关键词:
急性呼吸道感染
人鼻病毒
流行病学
全基因组
重组酶聚合酶扩增技术
摘要:
目的:人鼻病毒(Human rhinoviruses,HRV)是上呼吸道感染(upper respiratory treat infection,URI)常见病因,但在儿童和免疫力较低的人群中,可导致下呼吸道感染。HRV是普通感冒的主要病原,通常表现为轻症且自限性,但也可引起慢性肺部疾病的恶化、婴幼儿毛细支气管炎、肺炎及哮喘加重。HRV在流行过程中易发生血清型突变,导致新的型别不断涌现,截至目前共有160多个血清型。因此,对HRV进行长期监测和流行病学特征分析尤为重要。重组酶聚合酶扩增技术(Recombinase polymerase amplification,RPA)是一种等温扩增技术,即在等温条件下,由重组酶与聚合酶催化,在独特设计的上下游引物引导下对靶标DNA特异片段进行扩增,具有简便、快速、精确、低成本的特点,广泛用于各种病原体的核酸检测。本研究采集2017年4月至2019年3月和2020年9月至2022年8月北京地区3470例急性呼吸道感染(Acute respiratory tract infection,ARTI)住院患儿的呼吸道样本,检测HRV的感染情况,描述流行病学特征,扩增HRV全基因组序列并分析进化特点。此外,本研究建立HRV-RPA核酸检测方法,评价其灵敏性、特异性和重复性,为适应HRV现场可视化检测,还建立了HRV-RPA的侧向流试纸条(Lateral flow strip,LFS)快速核酸检测方法,并用于临床样本检测,为HRV疾病防控提供技术支撑。
研究方法:1、HRV流行病学分析:收集了2017.4-2019.3和2020.9-2022.8北京友谊医院的ARTI住院患儿鼻咽抽吸物(Nasopharyngeal aspirates,NPA)标本共计3470份,采用RT-PCR对样本进行病毒核酸检测;结合患者的临床数据,分析HRV阳性样本的流行病学特征。扩增HRV阳性样本的VP4/VP2编码区基因,琼脂糖凝胶电泳鉴定后、阳性产物送一代测序获得编码区序列,利用生物信息学方法进行系统发育进化分析。选取HRV阳性样本进行全基因组序列测定,实验步骤主要包括:离心、核酸酶处理、核酸提取、逆转录、多重置换扩增技术(Multiple dilacement amplification,MDA)。对成功测序的样本拼接HRV全基因组序列,分析全基因组特征、核苷酸同源性、系统进化特点和时空进化趋势。
2、HRV-RPA检测方法的建立与评价:从NCBI Gene Bank上下载HRV各型别全基因序列,应用Bio Edit和Jalview软件进行序列比对,选取不同型别的基因保守区域,应用Primer Premier 6软件设计筛选特异性引物和探针,用RPA技术分别建立针对HRV-A型、HRV-B型、HRV-C型的HRV-RPA检测方法,并对其重复性、灵敏性、特异性进行评价。建立HRV-RPA-LFS快速可视化核酸检测方法,对临床样本进行检测,并与常用的巢式PCR方法检出率相比较。
结果:1、HRV流行特征分析3470份鼻咽抽吸物样本中共检出478份阳性样本,检出率为13.78%,新冠疫情后(2020.8-2022.9)HRV检出率显著下降,由疫情前(2017.4-2019.3)的14.85%降为9.8%。478份HRV阳性样本中,男性患儿为278份(57.26%),女性患儿为200份(42.74%),男女感染性别比为1.39∶1。HRV的检出率在不同年龄组有显著性差异(P=0.007),在25-36月龄组中,HRV检出率最高为17.37%,13-24月龄组和49-60月龄组检出率较高分别为15.82%和15.48%。HRV在5岁以下儿童中易感,5岁以下患儿阳性检出率占HRV总阳性率的82.66%。HRV在全年均有检出,检出率最高的月份为5月和6月,检出率分别为26.67%和23.79%。HRV常与其他呼吸道病毒混合感染,混合感染率为38.28%(183/478),其中双重感染157份占比85.79%,三重感染和四重感染占比分别为10.93%和3.28%,新冠疫情前混合感染率为34.1%,疫情后降至25%。HRV儿童感染的临床主要症状为咳嗽(82.66%),发热(57.86%),流涕(47.78%),鼻塞(24.19%)和喘息(20.36%)。
2、478份HRV阳性样本经巢式PCR方法扩增后共获得345株HRV VP2/VP4序列,基因进化分析显示其中包括199株HRV-A、45株HRV-B和101株HRV-C,表明2017-2022年间A型为北京地区HRV的主要流行型别。
3、测序拼接获得2株HRV全基因组序列,BJ1295毒株全长7116nt,为HRV-A81基因型,与其他A81基因型核苷酸同源性达到89.8%