Preview

БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение

Расширенный поиск

Определение вирусных нуклеиновых кислот в крови человека

https://doi.org/10.30895/2221-996X-2018-18-4-208-215

Полный текст:

Аннотация

Многие острые вирусные инфекции вызывают сходную клиническую симптоматику, поэтому установление этиологии вирусного заболевания требует применения целых комплексов серологических или ПЦРтестов, предназначенных для выявления отдельного вида патогена. Современные методы молекулярной биологии позволяют проводить раннюю диагностику вирусных заболеваний в тот период, пока серологические методы диагностики еще не эффективны. Цель работы состояла в проведении анализа методов молекулярной диагностики, позволяющих определять вирусные нуклеиновые кислоты в крови человека. В статье представлена классификация молекулярных методов диагностики вирусных частиц в клинических образцах. Подробно рассмотрены такие методы, как гибридизация in situ, реакция обратной транскрипции (ОТ-ПЦР), двухраундовая ПЦР, мультиплексная ПЦР, а также технология ДНК-микрочипов, метод массового параллельного секвенирования. Особое внимание уделено NGS-технологиям, которые стали использоваться в вирусологии практически сразу же после их появления и позволили обнаружить целый ряд новых видов вирусов человека (включая представителей анелловирусов, пикорнавирусов, полиомавирусов и др.). Обсуждаются достоинства, проблемы, связанные с применением этих методов в клинической практике, а также перспективы их усовершенствования.

Об авторах

М. А. Абдурашитов
Федеральное бюджетное учреждение науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Россия

р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

канд. биол. наук, заведующий лабораторией эпигенетики отдела производства и применения средств ПЦР диагностики вирусных и риккетсиозных заболеваний 







Н. А. Нетесова
Федеральное бюджетное учреждение науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Россия

р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

д-р биол. наук, заведующая отделом разработки средств ПЦР диагностики
вирусных и риккетсиозных заболеваний






Список литературы

1. Wu F, Hong T, Della-Latta P. Nonamplified probe-based microbial detection and identification. In: Tang YW, Stratton CW. Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology. New York: Springer; 2013.

2. Lo YMD, Chan KCA. Introduction to the polymerase chain reaction. In: Lo YMD, Chiu RWK, Chan KCA, eds. Clinical Applications of PCR. Methods in Molecular Biology. Humana Press; 2006. P. 1–10.

3. Chang CC, Chen CC, Wei SC, Lu HH, Liang YH, Lin CW. Diagnostic devices for isothermal nucleic acid amplification. Sensors (Basel). 2012;12(6):8319–37. https://doi.org/10.3390/s120608319

4. Karami A, Gill P, Motamedi MH, Saghafinia M. A review of the current isothermal amplification techniques: applications, advantages and disadvantages. J Global Infect Dis. 2011;3(3):293–302. https://doi.org/10.4103/0974-777x.83538

5. Balachandra K, Thawaranantha D, Pitaksutheepong C, Techayingpaiboon D, Jongtrakulsiri S, Bhumisawasdi J. Detection of hepatitis B virus DNA in blood donors using polymerase chain reaction. B Dep Med Sci. 2013;36(3):145–52.

6. Chang CC, Chen CC, Wei SC, Lu HH, Liang YH, Lin CW. Diagnostic devices for isothermal nucleic acid amplification. Sensors (Basel). 2012;12(6):8319–37. https://doi.org/10.3390/s120608319

7. Johnson G, Nolan T, Bustin SA. Real-time quantitative PCR, pathogen detection and MIQE. Methods Mol Biol. 2013;943:1–16. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-353-4_1

8. Loeffelholz M, Dong J. PCR and its variations. In: Tang YW, Stratton CW. Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology. New York: Springer; 2013.

9. Nurtjahyani SD, Handajani R. Detection of hepatitis B virus DNA among abdominal typhus patients with hepatitis B virus co-infection in Tuban district based on nested PCR technique. J Biol Agr Healthcare. 2013;3(6):101–5.

10. Hu Y. Molecular techniques for blood and blood product screening. In: Tang YW, Stratton CW. Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology. New York: Springer; 2013.

11. Tang YW, Stratton CW. Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology. New York: Springer; 2012.

12. Nuriya H, Inoue K, Tanaka T, Hayashi Y, Hishima T, Funata N, et al. Detection of hepatitis B and C viruses in almost all hepatocytes by modified PCR-based in situ hybridization. J Clin Microbiol. 2010;48(11):3843–51. https://doi.org/10.1128/JCM.00415-10

13. Разработка нового метода диагностики вирусных заболеваний на ранних стадиях. Отчет о НИР (промежуточный). ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребназдоза; рук. Нетесова Н.А.; исполн.: Евдокимов А.А. и др. М.; 2017. 24 с. № ГР НИР АААА-А16-116040810107-1. Деп. в ЦИТИС 28.02.2017, № ИКРБС АААА-Б17-217022820201-7. [Development of a new method for the diagnosis of viral diseases in the early stages. Research report (intermediate). FBUN GNTS VB «Vektor» Rospotrebnazdoza; advisors: Netesova NА; prepared by: Evdokimov АА, et al. Moscow; 2017. 24 p. No. SR АААА-А16-116040810107-1. Deposited in CITIS on 28.02.2017, No IKRBS АААА-Б17-217022820201-7 (In Russ.)]

14. Cobo F. Application of molecular diagnostic techniques for viral testing. Open Virol J. 2012;6:104–14. https://doi.org/10.2174/1874357901206010104

15. Chauhan H, Kher H, Chandel B, Dadawala A, Jain L. Evaluation of group specific nested PCR for detection of Bluetongue virus. Vet World. 2009;2(5):179–82.

16. Elnifro EM, Ashshi AM, Cooper RJ, Klapper PE. Multiplex PCR: optimization and application in diagnostic virology. Clin Microbiol Rev. 2000;13(4):559–70.

17. Ito K, Shimizu N, Watanabe K, Saito T, Yoshioka Y, Sakane E, et al. Analysis of viral infection by multiplex polymerase chain reaction assays in patients with liver dysfunction. Intern Med. 2013;52(2):201–11.

18. Wang D, Urisman A, Liu YT, Springer M, Ksiazek TG, Erdman DD, et al. Viral discovery and sequence recovery using DNA microarrays. PLoS Biol. 2003;1(2):E2. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0000002

19. Ситько ВЛ, Куксова АН, Евдокимова ИИ, Нетесова НА, Дегтярев СХ. Разработка простого метода получения высокоочищенной ДНК, связанной с клетками крови. Вопросы гематологии, онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2014;13(4):50–5. [Sitko VL, Kuksova АN, Evdokimova II, Netesova NА, Degtyarev SKh. Development of a simple method for obtaining highly purified blood cell-related DNA. Voprosy gematologii/onkologii i immunopatologii v pediatrii = Pediatric Hematology/Oncology and Immunopathology. 2014;13(4):50–5 (In Russ.)]

20. Tamkovich SN, Bryzgunova OE, Rykova EY, Permyakova VI, Vlassov VV, Laktionov PP. Circulating nucleic acids in blood of healthy male and female donors. Clin Chem. 2005;51(7):1317–9.

21. Lee AY, Lee CS, Van Gelder RN Scalable metagenomics alignment research tool (SMART): a scalable, rapid, and complete search heuristic for the classification of metagenomic sequences from complex sequence populations. BMC Bioinformatics. 2016;17:292. https://doi.org/10.1186/s12859-016-1159-6

22. Cadwell K. The virome in host health and disease. Immunity. 2015;42(5):805–13. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2015.05.003

23. Barzon L, Lavezzo E, Costanzi G, Franchin E, Toppo S, Palù G. Next-generation sequencing technologies in diagnostic virology. J Clin Virol. 2013;58(2):346–50. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2013.03.003

24. Lavezzo E, Barzon L, Toppo S, Palù G. Third generation sequencing technologies applied to diagnostic microbiology: benefits and challenges in applications and data analysis. Expert Rev Mol Diagn. 2016;16(9):1011–23. https://doi.org/10.1080/14737159.2016.1217158

25. Gravina S, Sedivy JM, Vijg J. The dark side of circulating nucleic acids. Aging Cell. 2016;15(3):398–9. https://doi.org/10.1111/acel.12454

26. Chiu CY. Viral pathogen discovery. Curr Opin Microbiol. 2013;16(4):468–78. https://doi.org/10.1016/j.mib.2013.05.001

27. Batty EM, Wong TH, Trebes A, Argoud K, Attar M, Buck D, et al. A modified RNA-Seq approach for whole genome sequencing of RNA viruses from faecal and blood samples. PLoS One. 2013;8(6):e66129. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066129

28. Hall RJ, Wang J, Todd AK, Bissielo AB, Yen S, Strydom H, et al. Evaluation of rapid and simple techniques for the enrichment of viruses prior to metagenomic virus discovery. J Virol Methods. 2014;195:194–204.

29. Li L, Deng X, Mee ET, Collot-Teixeira S, Anderson R, Schepelmann S, et al. Comparing viral metagenomics methods using a highly multiplexed human viral pathogens reagent. J Virol Methods. 2015;213:139–46. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2014.12.002

30. Breitbart M, Rohwer F. Method for discovering novel DNA viruses in blood using viral particle selection and shotgun sequencing. Biotechniques. 2005;39(5):729–36. https://doi.org/10.2144/000112019

31. Choi K, Ryu H, Siddle KJ, Piantadosi A, Freimark L, Park DJ, et al. Negative selection by spiral inertial microfluidics improves viral recovery and sequencing from blood. Anal Chem. 2018;90(7):4657–62. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b05200

32. Wylie TN, Wylie KM, Herter BN, Storch GA. Enhanced virome sequencing using targeted sequence capture. Genome Res. 2015;25(12):1910–20. https://doi.org/10.1101/gr.191049.115

33. O’Flaherty BM, Li Y, Tao Y, Paden CR, Queen K, Zhang J, et al. Comprehensive viral enrichment enables sensitive respiratory virus genomic identification and analysis by next generation sequencing. Genome Res. 2018;28(6):869–77. https://doi.org/10.1101/gr.226316.117

34. Radford AD, Chapman D, Dixon L, Chantrey J, Darby AC, Hall N. Application of next-generation sequencing technologies in virology. J Gen Virol. 2012;93(Pt9):1853–68. https://doi.org/10.1099/vir.0.043182-0

35. Wylie KM, Weinstock GM, Storch GA. Emerging view of the human virome. Transl Res. 2012;160(4):283–90. https://doi.org/10.1016/j.trsl.2012.03.006

36. Parker MT. An ecological framework of the human virome provides classification of current knowledge and identifies areas of forthcoming discovery. Yale J Biol Med. 2016;89(3):339–51.

37. Vu DL, Kaiser L. The concept of commensal viruses almost 20 years later: redefining borders in clinical virology. Clin Microbiol Infect. 2017;23(10):688–90. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2017.03.005

38. Hino S, Miyata H. Torque teno virus (TTV): current status. Rev Med Virol. 2007;17(1):45–57. https://doi.org/10.1002/rmv.524

39. Lecuit M, Eloit M. The human virome: new tools and concepts. Trends Microbiol. 2013;21(10):510–5. https://doi.org/10.1016/j.tim.2013.07.001

40. Virgin HW, Wherry EJ, Ahmed R. Redefining chronic viral infection. Cell. 2009;138(1):30–50. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.06.036

41. De Vlaminck I, Khush KK, Strehl C, Kohli B, Luikart H, Neff NF, et al. Temporal response of the human virome to immunosuppression and antiviral therapy. Cell. 2013;155(5):1178–87. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.10.034

42. Moustafa A, Xie C, Kirkness E, Biggs W, Wong E, Turpaz Y, et al. The blood DNA virome in 8,000 humans. PLoS Pathog. 2017;13(3):e1006292. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006292

43. Zuckerman AJ, Banatvala JE, Schoub BD, Griffiths PD, Mortimer P, eds. Principles and Practice of Clinical Virology. Oxford: Wiley-Blackwell; 2009.

44. Mokili JL, Rohwer F, Dutilh BE. Metagenomics and future perspectives in virus discovery. Curr Opin Virol. 2012;2(1):63–77. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2011.12.004

45. Grard G, Fair JN, Lee D, Slikas E, Steffen I, Muyembe JJ, et al. A novel rhabdovirus associated with acute hemorrhagic fever in central Africa. PLoS Pathog. 2012;8(9):e1002924. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002924

46. Tan le V, van Doorn HR, Nghia HD, Chau TT, Tu le TP, de Vries M, et al. Identification of a new cyclovirus in cerebrospinal fluid of patients with acute central nervous system infections. MBio. 2013;4(3):e00213–31. https://doi.org/10.1128/mBio.00231-13

47. Xu B, Liu L, Huang X, Ma H, Zhang Y, Du Y, et al. Metagenomic analysis of fever, thrombocytopenia and leukopenia syndrome (FTLS) in Henan Province, China: discovery of a new bunyavirus. PLoS Pathog. 2011;7(11):e1002369. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002369

48. McMullan LK, Frace M, Sammons SA, Shoemaker T, Balinandi S, Wamala JF, et al. Using next generation sequencing to identify yellow fever virus in Uganda. Virology. 2012;422(1):1–5. https://doi.org/10.1016/j.virol.2011.08.024

49. Brown JR, Bharucha T, Breuer J. Encephalitis diagnosis using metagenomics: application of next generation sequencing for undiagnosed cases. J Infect. 2018;76(3):225–40. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2017.12.014

50. Towner JS, Sealy TK, Khristova ML, Albariño CG, Conlan S, Reeder SA, et al. Newly discovered Ebola virus associated with hemorrhagic fever outbreak in Uganda. PLoS Pathog. 2008;4(11):e1000212. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1000212

51. Chiu CY, Bres V, Yu G, Krysztof D, Naccache SN, Lee D, et al. Genomic assays for identification of Chikungunya virus in blood donors, Puerto Rico, 2014. Emerg Infect Dis. 2015;21(8):1409–13. https://doi.org/10.3201/eid2108.150458

52. Bibby K. Metagenomic identification of viral pathogens. Trends Biotechnol. 2013;31(5):275–9. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.016

53. Posada-Cespedes S, Seifert D, Beerenwinkel N. Recent advances in inferring viral diversity from high-throughput sequencing data. Virus Res. 2016;239:17–32. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2016.09.016

54. Gibson RM, Schmotzer CL, Quiñones-Mateu ME. Next-generation sequencing to help monitor patients infected with HIV: ready for clinical use? Curr Infect Dis Rep. 2014;16(4):401. https://doi.org/10.1007/s11908-014-0401-5

55. Rasmussen AL, Katze MG. Genomic signatures of emerging viruses: a new era of systems epidemiology. Cell Host Microbe. 2016;19(5):611–8. https://doi.org/10.1016/j.chom.2016.04.016

56. Smith I, Wang LF. Bats and their virome: an important source of emerging viruses capable of infecting humans. Curr Opin Virol. 2013;3(1):84–91. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2012.11.006

57. Walsh GM, Shih AW, Solh Z, Golder M, Schubert P, Fearon M, Sheffield WP. Blood-borne pathogens: a canadian blood services centre for innovation symposium. Transfus Med Rev. 2016;30(2):53–68. https://doi.org/10.1016/j.tmrv.2016.02.003

58. Lau P, Cordey S, Brito F, Tirefort D, Petty TJ, Turin L, et al. Metagenomics analysis of red blood cell and fresh-frozen plasma units. Transfusion. 2017;57(7):1787–1800. https://doi.org/10.1111/trf.14148

59. Sauvage V, Gomez J, Boizeau L, Laperche S. The potential of viral metagenomics in blood transfusion safety. Transfus Clin Biol. 2017;24(3):218–22. https://doi.org/10.1016/j.tracli.2017.06.018


Для цитирования:


Абдурашитов М.А., Нетесова Н.А. Определение вирусных нуклеиновых кислот в крови человека. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2018;18(4):208-215. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2018-18-4-208-215

For citation:


Abdurashitov M.A., Netesova N.A. Determination of Viral Nucleic Acid in the Human Blood. BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2018;18(4):208-215. (In Russ.) https://doi.org/10.30895/2221-996X-2018-18-4-208-215

Просмотров: 102


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2221-996X (Print)
ISSN 2619-1156 (Online)