PCR-荧光探针法检测乙型肝炎病毒YMDD变异与DNA序列分析法的比较
张东华, 于德敏, 金根娣, 姜节洪, 张欣欣
上海交通大学医学院附属瑞金医院临床病毒研究室,上海 200025

作者简介:张东华,男,1960年生,副主任技师,主要从事免疫学、分子生物学研究。

通讯作者:张欣欣,联系电话:021-64370045-361088。

摘要
目的

评估聚合酶链反应(PCR)-荧光探针法用于乙型肝炎病毒基因聚合酶区YMDD变异检测的敏感性、特异性和准确性。

方法

采用PCR-荧光探针法和DNA序列分析法,平行比对检测202份标本中HBV YMDD变异情况。

结果

以DNA序列检测分析为相对标准,PCR-荧光探针法检测YMDD变异的相对灵敏度为99.06%,相对特异性为97.92%, YMDD变异位点检测的准确性为98.51%。PCR-荧光探针法检测YMDD位点混合变异株稍优于序列分析法。

结论

PCR-荧光探针法与DNA序列分析法检测HBV YMDD变异具有较好的一致性,说明对单个位点变异的检测该方法临床应用性能较好。

关键词: 乙型肝炎病毒; YMDD变异; 序列分析; MGB探针
中图分类号:Q503 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2011)01-0005-04
Comparison of PCR-fluorescent-probe assay with DNA sequencing analysis for the detection of Hepatitis B virus YMDD mutation
ZHANG Donghua, YU Demin, JIN Gendi, JIANG Jiehong, ZHANG Xinxin.
Clinical Viral Research Laboratory, Ruijin Hospital, Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200025, China
Abstract
Objective

To evaluate the sensitivity, specificity and accuracy of polymerase chain reaction (PCR)-fluorescent-probe assay for the detection of Hepatitis B virus tyrosine-methionineaspartate-aspartate (YMDD) mutation.

Methods

202 samples were detected for HBV YMDD mutation by PCR-fluorescent-probe assay and DNA sequencing analysis simultaneously.

Results

The results of DNA sequencing were used as standard, and the sensitivity,specificity and accuracy of PCR-fluorescent-probe assay for YMDD mutation were 99.06%, 97.92%and 98.51%. For the detection of mixing mutant, the PCR-fluorescent-probe assay was better than DNA sequencing method.

Conclusions

The PCR-fluorescent-probe assay has good consistency with DNA sequencing analysis for HBV YMDD mutation, and it has a good clinical application value in single mutation detection.

Keyword: Hepatitis B virus; Tyrosine-methionineaspartate-aspartate mutation; DNA sequencing; MGB probe
引言

慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染者中约50% ~75%有活跃的病毒复制和肝脏炎症改变, 部分慢性肝炎可进展为肝硬化、肝衰竭或肝癌, 是主要的疾病死亡因素之一[1]。拉米夫定作为第一个批准的口服抗HBV药物, 其问世推动了慢性乙型肝炎治疗的进程[2], 但是随着临床广泛应用, 在部分患者遇到了耐药突变问题。

HBV每24 h可复制约1012~1013个拷贝[3], 而HBV DNA聚合酶缺乏校正机制, 其突变率为(1.4~3.2)× 10-5核苷酸替代/(位点· 年)[4]。在拉米夫定外在选择压力下, 积累rtM204I、rtM204V等耐药变异, 即YMDD变异[5]。有文献报道, 部分患者使用拉米夫定治疗超过半年以上即发生耐药, 耐药一旦发生, 抗病毒疗效将降低 [6~7]。已有的基础和临床研究证实, 某些核苷类似物, 如阿德福韦(adefovir)、恩替卡韦(entecavir)等对YMDD变异株有抑制作用, 临床治疗有效[8]。因此对使用拉米夫定治疗的乙型肝炎患者进行HBV YMDD变异的检测变得十分重要, 有助于监测肝炎病情、评价抗病毒治疗的效果及调整治疗方案。

目前检测耐药突变的方法包括DNA序列测定、等位基因特异性聚合酶链反应(PCR)、核酸杂交、限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)、基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱测定法(MALDI-TOF-MS)、以及荧光探针实时PCR检测等[9]。基于灵敏性、实用性和方便性等特点, 临床上对于YMDD突变的检测多采用基于特异性探针的实时荧光PCR 检测。我们以DNA序列分析法为对照, 对PCR-荧光探针法检测乙型肝炎病毒YMDD变异进行平行评价。

材料和方法
一、样本种类、来源和分组

202例血清样本来自瑞金医院感染科及其他科室门诊和住院患者。于2006年5月至2008年1月期间收集, 血清标本自分离后置-80 ℃保存。其中乙肝患者180例(诊断标准符合2005年“ 慢性乙型肝炎防治指南” )[10], 包括服用拉米夫定至少6个月以上者140例, 非拉米夫定治疗患者40例。另设非乙肝组22例(包括甲肝6例、戊肝6例和丙肝10例)作为特异性验证对照。

二、乙肝病毒YMDD变异检测

HBV YMDD变异检测采用某公司PCR荧光探针法乙型肝炎病毒YMDD变异核酸检测试剂盒(RUO, 尚未获得SFDA认可), 对被检样本抽提HBV DNA, PCR反应仪为ABI7300基因扩增仪, 实验操作和结果判定按试剂盒说明进行。同时每份标本采用自制PCR反应体系扩增乙肝病毒P基因rtM204位(YMDD)处左右500 bp的目的片段, PCR扩增阳性产物由上海生工生物工程技术服务有限公司进行序列测定。测序结果通过Vector NTI9.0软件与HBV_pADR1序列进行比对, 以此判断rtM204位点(YMDD)变异情况; 对测序反应电泳扫描图谱分析, 规定叠加峰20%以上为碱基共存状态。

三、结果判定

根据试剂盒说明所示, PCR 扩增反应Ct值≤ 38为YMDD位点变异阳性, Ct无数值或≥ 42为阴性, Ct值在38~42之间的灰区样本建议复测(共复测17例), 复测结果Ct值< 42为阳性, 否则判为阴性(对YMDD野生型样本该试剂盒检测亦表现为阴性结果)。统计分析数据均以复测结果为准。序列分析以有测序报告者视为阳性, 反之则为阴性。

四、统计学方法

以序列测定结果为相对标准, 对PCR-荧光探针法检测HBV rtM204位变异的阴阳性结果, 采用四格表方式对其临床灵敏度、特异性进行统计分析。

结果
一、HBV rtM204位点变异检测结果

在202例被检标本中, PCR-荧光探针法检测到YMDD变异阳性共107例, 其中97例样本经PCR扩增判断为YIDD或/和YVDD变异阳性, 17例样本PCR反应后Ct值介于38~42灰区之间, 经复测后重新判定结果, 3例为YIDD变异, 6例为YVDD变异, 1例为YIDD+YVDD混合阳性, 其余7例为阴性。剩余66例乙肝患者样本和22例非乙肝组样本PCR扩增均为阴性, 提示无YMDD变异。依照试剂盒结果判定说明, YMDD变异阴性共95例。

相同标本采用自配PCR体系扩增HBV DNA, 扩增阳性者经序列分析得到148份测序报告, 其中106份样本显示为rtM204I(YIDD)或/和V(YVDD)变异, 42份乙肝患者样本为YMDD野生型, 属YMDD变异阴性。其余32例乙肝患者和22例非乙肝组样本因未出现HBV DNA扩增而无测序报告, 在统计时归于YMDD变异阴性, 共计96例。

二、PCR法检测HBV rtM204位点变异的性能评价

以序列分析结果为相对标准, PCR检测HBV rtM204位点变异的相对灵敏度为99.06%, 相对特异性为97.92%, 阴阳性符合率为98.51%, 见表1

表1 2种分析方法检测rtM204变异结果
三、PCR法检测阳性与HBV DNA载量关系

17份灰区结果的样本HBV DNA水平均处于3log10~4log10数量级范围内, 复测后58.8%(10/17)的样本判定为YMDD变异阳性, 据此推测该PCR法检测HBV YMDD变异的临床灵敏度为5.0× 103拷贝/mL的DNA水平。

四、混合变异

采用PCR-荧光探针法检测到12例YIDD+YVDD混合变异, 对106份序列分析阳性的电泳扫描图谱进行分析, 有15例样本在rtM204位显示混合叠加峰型, 其中11例为rt (ATG) M204I(ATT)/V(GTT/G), 4例为rt (ATG) M204M/V(GTG), 见图1

图1 乙型肝炎病毒rtM204位核苷酸序列电泳扫描图谱(双峰位置为混合碱基位点)

讨论

我们的结果显示, PCR-荧光探针法与DNA序列分析法检测HBV YMDD变异具有较好的一致性, 其灵敏度、特异性和准确性评估结果, 提示该方法临床应用性能良好。

目前, 核酸测序的方法是确定DNA(RNA)变异的金标准, 不仅可以测到单个核苷酸的变异, 而且可以同时测到多个核酸变异情况。经美国疾病预防控制中心(FDA)或欧盟CE-IVD认可的临床应用自动化测序仪器及试剂系统主要有Simens公司的Open Gene测序仪及其Trugene HIV Genotyping等系列测序试剂盒, 以及美国PE ABI公司3700和3100型等DNA测序仪及其Viroseq HIV Genotyping等系列测序试剂盒。该类仪器采用毛细管电泳技术, 以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出测序结果, 其实验周期长, 操作复杂, 对操作要求较高, 当有几种混合变异时往往只报告出一种变异序列, 必须再对照电泳图谱作进一步分析才有可能发现混合叠加峰存在, 人力成本花费较大, 适用于研究型结果分析。

PCR-荧光探针法试剂盒可进行YIDD及YVDD变异的鉴别检测, 该试剂盒采用Taqman-MGB探针法, 与普通Taqman水解探针相比, MGB有以下优点:可以使探针的长度缩短, 尤其对AT含量高的序列的MGB探针的设计有很大的帮助, 可提高配对与非配对模板间的Tm值差异; 由于在探针的3'端的Quencher基团为不发光的荧光基团, 并且与Report基团在空间的位置更接近, 使杂交的稳定性大大提高[11]

经拉米夫定治疗的慢性乙肝患者体内可能存在多种病毒株, 包括野生型、YIDD变异及YVDD变异的不同组合情况[12]。本研究的序列检测若单纯以序列结果比对判断rtM204位变异情况, 仅91份样本显示rtM204位变异; 进一步结合测序电泳图谱分析所发现的碱基双峰, 其峰值面积相差约为3~6倍(高度差约1.8~2.4倍), 与文献报道的测序分析分辨灵敏度20%相近[13], 提示检测分析结果可靠。且PCR试剂使用的实时荧光检测采用特异MGB探针, 对检测混合变异还稍优于序列分析, 说明该PCR-荧光探针法对单个位点变异的检测临床应用性能较好。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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