特异性HA抗体进行检测,克服了蛋白质致敏普通乳胶时,致敏抗原量少、不稳定,致敏抗原上的蛋白质容易脱落等缺点。此外,血凝及血凝抑制试验(HA,HI)简单、快速、特异性好,但敏感性较差,主要用于AIV 亚型鉴定和病毒分离鉴定的辅助手段,不能直接检测组织液和分泌液中的病毒,并且需要排除新城疫病毒、腺病毒等的干扰,且不能检出病毒新的HA亚型。神经氨酸酶抑制试验(NIT)主要用于AIV 的表面抗原神经氨酸酶的亚型鉴定,虽不能提供常量法的定量,但却是A型流感病毒的分类和抗体检测的快捷方法,被世界卫生组织推荐用于NA 亚型的分类(Pedersen,2008fs19 )。NIT成本较低且有可重复性,但试验繁琐,不易掌握,易受病毒HA抗体的干扰(任丽伟等,2009)。病毒中和试验(NT)是最敏感且特异的血清学方法,检出率也相当高,虽然它的操作繁琐且耗时,但它高度的特异性是公认的,很多新的检测方法都要以之为标准来进行比较(杨帆,2007)。
 
3 分子生物学技术
3.1 RT-PCR技术 
RT-PCR技术从基因水平检测AIV RNA基因,具有高度敏感性和特异性,大大缩短了对AIV 的检出时间。1986年,Perdue用聚合酶链式反应(PCR)诊断禽流感,从接种鸡胚到获得结果仅需6h,大大缩短了禽流感的诊断时间(廉
慧锋等,2004)。国内学者陈思怀等(2006)针对NP(型诊断)、HA(亚型诊断)基因设计2对引物,从而
对H5、H6、H9亚型AIV 做快速检测。马鸣潇等(2005)针对H5和H9两个亚型,各设计一套特异性的引物,建立了RT-PCR一步法,用于H5和H9亚型的鉴别。谢芝勋等成功建立了快速检测鉴别AIV H5、H7和H9亚型的多重RT-PCR方法,对AIV不同亚型RNA的最低检测量为10pg,不需要对病原体进行分离增殖就可对临床疑似AIV 感染
的样品或环境样品进行直接检测和鉴别,避免了进行AIV分离增殖过程中散毒和传播等风险(庞耀珊等,2005;Chen等,2008)。
 
3.2 生物传感技术 
传感器在流感上的应用最初见于20世纪90年代,生物传感器技术的发展能迅速和具体诊断本病,使临床工作者能迅速确定是否
治疗(Amano等,2005)。时伟杰等(2009)将G4PAMAM 固定在玻碳电极表面,然后通过共价作用固定禽流感病毒探针ssDNA-1,以[Co(phen)3]3+为指示剂,采用示差脉冲伏安法和交流阻抗法对DNA电化学生物传感器进行了表征。研究结果发现,通过与双链dsDNA作用的[Co(phen)3]3+ 的峰电流信号的变化,可以识别和定量检测溶液中互补的禽流感病毒DNA 片段。经过条件优化,该法测定DNA的浓度线性范围为1.3×10-9~6.5×10-8mol/L,最低检测限为9.2×10-10 mol/L。
 
3.3 基因芯片分型技术 
芯片技术是融生物学、物理学、化学、计算机科学和微电子学一体的高度交叉的新技术。将大量的核酸分子以大规模阵列形式排
布在很小的载玻片等载体上,通过与标记的样品进行杂交,检测杂交信号的强弱进而判断样品中被检分子的数量。曹三杰等(2006)制备的NDV-IBVAIV-IBDV诊断基因芯片质量好,可对NDV、IBV、AIV和IBDV 进行诊断检测,具有检测灵敏性好,特异性高和芯片可重复检测的优点。试验对30个临床样品进行初步应用检测,结果表明该诊断基因芯片技术与RT-PCR检测技术检出率基本一致,并具有同步诊断检测多种疫病的优点。Xue等(2008)通过设计AIV 25个特异性引物和1个通用引物,经RT-PCR 或重叠PCR 扩增了这25 个亚型的cDNA,研制出了一种能检测禽流感16个HA和9个NA的DNA芯片。由于基因芯片技术特异、敏感且允许同时扫描成百上千的核苷酸序列,已成为一种具有巨大潜能的禽流感诊断方法。国际上已经有关于基因芯片技术在流感亚型鉴别上应用的报道,直接检测流感病毒的cDNA技术将作为流感病
毒亚型鉴别的一种新途径(王秀荣等,2005)。
 
3.4 核酸依赖的扩增 
核酸依赖的扩增(nucleicacid sequence-based amplification,NASBA)是一种连续、等温、基于恒温反应的核酸扩增技术。该技术使用3种(禽类成肌细胞增多症病毒反转录、核糖核酸H、噬菌体T7核糖核酸聚合酶)和2种特别设计的寡核酸引物。上游引物5′末端包含有噬菌体T7的依赖于DNA的RNA聚合的启动子序列,下游引物的5′末端包含有和钌标电化学发光检测探针(ECL Probe)互补的序列。在扩增步骤中,两个5′端都整合进扩增序列中,从而高效率生产出互补RNA序列的模板。该技术特点是整个扩增过程在恒温条件下进行,不受背景中DNA的干扰,不易发生交叉污染,扩增效率高于PCR,特异性好,不需要特殊(如PCR仪)的控温装置,检测禽流感群特异性毒株(H1、H15)(NASBA-AIV)、H5亚型(NASBAH5)、H7亚型(NASBA-H7)的NASBA/ECL检测
试剂盒,与现行的病毒培养检测方法的灵敏度相当,可以同时检测50个样本,进行大规模检样(刘乐庭,2005)。目前已标准化的有《H5亚型禽流感病毒NASBA检测方法》和《禽流感病毒NASBA检测方
法》。
 
3.5 环介导逆转录等温扩增技术
随着分子生物学的发展和不断对传统核酸扩增技术的改进,Notomi等(2000)首先报道了一种新的核酸扩增技术,
即环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)。该技术利用两对特殊引物和有链置换活性的Bst DNA聚合酶,使反应中在模板两端引物结合处循环出现环状单链结构,在等温条
件下使引物顺利与模板结合并进行链置换扩增反应。谢青梅等(2010)根据HA 基因保守区的序列,设计4条特异性引物进行核酸扩增,扩增后产物加入核酸染色剂SYBR GreenⅠ和4mmol/L Mg2+,结果可视。扩增产物可用特异性内切酶KpnⅠ进行酶切鉴定。用已建立的RT-LAMP技术检测临床样品,检测结果与RT-PCR 方法一致。RTLAMP技术整个检测过程只需1~2h,不需要PCR仪和成像系统,仅需要恒温水浴锅即可完成试验。通过特异性、敏感性试验,验证了建立的RT-LAMP技术可以作为一种操作简单,灵敏性、特异性高的检测H5亚型禽流感病毒的方法。
 
3.6 核酸探针技术 
核酸探针技术是目前生物化学和分子生物学研究应用最广泛的技术之一,是定性和定量检测特异性DNA 或RNA 的有力工具。
黄庚明等(2001)利用PCR技术建立并优化了检测AIV核蛋白片段(NPC)的地高辛标记的cDNA 探针杂交法。该探针有较好的特异性和敏感性,为从分子水平探讨AI的发病机理和临床早期快速诊断提供了新的研究手段。

4结语
目前,禽流感病毒的实验室诊断主要从两方面着手:①针对病原进行诊断;②针对病原产生的特异性抗体进行诊断。由于病原的特异性抗体产生时间较长,有时急性病例的家禽在濒死前还检测不到其特异性抗体。随着核酸扩增技术的出现及其不断改进,这种针对病原核酸的诊断方法具有更为准确、灵敏、特异的特点,完全可用于早期快速诊断目的,并具有其自身独特的优势和广阔的应用前景。
 
现代试验诊断技术向两个方向发展:①配备有高性能技术设备的中央检验,②无需特殊技术和仪器的现场快速检验(point of care test,POCT)(杨继琼,2008)。无疑对AIV 的初步筛选和鉴定可用POCT方法,比如AIV的胶体金诊断试纸条进行,这部分工作可在养殖场或疫情暴发地进行,而对于AIV重大疫情的确诊则要依靠技术设备先进的中
央检验来完成。随着公众对AIV 防制意识的加强和试验诊断及疫苗研制技术的发展,对AIV的早期诊断和及时治疗是有可能实现的。
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