研究背景
本研究聚焦于从大体积空气样本中提取和纯化总核酸(TNA),这些样本通过Bertin Technologies开发的生物气溶胶采样器Coriolis μ采集。随后,使用Promega的Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒和Maxwell® RSC自动核酸提取仪处理这些样本,然后用于分析空气中存在的病毒和细菌。
研究的目标是展示这一工作流程的有效性,包括Coriolis μ空气采样器用于空气采样,以及Maxwell®系统用于大体积空气样本中的核酸纯化,适用于环境和病原体检测场景。
研究方法
1.使用Coriolis μ以300L/min的空气流量,收集液采用PBS或VTM,体积为15ml,采样持续10分钟。
2.将每个样本1.2ml无核酸酶水预热至60°C,持续2-5分钟,用于PureYield™结合柱的洗脱。
3.将收集的液体转移到50ml Falcon管中。大约提取了10ml样本(对于其他样本体积,相应地调整蛋白酶溶液、结合缓冲液和异丙醇的体积)。
4.根据表1添加适当体积的蛋白酶溶液。
5.充分混合后,室温下孵育30分钟。
7.添加适量的异丙醇,充分混合。
8.按照Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒技术手册(TM663)第4A节“提取和纯化”步骤,继续进行操作。
研究结果
Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒与Maxwell® RSC仪器成功用于从通过Coriolis μ采集的PBS或VTM空气样本中纯化可扩增的病毒RNA,这些样本中加入了灭活的流感B型病毒(FluB)和SARS-CoV-2(图1)。
RT-qPCR检测通过Coriolis μ采集的PBS或VTM空气样本中的SARS-CoV-2(SC2)和流感B型病毒RNA。空气样本使用Coriolis μ在PBS(点)或VTM(方)中收集,并加入灭活病毒,使用高剂量(每个样本2×10^5个流感B、2×10^4个SARS-CoV-2)或中剂量(高剂量的1:10)。通过Maxwell® RSC仪器使用Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒进行总核酸纯化,并进行三次重复。每个洗脱液5μl进行A. GoTaq® Enviro废水SARS-CoV-2双靶标系统(E和N2)或B. GoTaq® Enviro RT-qPCR系统(Cat.# AM2010)与流感B型引物的扩增。
同样,Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒和Maxwell® RSC仪器成功用于从PBS中采集的空气样本中纯化细菌DNA。纯化的DNA通过16S V3/V4宏基因组测序进行分析。加入微生物群体标准时,检测到预期的细菌物种和属(图2)。此外,一些文献中仅在空气样本中发现的细菌属,包括Acinetobacter、Brevibacterium、Brevundimonas、Corynebacterium、Dermacoccus、Enhydrobacter、Kocuria、Micrococcus、Pseudomonas、Rhizobium、Streptococcus,以及本研究中独有的Gardnerella、Nesterenkonia和Stenotrophomonas也在本研究中检测到。
从空气样本中纯化的细菌DNA的分类分布。空气样本使用Coriolis μ在PBS中采集,加入75μl ZymoBIOMICS™肠道微生物群标准进行加样。通过Maxwell® RSC仪器使用Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒进行总核酸纯化。使用GoTaq®长PCR主混合物(Cat.# M4021)进行所有扩增步骤,并使用ProNex®尺寸选择性纯化系统(Cat.# NG2001)进行所有纯化步骤。测序文库的制备遵循Illumina 16S宏基因组测序文库制备指南,使用ProNex® NGS文库定量试剂盒(Cat.# NG1201)进行文库定量。文库标准化并合并,使用Illumina MiSeq仪器进行测序,并采用V3 600-cycle试剂盒。使用mothur(Schloss, P.D.等,2009)生物信息学数据处理软件对数据进行分析。
结论
结果表明,Maxwell® RSC环境总核酸试剂盒和Maxwell® RSC自动核酸提取仪成功地从通过Coriolis μ采集的空气样本中纯化了病毒RNA和细菌DNA。通过RT-qPCR检测确认了SARS-CoV-2和流感B型病毒的存在,而细菌DNA则通过宏基因组测序进行分析,揭示了空气样本中常见的细菌种类。
本研究强调了Coriolis μ采样器在病原体检测中的应用潜力,并展示了分析方法的稳健性,预示着环境监测的前景。
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