多响应曲面优化-毛细管电泳-激光诱导荧光快速检测食源性致病菌

建立了食品中常见致病菌: 沙门菌的invA基因、大肠杆菌O157∶H7的rfbO157基因、志贺菌的ipaH基因及副溶血性弧菌Vpara(16S-23S rDNA IGS)基因的多重PCR产物-毛细管电泳快速检测方法. 根据沙门菌、大肠杆菌O157∶H7、志贺菌及副溶血性弧菌的特异性基因保守序列设计出多重PCR引物, 优化PCR 扩增反应体系. 采用多响应曲面法优化毛细管电泳的分离条件, 以含有DNA荧光染料SYBR Green Ⅰ的1.0％甲基纤维素为筛分介质, 通过毛细管电泳-激光诱导荧光同时检测4种常见致病菌的PCR 扩增产物. 在优化的多重PCR反应体系和毛细管筛分电泳条件下, 此方法可以同时检测出沙门菌的invA基因、大肠杆菌O157∶H7的rfbO157基因、志贺菌的ipaH基因及副溶血性弧菌Vpara(16S-23S rDNA IGS)基因的多重PCR扩增产物, 25 min内即可完成检测. 迁移时间的日内相对标准偏差为0.92%~1.58%. 通过多响应曲面的优化, 有效改善了毛细管电泳对DNA分子的分离能力.     

微流控芯片-激光诱导荧光快速检测4种食源性致病菌

建立了食品中4种常见食源性致病菌的微流控芯片快速检测方法。根据副溶血弧菌的Vpara(16S-23S rDNA IGS)基因、沙门菌的invA基因、大肠杆菌O157:H7的rfbO157基因和志贺菌的ipaH基因序列设计了4对特异性引物,对上述致病菌进行四重PCR扩增,采用微流控芯片-激光诱导荧光检测食品中4种常见致病菌的多重PCR扩增产物。优化了多重PCR扩增和微流控芯片电泳分离的实验条件。当芯片电泳的筛分介质HPMC-50浓度为2.2%、溴乙锭(EB)含量为3.75μmol/L、电场强度为120 V/cm时,pUC Mix DNAMarker-8和待测致病菌的多重PCR扩增产物可以实现基线分离,600 s内即可完成上述4种致病菌的同时检测,迁移时间的日内相对标准偏差为0.74%~2.09%。本方法能够检出1×102cfu/mL的副溶血弧菌、沙门菌、大肠杆菌O157:H7和志贺菌。方法特异性高,所设计的引物在10种非目的菌株体系中均未见扩增的片段。将本法应用于食品中上述致病菌的测定,获得了满意的结果,为常见食源性致病菌的快速检测提供了一种新的可靠分析手段,对保障食品安全具有重要的现实意义。     

食品中沙门菌和单增李斯特菌的多重PCR-芯片电泳快速检测

建立了食品中沙门菌和单增李斯特菌的多重PCR-芯片电泳快速检测方法。根据沙门菌和单增李斯特菌的特征基因合成2对特异性引物,优化聚合酶链反应(PCR)体系,采用芯片毛细管电泳快速检测食品中上述2种致病菌的多重PCR扩增产物。在优化的实验条件下,6 min内即可完成沙门菌和单增李斯特菌的同时检测;迁移时间的日内精密度为0.20%～1.7%,日间精密度3.7%～4.5%。     

转基因玉米的多重PCR-毛细管电泳-激光诱导荧光检测方法研究

采用三重PCR反应, 同时扩增CaMV 35S启动子、 hsp70 intron1和CryIA(b)基因之间序列以及Invertase基因, 扩增产物用无胶筛分毛细管电泳-激光诱导荧光检测, 从而建立了多重PCR-毛细管电泳-激光诱导荧光快速检测转基因玉米的新方法. 对影响多重PCR扩增和毛细管电泳的因素进行了优化. 在优化的条件下, 本方法可以同时检测转基因玉米样品中3种外源基因. 经序列测试证实, 三重PCR 扩增产物的序列与原基因完全一致, 表明扩增结果可靠. 该方法能检出0.05% MON810转基因玉米成分, 远低于欧盟对转基因食品规定标识的质量分数阈值(1％). 该方法对玉米及其制品的检测结果与实时荧光PCR方法的检测结果一致, 与传统的琼脂糖凝胶电泳法相比, 具有特异性高\, 快速及灵敏等优点, 适用于玉米中转基因成分以及转基因玉米MON810品系的快速筛选、 鉴定和检测, 能满足我国实施转基因食品标签法规的要求.     

响应曲面优化-毛细管电泳-激光诱导荧光快速检测粪便中诺如病毒

建立了粪便中诺如病毒逆转录PCR-毛细管电泳-激光诱导荧光快速检测方法。根据诺如病毒核酸保守序列选择引物,扩增出特异的PCR产物;采用响应曲面法进行毛细管电泳条件优化,以含有DNA荧光染料SYBR Gold的0.5%甲基纤维素为筛分介质,通过激光诱导荧光法检测诺如病毒的PCR产物。在优化的毛细管电泳条件下,9 min内可完成诺如病毒PCR产物的检测。扩增产物测序后,与基因库中诺如病毒的序列进行同源性比对,一致性达99%。迁移时间的日内和日间相对标准偏差分别为1.1%~1.3%和1.8%~2.6%,已用于粪便中诺如病毒的快速检测。     

基于毛细管电泳的环介导恒温扩增技术检测方法研究

以大肠杆菌(E.coli)为对象,采用环介导恒温扩增技术(LAMP)对其扩增,在实验室自制的毛细管电泳-诱导荧光平台上建立了LAMP产物的检测新方法。引物F3,B3,FIP,BIP扩增的E.coli LAMP产物大小为240 bp。优化的毛细管电泳条件为:毛细管有效长度/总长度(10 cm/15 cm),筛分介质溶液为0.5%羟乙基纤维素(1 300 K),电场强度(100 V/cm),进样条件(100 V/cm,1.0 s)。毛细管电泳时,DNA长度在100~500 bp范围内与其迁移时间呈线性关系,相关系数为0.996。在相同毛细管电泳条件下对E.coli LAMP产物进行分析,并利用这种线性关系在电泳图中对E.coli LAMP产物与假阳性产物做区分,结果表明,毛细管电泳技术不仅可在15 min内实现LAMP产物及附加产物的快速检测,而且可快速区分LAMP阳性及假阳性实验产物。采用建立的毛细管电泳快速检测LAMP产物的方法,对AB0174 E.coli基因实施了LAMP,结果表明该方法适合DNA LAMP产物的快速检测。     

毛细管电泳技术快速检测牙周病原菌

建立了毛细管电泳快速检测牙龈卟啉单胞菌(P.g)、齿垢密螺旋体(T.d)、福赛斯坦纳菌(T.f)3种牙周病病原菌种的方法。紫外分光光度法表明,采用无菌吸潮纸尖及PBS缓冲液可以实现牙周病原菌的快速有效提取。对提取的牙周病病原菌种做多聚酶链式反应(PCR)与多重PCR反应,最后以20 cm长,75μm内径的石英毛细管作为分离通道,分离电压4000 V,1.2%羟乙基纤维素(HEC,250 K)为筛分介质,牙周病病原菌菌种P.g,T.d,T.f PCR及多重PCR产物12 min内得到较好分离。结果表明,毛细管电泳与PCR技术相结合,可以实现牙周病原菌种快速鉴定,且检测限低至4.80×10-11ng/μL。方法已用于牙周病原菌菌种的快速检测。     

毛细管电泳-限制性片段长度多态性分析检测胃癌H-ras基因点突变

建立一种毛细管电泳快速高效检测限制性内切酶酶切产物的方法, 使其更好地用于基因诊断. 以甲基纤维素(Methyl cellulose, MC)为筛分介质, 用pUC19 DNA/Msp I (Hpa II) Marker标准DNA片段为实验对象, 通过考察筛分介质的浓度、pH值、毛细管的温度和运行电压优化出分离小于600 bp的双链DNA片段的最适条件, 并将此方法应用于临床59例胃癌患者肿瘤组织H-ras基因12位密码子点突变情况的检测. MC是一种良好的筛分介质, 运用其进行毛细管电泳对于遗传性疾病的诊断将更加快速、准确、简便、灵敏.     

毛细管电泳-激光诱导荧光鞘流检测系统优化研究及在基因分析中的应用

对自组装的毛细管电泳 激光诱导荧光鞘流检测装置进行了系统的优化。探讨了鞘流速度、激光功率和检测的位置对检测信号的影响以及鞘流速度与峰面积和理论塔板数的关系。在优化的条件下 ,对荧光素检测的线性范围为 1× 1 0 - 8～1× 1 0 - 1 0 mol L;检出限为 7.5×1 0 - 1 1 mol L(S N =3 )。使用聚N ,N 二甲基丙烯酰胺 (PDMA)为双功能非胶筛分介质 ,将毛细管电泳 激光诱导荧光鞘流检测系统成功地用于DNA片段及基因PCR扩增产物分离检测。     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7的特异性标记;同时以核酸染料SYBR Green Ⅰ对细菌进行染色,将细菌和纳米颗粒团聚体区分开,实现了对大肠杆菌O157:H7的双色标记,并通过激光共聚焦显微镜进行免分离的荧光成像检测.结果表明,该方法可用于缓冲溶液体系和混合细菌样品中目标大肠杆菌O157:H7的特异性检测,在仅含5％目标菌的混合样品中仍能观察到具有明显黄色荧光的大肠杆菌O157:H7,且整个检测步骤包括样品预处理可在3h内完成.该方法则具有较好的灵敏度,可检出2.6×103 Cell/mL的目标细菌样品.若采用针对其它病原菌细胞壁抗原的特异性抗体,则有望发展成为一种通用技术用于多种病原菌的快速和灵敏检测.     

Genotyping of exons 1 to 20 in Duchenne muscular dystrophy by universal multiplex PCR and short‐end capillary electrophoresis

One rapid CE method was established to diagnose Duchenne muscular dystrophy (DMD). DMD is a severe recessive inherited disorder frequently caused by gene deletions. Among them, exons 1–20 account for nearly 30% of occurrences. In this study, the universal multiplex PCR was used to enhance the fluorescently labeling efficiency, which was performed only by one universal fluorescent primer. After PCR, a short‐end injection CE (short‐end CE) speeded up the genotyping of the DMD gene. This method involved no extra purification, and was completed within 9 min. The CE conditions contained a polymer solution of 1.5% hydroxylethylcellulose in 1× TBE buffer at 6 kV for separation. This method was applied to test six DMD patients and one healthy male person. The results showed good agreement with those of multiplex ligation‐dependent probe amplification. This method can be applied for clinical diagnosis of DMD disease. Accurate diagnosis of the DMD gene is the best way to prevent the disease.     

Simultaneous detection of single nucleotide polymorphisms and copy number variations in the CYP2D6 gene by multiplex polymerase chain reaction combined with capillary electrophoresis

CYP2D6 (cytochrome P450 2D6) is one of the most important enzymes involved in drug metabolism, and CYP2D6 gene variants may cause toxic effects of therapeutic drugs or treatment failure. In this research, a rapid and simple method for genotyping the most common mutant alleles in the Asian population (CYP2D6*1/*1, CYP2D6*1/*10, CYP2D6*10/*10, CYP2D6*1/*5, CYP2D6*5/*10, and CYP2D6*5/*5) was developed by allele-specific polymerase chain reaction (AS-PCR) combined with capillary electrophoresis (CE). We designed a second mismatch nucleotide next to the single nucleotide polymorphism (SNP) site in allele-specific primers to increase the difference in PCR amplification. Besides, we established simulation equations to predict the CYP2D6 genotypes by analyzing the DNA patterns in the CE chromatograms. The multiplex PCR combined with CE method was applied to test 50 patients, and all of the test results were compared with the DNA sequencing method, long-PCR method and real-time PCR method. The correlation of the analytical results between the proposed method and other methods were higher than 90%, and the proposed method is superior to other methods for being able to simultaneous detection of SNPs and copy number variations (CNV). Furthermore, we compared the plasma concentration of aripiprazole (a CYP2D6 substrate) and its major metabolites with the genotype of 25 patients. The results demonstrate the proposed genotyping method is effective for estimating the activity of the CYP2D6 enzyme and shows potential for application in personalized medicine. Similar approach can be applied to simultaneous detection of SNPs and CNVs of other genes.     

结直肠癌组织中K-ras基因突变的毛细管电泳检测

通过对PCR扩增的76例结直肠癌组织及癌旁正常组织DNA基因组共152个样本纯化变性后,采用毛细管电泳-激光诱导荧光检测(CE-LIF)结合单链构象多态性(SSCP)分析方法检测了人结直肠癌组织及癌旁正常组织中K-ras基因第12/13位密码子突变。所检测的76例结直肠癌患者中有30例患者存在基因突变,并对异常片段进行测序验证,测序证实以碱基G→A点突变为主。结果表明所建立的CE-LIF技术结合SSCP分析检测K-ras基因突变的方法高效、快速、灵敏、准确,适合于临床上大样本结直肠癌中K-ras基因突变分析,对选择抗结直肠癌药物有一定的指导作用。     

毛细管电泳技术在疾病预防控制领域的应用、发展与挑战

自1989年出现商品化的仪器以来,毛细管电泳（CE）技术在多个应用领域都取得了长足的进步与发展,重复性和准确性方面也有很大提升。能力验证样品分析的满意结果也显示了CE具备法规要求的准确定量能力。在疾病预防控制领域（简称"疾控"）CE也展现出很多独具特色的应用,成为不可或缺的技术之一。在聚合酶链式反应产物分析、核酸序列测定、DNA变异和分型分析、食源性致病微生物分析及疫苗分析等工作中CE发挥了重要作用。应对突发疫情或公共卫生事件如食物中毒时,除了通过非靶标分析尽快锁定目标物外,还需要对大量样品做出快速而准确的分析,高通量和高灵敏的CE就十分适合解决这一问题。在公共卫生理化检验以确保食品、保健食品、特殊医学用途食品、化妆品和消毒产品等的安全中,CE也发挥了不可或缺的作用。作为一种使用较少危险化学品的环境友好方法,在需要按照标准或规范进行的疾控实验室常规检测中,CE仍受制于标准方法的缺失,未能发挥其应有的作用。但简单、快速、经济、耐用、高效的CE分离一旦与高灵敏通用检测器联用,必将更加从容地应对疾控领域中的各种挑战,发挥更大的作用。本文综述了2010~2019年CE在疾控领域的应用,分析了CE在疾控领域发展的机遇和挑战,对CE在疾控领域的发展前景进行了展望。     

Genotyping of two single nucleotide polymorphisms in 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase by multiplex polymerase chain reaction and capillary electrophoresis

Two single nucleotide polymorphisms (SNPs) of 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) gene, A1298C and C677T, were widely considered to be related with various neoplasia disorders. We established a simple and effective capillary electrophoresis (CE) method for detection of two SNPs in MTHFR gene simultaneously. DNA samples were amplified by multiplex PCR with universal fluorescence-labeled primer and analyzed by single-strand conformation polymorphism (SSCP)-CE method. The CE method was performed using 1.5% hydroxyethyl cellulose in 1× TBE buffer containing 1 M urea. The PCR products after SSCP procedure were electrokinetically injected at −10 kV, 30 s. Separation voltage was −6 kV and the temperature was set at 20 °C. The optimal SSCP-CE method was applied to detect two polymorphisms in MTHFR gene of acute lymphoblastic leukemia (ALL) and attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) patients. Genotyping results were evaluated in terms of relationships between outcomes for ADHD patients after ALL chemotherapy and ALL disease. The SSCP-CE method and multiplex PCR with universal fluorescence primer were used as the fast technique for screening two SNPs in MTHFR gene, A1298C and C677T. The genotyping data were coincident with DNA sequencing. This SSCP-CE method was found feasible for detecting mutation of MTHFR gene in populations.     

基于细菌纤维素的毛细管电泳法同时测定果蔬中3种苯并咪唑类杀菌剂

建立了高效毛细管电泳同时测定果蔬中3种常见的苯并咪唑类杀菌剂(甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵)的分析方法。以细菌纤维素(BC)为电泳缓冲液添加剂来提高毛细管电泳的分离能力。系统考察了检测波长、缓冲液离子强度、缓冲液pH、分离电压及BC添加量对3种苯并咪唑类杀菌剂分离效果的影响。最终的优化条件:H3BO3/Na2B4O7缓冲液(4 mmol/L,pH 9.0);BC添加质量分数0.3%;运行电压15 kV;分离柱温25℃;检测波长275 nm。3种苯并咪唑类杀菌剂在8 min之内可实现基线分离及准确定量。结果显示:3种苯并咪唑类杀菌剂在各自线性范围内线性关系良好,相关系数(r2)≥0.997;检出限为5.0~10.0μg/L;保留时间及峰面积的日间相对标准偏差(n=5)分别为0.82%~1.0%和2.4%~2.9%。该法用于葡萄、番茄及黄瓜中3种苯并咪唑类杀菌剂的测定,加标回收率为93.5%~103.0%,RSD≤8.0%。该法可作为果蔬中甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵同时检测的有效手段。     

液液萃取-场放大进样-毛细管电泳非接触式电导分离检测酱油中的安赛蜜

采用场放大进样（FASI）-毛细管电泳非接触式电导检测法（CE-C⁴D）,结合液液萃取（LLE）的样品净化预处理技术,分离检测了酱油中人工合成甜味剂安赛蜜。酱油样品经酸化后,用乙酸乙酯作为萃取剂,成功地消除了酱油中含有的大量无机盐等复杂基体对微量安赛蜜的干扰。实验对影响LLE萃取效率和FASI-CE-C⁴D分离检测的关键因素进行了讨论,特别是对样品净化前处理过程中萃取剂及用量、样品酸化pH值、萃取时间、萃取温度等条件进行了优化。结果表明,酱油中的安赛蜜可获得良好分离和灵敏检测,检出限和定量限分别为0.15 mg/kg和0.48 mg/kg。对市售酱油样品进行安赛蜜的加标回收测定,得到加标回收率为92.3%~108.1%,相对标准偏差＜8.0%。该法具有简单快速、灵敏高效、分析成本低的优点,能满足酱油中安赛蜜的分析检测要求。