CXCL10和HGF的组合作为肺炎及其感染源检测标志物的应用的制作方法
本发明属于免疫检测技术领域,涉及一种用于鉴别细菌、病毒和病毒细菌交叉感染导致的肺炎,预判肺炎患者以及感染源的检测标志物。
背景技术:
肺炎是一种严重的肺部感染疾病,是由细菌、病毒、真菌等多种微生物引起的肺泡炎症,肺泡充满液体或脓液(脓性物质),引起咳嗽,并伴有痰或脓液,发烧,发冷和呼吸困难等症状。不及时诊断医治会迅速恶化,并导致如心功能衰竭、脓胸、肺脓肿、心肌炎或中毒性脑炎等其他疾病。严重影响婴幼儿、65岁以上的老年人和免疫系统较弱人群的生命安全,全球每年大约有4.5亿人感染肺炎,其中400万人死于肺炎。
细菌、病毒和细菌病毒交叉感染是目前最常见导致肺炎的原因。引起肺炎的病原微生物具有传染性,打喷嚏或咳嗽会导致病原的传播,这意味着它们可以在人与人之间传播,导致越来越多的肺炎患者出现,而且单一的细菌或者病毒感染均会导致细菌病毒交叉感染。另外,有些人还可以通过接触引起肺炎的细菌或病毒污染的表面或物体来获得这些类型的肺炎,有些人在住院期间患上肺炎,称之为医院获得性肺炎。如果引起肺炎的细菌对抗生素有更强的抵抗,其危险程度将会更高。
目前诊断肺炎主要通过血常规检测、痰液培养、血液培养、脉搏血氧仪、胸部x光片和ct来诊断肺炎感染源和损伤程度,然而这种检测耗时费力,且成本较高并容易受主观因素影响导致误诊和漏诊,不适合快速、准确的临床检测需求。病毒特异性抗原检测、血清学检测和聚合酶链式反应检测的精确度和灵敏度还有待于进一步提高。在某些情形下,若不能及时确定感染源,可能导致抗生素滥用或者错过抗生素使用的最佳时期,进而导致病情的进一步加重。面对各种病原微生物以及新型冠状病毒(covid-19)肺炎疫情,如何快速简易地对肺炎疑似患者感染源程度进行初步筛查是亟需解决的一个问题。
目前,用于肺炎临床诊断还没有一个固定和明确的生物标志物。根据文献发表的临床数据显示:对于80%以上的多种类型病毒如甲型h5n1流感病毒、甲型h1n1流感病毒、呼吸道合胞病毒、sars冠状病毒、covid-19和腺病毒等引起呼吸道感染导致的肺炎肺,其血浆中乳酸脱氢酶(ldh)、趋化因子配体cxcl10、肺表面活性物质蛋白sp-d(sp-d)和内皮选择素(es)等诸多炎症因子显著升高(参考文献:chenn,zhoum,dongx,quj,gongf,hany,etal.epidemiologicalandclinicalcharacteristicsof99casesof2019novelcoronaviruspneumoniainwuhan,china:adescriptivestudy.lancet,2020;huangc,wangy,lix,renl,zhaoj,huy,etal.clinicalfeaturesofpatientsinfectedwith2019novelcoronavirusinwuhan,china.lancet,2020;wuyp,liuzh,weir,pansd,maony,chenb,etal.elevatedplasmasurfactantproteind(sp-d)levelsandadirectcorrelationwithanti-severeacuterespiratorysyndromecoronavirus-specificiggantibodyinsarspatients.scandjimmunol,2009,69(6):508-15;amjadisft,chanj,scholandm,jaskowskit,la’ulus,genzenj,lebiedz-odrobinad,teboa.useofserumlunginjurybiomarkersforpredictingtheseverityofinterstitiallungdiseaseinpatientswithconnectivetissuediseaseassociatedinterstitiallungdiseaseandinterstitialpneumoniawithautoimmunefeaturesarthritisrheumatol,2019,71)。对于80%以上的各种细菌如军团菌属肺炎和链球菌肺炎感染的肺炎患者,其血浆中c反应蛋白(crp)、肝细胞生长因子(hgf),降钙素原(pct)和白介素6(il-6)等诸多炎症因子显著升高(参考文献:meropikarakioulakianddaianastolz.biomarkersinpneumonia—beyondprocalcitonin.int.j.mol.sci.2019,20,2004;clarktw,medinamj,bathams,curranmd,parmarsandnicholsonkg.c-reactiveproteinlevelandmicrobialaetiologyinpatientshospitalisedwithacuteexacerbationofcopd.eurrespirj,2015,45(1):76-86;warelbandmatthayma.keratinocyteandhepatocytegrowthfactorsinthelung:rolesinlungdevelopment,inflammation,andrepair.amjphysiollungcellmolphysiol,2002,282(5):l924-40)。然而,目前没有报道何种炎症因子可以明确作为临床诊断的生物标志物用于肺炎及其感染源的检测。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种用于快速、简易地鉴别肺炎及其感染源(细菌、病毒或病毒细菌交叉感染)的方案。
趋化因子是低分子量细胞因子家族中的一类,具有诱导附近反应细胞趋化的功能。趋化因子配体cxcl10(c-x-cmotifchemokineligand10),又名ifn-γ诱导蛋白10,分子质量为10kda,是一种促炎性趋化因子,由多种免疫细胞、内皮细胞和星形胶质细胞等分泌,具有促进炎症反应、介导多种细胞因子分泌及抑制肿瘤生长和迁移等多种生物学作用。cxcl10与其受体cxcr3两者结合可诱导激活各种细胞(如t细胞、自然杀伤细胞和单核细胞)在不同的炎症中发挥作用。肝细胞生长因子(hgf)是一种由支气管上皮细胞,肺泡巨噬细胞和中性粒细胞产生的多功能肽生长因子,在肺发育,肺部炎症和修复中起着重要作用。
本发明首次提出了:趋化因子配体cxcl10和肝细胞生长因子hgf联合作为生物标志物在肺炎临床诊断以及相关试剂盒开发方面的应用,从而更快速地预判疑似患者是否出现肺炎以及分辨细菌、病毒和病毒细菌交叉感染导致的肺炎患者,能够及时对病状作出判断。
具体来说:
第一方面,趋化因子配体cxcl10和肝细胞生长因子hgf的组合在制备用于鉴别肺炎及其感染源的产品方面的应用,所述用于鉴别肺炎及其感染源的产品是通过检测全血/血浆样本中cxcl10和hgf基因mrna表达量和/或蛋白量的表达水平(是否高表达)来鉴别相应受试者是否患有肺炎并分辨其由何种感染源导致。
可选地,所述用于鉴别肺炎及其感染源的产品为适于实时定量荧光pcr检测的试剂或试剂盒,或者为酶联免疫吸附分析(elisa)试剂盒,或者为基于抗体检测的试纸条。
其中,实时定量荧光pcr的具体方法例如:用血液rna提取试剂盒提取受试者样品总rna,使用逆转录试剂盒逆转录成cdna,然后用
进一步优选地,所述适于实时定量荧光pcr检测的试剂为cxcl10和hgf基因的扩增引物对,核苷酸序列如下:
cxcl10基因扩增正向引物:5’-ccattctgatttgctgcctta-3’;
cxcl10基因扩增反向引物:5’-caaaattggcttgcaggaat-3’;
hgf基因扩增正向引物:5’-ctggttccccttcaatagca-3’;
hgf基因扩增反向引物:5’-ctccagggctgacatttgat-3’。
进一步优选地,所述基于抗体检测的试纸条为基于cxcl10和hgf抗体的双检测线的胶体金试纸条,该胶体金试纸条由硝酸纤维素膜、样品垫、结合垫、吸水纸和pvc板支持物组成,其中硝酸纤维素膜包被有鼠源抗人cxcl10单克隆抗体、鼠源抗人hgf单克隆抗体和抗鼠igg多克隆二抗,结合垫含有胶体金标记的鼠源抗人cxcl10单克隆抗体和鼠源抗人hgf单克隆抗体。
可选地,所述用于鉴别肺炎及其感染源的产品还提供判别依据,其内容为:
与正常健康人相比,若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值大于或等于3.215,且hgf的2-△△ct值小于3.065时,表明相应受试者患有病毒感染引起的肺炎风险较大;若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值小于3.215,且hgf的2-△△ct值大于或等于3.065时,表明相应受试者患有细菌感染引起的肺炎风险较大;若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值大于或等于3.215,且hgf的2-△△ct值大于或等于3.065时,表明相应受试者患有病毒和细菌共同感染引起的肺炎风险较大;其他情况,表明相应受试者未患肺炎。
这里,“提供判别依据”的具体形式不限,例如:随附的产品说明书中记载该检测依据;涉及到软件的,则还可由相应的算法体现该检测依据。
第二方面,一种用于鉴别肺炎及其感染源的试剂盒,适于实时定量荧光pcr检测,包含有cxcl10和hgf基因的扩增引物对,核苷酸序列如下:
cxcl10基因扩增正向引物:5’-ccattctgatttgctgcctta-3’;
cxcl10基因扩增反向引物:5’-caaaattggcttgcaggaat-3’;
hgf基因扩增正向引物:5’-ctggttccccttcaatagca-3’;
hgf基因扩增反向引物:5’-ctccagggctgacatttgat-3’。
进一步地,该试剂盒内还含有作为内参的gapdh基因的的扩增引物对。
第三方面,一种智能终端,包括处理器和存储器,所述存储器存储有程序,所述程序被处理器加载运行时实现以下步骤:
a、获取血液样本中cxcl10和hgf的mrna的2-△△ct值;
b、根据以下判别依据判断相应受试者是否患有肺炎并分辨其由何种感染源导致;与正常健康人相比:
若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值大于或等于3.215,且hgf的2-△△ct值小于3.065时,表明相应受试者患有病毒感染引起的肺炎风险较大;
若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值小于3.215,且hgf的2-△△ct值大于或等于3.065时,表明相应受试者患有细菌感染引起的肺炎风险较大;
若检测到待检样本中cxcl10的2-△△ct值大于或等于3.215,且hgf的2-△△ct值大于或等于3.065时,表明相应受试者患有病毒和细菌共同感染引起的肺炎风险较大;
其他情况,表明相应受试者未患肺炎;
c、输出判断结果。
这里,智能终端可以与mrna表达量和/或蛋白量分析设备通信,也可以连接移动存储介质等,以获取血液样本中cxcl10和hgf的mrna的2-△△ct值;判断环节也有可能与获取环节合并,即直接获取/判断是否高表达的信息。输出判断结果的形式及具体内容不限,只要正确对应于步骤b列出的某一种情况即可。
第四方面,一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器加载时执行上述步骤。
本发明具有以下有益效果:
根据本发明,通过联合检测血浆/全血中cxcl10和hgf的mrna和/或分泌的蛋白含量筛选细菌、病毒和病毒细菌交叉感染导致的肺炎患者,为使用者提供了简便的判断是否需要就医的标准,方便了用户使用,尤其在医疗条件不足情况下,能够根据患者病情程度和何种感染源及时作出合理的治疗方案。
面对新型冠状病毒感染(sars-cov-2)的肺炎疫情加速蔓延的严重形势,可做到“早发现、早诊断、早隔离、早治疗”,有利于控制疫情传播和降低病死率。
附图说明
图1是本发明实施例1的roc曲线图,其中,a为cxcl10的roc曲线图,cutoff值为3.215;b为hgf的roc曲线图,cutoff值为3.065。
图2病毒、细菌和病毒细菌交叉感染肺炎血浆中趋化因子配体cxcl10和肝细胞生长因子hgf的mrna表达量对比。
图3病毒、细菌和病毒细菌交叉感染肺炎血浆中趋化因子配体cxcl10和肝细胞生长因子hgf的蛋白表达量对比。
图4胶体金检测病毒、细菌和病毒细菌交叉感染肺炎结果示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细介绍本申请的相关验证实验及分析等,发明人具体的研发过程不限于此。
实施例1利用实时荧光定量pcr检测血液样本中cxcl10和hgf基因mrna表达量
分别收集20例确诊为病毒感染、细菌感染、病毒细菌交叉感染肺炎患者和20例正常健康人作为对照的全血样本。
采用赛默飞世尔科技有限公司的purelinktmtotalrnablood试剂盒(k156001)按照操作说明书提取各血液样本的总rna。利用thermoscientificnanodrop2000测量各样本中mrna浓度,然后采用promega公司的goscripttmreversetranscriptase(a5001)进行cdna的合成,接下来采用基于
cxcl10基因扩增正向引物:5’-ccattctgatttgctgcctta-3’,如seqidno.3所示;
cxcl10基因扩增反向引物:5’-caaaattggcttgcaggaat-3’,如seqidno.4所示;
hgf基因扩增正向引物:5’-ctggttccccttcaatagca-3’,如seqidno.5所示;
hgf基因扩增反向引物:5’-ctccagggctgacatttgat-3’,如seqidno.6所示;
gapdh基因扩增正向引物为:5’-tgcaccaccaactgcttagc-3’,如seqidno.7所示;
gapdh基因扩增反向引物为:5’-ggcatggactgtggtcatgag-3’,如seqidno.8所示
表1检测血液样本中cxcl10和hgf的2-△△ct值和准确率
结果分析:首先,根据图1的roc曲线可知cxcl10和hgf基因的auc值均大于0.5,说明诊断效果佳。另外,从表1和图1可以得出计结果发现,当检测到待检疑似患者全血中cxcl10的2-△△ct值大于等于3.215,hgf的2-△△ct值小于3.065时,表示患病毒感染引起的肺炎险较大,准确率为95.0%;当检测到待检全血中cxcl10的2-△△ct值小于3.215,hgf的2-△△ct值大于等于3.065时,表示患有细菌感染引起的肺炎风险较大,准确率为90.0%;当检测到待检全血中cxcl10的2-△△ct值大于等于3.215,hgf的2-△△ct值大于等于3.065时,表示患有病毒和细菌共同感染引起的肺炎风险较大,准确率为90.0%。如图2所示,通过实时荧光定量pcr检测cxcl10和hgf基因的表达水平,结果显示,病毒感染引起的肺炎cxcl10显著升高,hgf没有明显变化;细菌感染引起的肺炎hgf显著升高,cxcl10没有明显变化;病毒细菌交叉感染引起的肺炎cxcl10和hgf均显著升高。所有数据均以±标准差表示,**表示和正常健康组相比,水平有显著差异p<0.01;***表示和正常健康组相比,水平有显著差异p<0.001。
实施例2利用酶联免疫吸附分析(elisa)试剂盒检测肺炎患者血浆样本中cxcl10和hgf蛋白表达量
分别收集20例确诊为病毒感染、细菌感染、病毒细菌交叉感染肺炎患者和20例正常健康人作为对照的血浆样本,然后分别采用abcam公司的humancxcl10和hgfelisa试剂盒,按照厂商提供的试剂盒说明书测定正常健康组、病毒感染组、细菌感染组和病毒细菌交叉感染的血浆中cxcl10和hgf蛋白含量,把正常健康组中cxcl10或hgf的表达量设为1,然后分别计算出其余各组的相对倍数,并做统计分析。
结果分析:如图3所示,和健康正常人群相比,病毒感染引起的肺炎患者血浆中cxcl10显著升高,hgf没有明显变化;细菌感染引起的肺炎患者血浆中hgf显著升高,cxcl10没有明显变化;病毒细菌交叉感染引起的肺炎患者血浆中cxcl10和hgf均显著升高。从而进一步证实,cxcl10和hgf可以用于病毒感染、细菌感染、病毒细菌交叉感染肺炎患者的诊断和预判。所有数据均以±标准差表示,**表示和正常健康组相比,水平有显著差异p<0.01。
实施例3利用胶体金试纸条检测cxcl10和hgf生物标志物
基于cxcl10和hgf抗体的双检测线的胶体金试纸条,每个测试条均含有硝酸纤维素膜、样品垫、结合垫、吸水纸和pvc板支持物组成,测试条的硝酸纤维素膜包被有鼠源抗人cxcl10单克隆抗体、鼠源抗人hgf单克隆抗体和抗鼠igg多克隆二抗,结合垫含有胶体金标记的鼠源抗人cxcl10单克隆抗体和鼠源抗人hgf单克隆抗体,因此该试纸条有质控线c、cxcl10检测线t1和hgf检测线t2,如图4所示。其检测操作流程如下:检测前将待测样本、检测试剂及其他检测用材料等放室温,取出测试卡平放于台面上,用吸管吸取待测样本,将样本滴加2~3滴于测试卡上,15分钟观察两个测试条的显示结果,质控线处出现红色或者紫红色表明测试有效。
当检测有效时,如果测试条质控线c和测试线t1显色,测试线t2不显色,表示患病毒感染引起的肺炎风险较大,准确率为90.0%;如果测试条质控线c和测试线t2显色,测试线t1不显色,表示患有细菌感染引起的肺炎风险较大,准确率为87.3%;如果测试条质控线c显色、测试线t1显色、测试线t2不显色表示患有病毒和细菌共同感染引起的肺炎风险较大,准确率为87.0%。
<110>西北大学
<120>cxcl10和hgf的组合作为肺炎及其感染源检测标志物的应用
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