研究背景
本研究聚焦于從大體積空氣樣本中提取和純化總核酸(TNA),這些樣本通過Bertin Technologies開發(fā)的生物氣溶膠采樣器Coriolis μ采集。隨后,使用Promega的Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒和Maxwell? RSC自動核酸提取儀處理這些樣本,然后用于分析空氣中存在的病毒和細菌。
研究的目標是展示這一工作流程的有效性,包括Coriolis μ空氣采樣器用于空氣采樣,以及Maxwell?系統(tǒng)用于大體積空氣樣本中的核酸純化,適用于環(huán)境和病原體檢測場景。
研究方法
1.使用Coriolis μ以300L/min的空氣流量,收集液采用PBS或VTM,體積為15ml,采樣持續(xù)10分鐘。
2.將每個樣本1.2ml無核酸酶水預熱至60°C,持續(xù)2-5分鐘,用于PureYield?結合柱的洗脫。
3.將收集的液體轉移到50ml Falcon管中。大約提取了10ml樣本(對于其他樣本體積,相應地調整蛋白酶溶液、結合緩沖液和異丙醇的體積)。
4.根據表1添加適當體積的蛋白酶溶液。
5.充分混合后,室溫下孵育30分鐘。
7.添加適量的異丙醇,充分混合。
8.按照Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒技術手冊(TM663)第4A節(jié)“提取和純化”步驟,繼續(xù)進行操作。
研究結果
Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒與Maxwell? RSC儀器成功用于從通過Coriolis μ采集的PBS或VTM空氣樣本中純化可擴增的病毒RNA,這些樣本中加入了滅活的流感B型病毒(FluB)和SARS-CoV-2(圖1)。
RT-qPCR檢測通過Coriolis μ采集的PBS或VTM空氣樣本中的SARS-CoV-2(SC2)和流感B型病毒RNA。空氣樣本使用Coriolis μ在PBS(點)或VTM(方)中收集,并加入滅活病毒,使用高劑量(每個樣本2×10^5個流感B、2×10^4個SARS-CoV-2)或中劑量(高劑量的1:10)。通過Maxwell? RSC儀器使用Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒進行總核酸純化,并進行三次重復。每個洗脫液5μl進行A. GoTaq? Enviro廢水SARS-CoV-2雙靶標系統(tǒng)(E和N2)或B. GoTaq? Enviro RT-qPCR系統(tǒng)(Cat.# AM2010)與流感B型引物的擴增。
同樣,Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒和Maxwell? RSC儀器成功用于從PBS中采集的空氣樣本中純化細菌DNA。純化的DNA通過16S V3/V4宏基因組測序進行分析。加入微生物群體標準時,檢測到預期的細菌物種和屬(圖2)。此外,一些文獻中僅在空氣樣本中發(fā)現的細菌屬,包括Acinetobacter、Brevibacterium、Brevundimonas、Corynebacterium、Dermacoccus、Enhydrobacter、Kocuria、Micrococcus、Pseudomonas、Rhizobium、Streptococcus,以及本研究中獨有的Gardnerella、Nesterenkonia和Stenotrophomonas也在本研究中檢測到。
從空氣樣本中純化的細菌DNA的分類分布。空氣樣本使用Coriolis μ在PBS中采集,加入75μl ZymoBIOMICS?腸道微生物群標準進行加樣。通過Maxwell? RSC儀器使用Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒進行總核酸純化。使用GoTaq?長PCR主混合物(Cat.# M4021)進行所有擴增步驟,并使用ProNex?尺寸選擇性純化系統(tǒng)(Cat.# NG2001)進行所有純化步驟。測序文庫的制備遵循Illumina 16S宏基因組測序文庫制備指南,使用ProNex? NGS文庫定量試劑盒(Cat.# NG1201)進行文庫定量。文庫標準化并合并,使用Illumina MiSeq儀器進行測序,并采用V3 600-cycle試劑盒。使用mothur(Schloss, P.D.等,2009)生物信息學數據處理軟件對數據進行分析。
結論
結果表明,Maxwell? RSC環(huán)境總核酸試劑盒和Maxwell? RSC自動核酸提取儀成功地從通過Coriolis μ采集的空氣樣本中純化了病毒RNA和細菌DNA。通過RT-qPCR檢測確認了SARS-CoV-2和流感B型病毒的存在,而細菌DNA則通過宏基因組測序進行分析,揭示了空氣樣本中常見的細菌種類。
本研究強調了Coriolis μ采樣器在病原體檢測中的應用潛力,并展示了分析方法的穩(wěn)健性,預示著環(huán)境監(jiān)測的前景。
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