临床分子诊断学:第十章-感染性疾病的分子生物学检验课件.ppt
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1、1第十章第十章 感染性疾病的临床分子诊断感染性疾病的临床分子诊断2课程内容课程内容v病毒性疾病的临床分子诊断病毒性疾病的临床分子诊断v细菌性疾病的临床分子诊断细菌性疾病的临床分子诊断v特殊病原体的临床分子诊断特殊病原体的临床分子诊断v医院感染的临床分子诊断医院感染的临床分子诊断3收集临床标本收集临床标本形态学检查形态学检查分离培养及鉴定分离培养及鉴定动物试验动物试验生化反应生化反应药敏试验药敏试验血清学鉴定血清学鉴定形态学鉴定形态学鉴定免疫学检测免疫学检测传统病原体的检验程序传统病原体的检验程序4微生物学检验微生物学检验v发现传染源的最主要手段发现传染源的最主要手段v病原体诊断的金标准病原体诊
2、断的金标准v检测时限长(检测时限长(242天)天)v某些病原体不能被培养某些病原体不能被培养v受多种因素影响受多种因素影响5分子诊断分子诊断v严格病原体严格病原体v不可培养或难以培养的病原体不可培养或难以培养的病原体v需要快速得到检验结果需要快速得到检验结果v需要获得定量数据需要获得定量数据6第一节第一节 病毒性疾病的临床分子诊断病毒性疾病的临床分子诊断人类许多感染疾病由病毒引起,如病毒性肝炎、脑人类许多感染疾病由病毒引起,如病毒性肝炎、脑炎、流行性感冒等等,占人类传染疾病的炎、流行性感冒等等,占人类传染疾病的75%75%左右。左右。400400多种不同病毒。多种不同病毒。病毒结构:大病毒结构
3、:大 小:小:20-300nm 20-300nm 核心区:核酸(核心区:核酸(DNADNA或或RNARNA) 外周衣壳:蛋白质外周衣壳:蛋白质 包膜:脂质(镶嵌有蛋白质)包膜:脂质(镶嵌有蛋白质)病毒的概况:病毒的概况:7 我国是我国是HBVHBV高流行区,高流行区,50%50%70%70%的人的人受过感染,受过感染,8%8%12%12%是是HBVHBV携带者,肝炎患携带者,肝炎患者中者中60%60%是慢性肝炎患者,导致肝硬变,是慢性肝炎患者,导致肝硬变,HBVHBV又与原发性肝癌密切相关。又与原发性肝癌密切相关。 外壳(外壳(HBsAg):HBsAg): 外壳蛋白成分为表面抗原外壳蛋白成分为
4、表面抗原 核心(核心(HBcAg)HBcAg): DNA DNA DNA DNA 聚合酶聚合酶 HBcAgHBcAg一、乙型肝炎病毒一、乙型肝炎病毒8v3.2kb3.2kb双链双链DNADNA病毒病毒 v不完全双连环状不完全双连环状DNA DNA 长链长链L L为负链:为负链:有有4 4个开放阅读框个开放阅读框S S、C C、P P、X X S S区编码外膜蛋白(区编码外膜蛋白(HBsAgHBsAg) C C区编码区编码HBeAg HBeAg 、HBcAg HBcAg p p区编码区编码DNADNA聚合酶聚合酶 X X区位编码区位编码X X蛋白,可能与病毒蛋白表蛋白,可能与病毒蛋白表 达有关。
5、达有关。 短链短链S S为正链:为正链:长短不一长短不一(一)乙型肝炎病毒基因组结构(一)乙型肝炎病毒基因组结构9pre-s1 pre-s2S P P C C pre-c XHBV DNA 3.2 kbpre-S1 pre-S1蛋白蛋白 pre-S2 pre-S2蛋白蛋白 S HBsAg pre-C HBeAg C HBcAg P DNAP X HBxAgHBVHBV基因组结构基因组结构10乙型肝炎病毒的复制周期乙型肝炎病毒的复制周期11(三)乙型肝炎病毒的基因分型(三)乙型肝炎病毒的基因分型对致病的乙型肝炎病毒可用不同的血清型或基因型对致病的乙型肝炎病毒可用不同的血清型或基因型进行描述。进行
6、描述。根据根据 HBsAg HBsAg 抗原性差异,将抗原性差异,将HBVHBV分为分为1010个血清型,个血清型,其中主要的有其中主要的有adr adr 、adwadw、aywayw和和ayr ayr 。血清型分。血清型分布有明显的地区与种族差异,和国汉族以布有明显的地区与种族差异,和国汉族以adradr为主,为主, adwadw次之。次之。根据根据HBVHBV全核苷酸序列差异在全核苷酸序列差异在8%8%或以上,或或以上,或S S基因基因序列差异在序列差异在4%4%或以上的原则或以上的原则 ,可将,可将HBVHBV划分为不划分为不同的基因型,目前已经发现同的基因型,目前已经发现A A、B B
7、、CC、D D、E E、F F、GG、H H共共8 8种基因型。不同基因型序列长度不同,主种基因型。不同基因型序列长度不同,主要是前要是前S1S1区的不同。区的不同。12我国流行的主要是A、B、C、D四种HBV基因型,另有混合型。四种HBV基因型在中国地域分布的主要概况HBV基因型 主要分布地域A基因型 仅见于少数地区(广西壮族自治区)B 基因型 长江以南C基因型 长江以北D基因型 少数民族较多的地区(西藏、新疆、宁夏等)13病毒分型检测的意义病毒分型检测的意义HBV基因型与HBV流行病学特点、HBV标志物的表达、致病性、乙型肝炎的病程、转归及对药物的敏感性有关。 不同基因型对抗病毒药物的效果
8、存在一定差异用拉米夫定抗病毒治疗时,基因型B比基因型C 有更好的应答:用普通IFN-a治疗时,基因型B比基因型C对干扰素治疗的应答率高。14 (三)(三) HBVHBV核酸检测核酸检测 常用的免疫学检测方法,即二对半的检测存常用的免疫学检测方法,即二对半的检测存在窗口期,不易早期诊断。在窗口期,不易早期诊断。 1.1.普通普通PCRPCR技术技术 传统PCR方法检测HBV DNA的灵敏度可以达到ng级水平,检测结果能直接反应HBV病毒的复制程度,为临床提供从分子水平上对病原体进行诊断提供依据。15引物是PCR扩增的关键,决定扩增的特异性和敏感度。PCR引物常根据其S、C、P 和X 基因中的高度
9、保守序列来设计。不足:不能进行准确的基因定量、重复性差、扩增产物间污染所到的假阳性多、强致癌物溴化乙啶的使用等。16扩增位置扩增位置 引物序列引物序列 扩增片断(扩增片断(bp)bp) P P、X X基因基因 5 5-ATACTGCGGAACTCCTAGC-3-ATACTGCGGAACTCCTAGC-3 278 278 5 5-CCGCGTAAAGAGAGGTGCG-3-CCGCGTAAAGAGAGGTGCG-3 C C基因基因 5 5-ATACCACAGAGTCTAGACTCGTGGTGGACT-3-ATACCACAGAGTCTAGACTCGTGGTGGACT-3 477 477 5 5-A
10、AGCCCTACGAACCACTGAACAAATGGCAC-3-AAGCCCTACGAACCACTGAACAAATGGCAC-3 C C基因基因 5 5-GCTTTGGGGCATGGACATTGACCCCTATAA-3-GCTTTGGGGCATGGACATTGACCCCTATAA-3 258 258 5 5-ATGGGATCCCTGGAATGCGGGTCTTCCAAA-3-ATGGGATCCCTGGAATGCGGGTCTTCCAAA-3 172荧光定量荧光定量PCR技术技术荧光定量PCR法的应用,可以在在进行HBV DNA检测的同时使其进行相对的量化,这对于乙肝患者体内HBV的复制及传染性有更
11、直接的了解,能准确地反映HBV DNA的复制水平、病程变化和治疗恢复情况等。其特异性高,灵敏度可达001fg,检测范围为2.51022.5109copies/ml。1819HBV核酸检测的意义1.1.早期诊断早期诊断 免疫学检测敏感性:免疫学检测敏感性: 0.10.1g/ml g/ml 核酸杂交检测敏感性:核酸杂交检测敏感性:0.1pg/ml 0.1pg/ml PCR PCR检测:检测: 0.1fg/ml 0.1fg/ml 因此,在感染早期即可通过因此,在感染早期即可通过DNADNA检测证实检测证实病毒的存在。病毒的存在。202.2.监测治疗效果监测治疗效果: : v HBVDNA10 HBV
12、DNA107 7拷贝拷贝/ml/ml提示病毒复制活跃;提示病毒复制活跃; v HBVDNAHBVDNA10104 4拷贝拷贝/ml/ml治疗有一定疗效;治疗有一定疗效; v HBVDNAHBVDNA10103 3拷贝拷贝/ml/ml、HBeAgHBeAg阴转、转氨酶阴转、转氨酶正常为乙型肝炎临床治愈指标;正常为乙型肝炎临床治愈指标;3.3.判断病情,指导制定合理的治疗方案判断病情,指导制定合理的治疗方案21常用的抗HBV药物为核苷(酸)类似物,如拉米夫定、阿德福韦等,但在长期用药过程中,部分患者对药物产生了耐药性。HBV一旦出现耐药突变后肝功能恶化比例显著增高。随着服用拉米夫定时间的延长,患者
13、的耐药性随之增加,服药 5 年的耐药性可高过约69%。因此,对乙型肝炎病毒的耐药性分析在指导临床用药和监测病情等方面都具有重要意义。HBV的耐药突变和检测的耐药突变和检测22乙型肝炎病毒的耐药性产生重要原因是乙型肝炎病毒的耐药性产生重要原因是HBVHBV本身本身是一种变异较高的病毒。是一种变异较高的病毒。HBV在复制过程中必须经过经过RNA中间体的逆转录过程中,由于HBV DNA 多聚酶具有逆转录酶的性质,即缺乏严格的校正功能,使其自发突变率高达10-5。慢性HBV感染者由于长期抗病毒治疗也会诱发病毒基因变异。人体免疫应答或疫苗接种等压力下HBV也可发生突变。突变引起病毒生物学特性的改变,使慢
14、性HBV感染患者体内积累了大量基因序列突变的HBV株,从而导致HBV感染发病机制的变化、血清学检测指标的以改变(免疫逃逸)及药物抗性等,给HBV感染的临床表现、诊断、预后及防治等方面带来一系列复杂的问题。23拉米夫定一种能抑制乙型肝炎病毒复制的核苷类药物,其作用机制:核苷(酸)类似物与HBV DNAP的自然底物(dNTP)竞争地与该酶结合,导致HBV DNA合成终止,达到抑制 HBV 复制的目的。所以与HBV DNAP 结合能力的强弱决定了该类药物的疗效。24当HBV DNAP氨基酸序列发生改变并影响到其空间构象发生改变时,使HBV DNAP与核苷(酸)类似物的结合能力明显下降,于是就产生了对
15、核苷酸类药物的耐药性,发生耐药现象。在拉米夫定抗HBV感染治疗中,HBV发生变异最为常见,这些变异发生在HBV DNAP的基因区。拉米夫定抗病毒治疗的靶点在HBV DNAP的逆转录酶区。25HBV YMDDHBV YMDD变异直接测序结果图谱变异直接测序结果图谱26PCR-RFLP检测HBV YMDD变异27DNADNA芯片技术诊断芯片技术诊断HBV YMDDHBV YMDD变异变异28结核分枝杆菌结核分枝杆菌(M. tuberculosis),俗称结核杆菌,是引起结,俗称结核杆菌,是引起结核病的核病的病原菌病原菌。可侵犯全身各器官,但以。可侵犯全身各器官,但以肺结核肺结核为最多见。为最多见。
16、结核病至今仍为重要的传染病。估计结核病至今仍为重要的传染病。估计世界人口世界人口中中1/3感染结感染结核分枝杆菌。据核分枝杆菌。据WHO报道,每年约有报道,每年约有800万新病例发生,至万新病例发生,至少有少有300万人死于该病。我国建国前死亡率达万人死于该病。我国建国前死亡率达200-300人人/10万,居各种疾病死亡原因之首,建国后人民生活水平提高,万,居各种疾病死亡原因之首,建国后人民生活水平提高,卫生状态改善,特别是开展了群防群治,儿童普遍接种卡介卫生状态改善,特别是开展了群防群治,儿童普遍接种卡介苗,结核病的发病率和死亡率大为降低。但应注意,世界上苗,结核病的发病率和死亡率大为降低。
17、但应注意,世界上有些地区因有些地区因艾滋病艾滋病、吸毒、免疫抑制剂的应用、酗酒和贫困、吸毒、免疫抑制剂的应用、酗酒和贫困等原因,发病率又有上升趋势。等原因,发病率又有上升趋势。第二节第二节 细菌性疾病的临床分子诊断细菌性疾病的临床分子诊断2930结核分枝杆菌结核分枝杆菌1.1.生物学特性与致病性生物学特性与致病性 结核分枝杆菌复合群包括人结核分枝杆菌、牛分结核分枝杆菌复合群包括人结核分枝杆菌、牛分枝杆菌、非洲分枝杆菌和田鼠分枝杆菌,其中前枝杆菌、非洲分枝杆菌和田鼠分枝杆菌,其中前三者对人类致病三者对人类致病 人型结核分枝杆菌感染的发病率最高人型结核分枝杆菌感染的发病率最高 31生长与病理特征生
18、长与病理特征v结核分枝杆菌生长缓慢,增殖一代需结核分枝杆菌生长缓慢,增殖一代需15152020小时,小时,生长成可见菌落一般需生长成可见菌落一般需4 46 6周周 v在组织细胞内大量繁殖引起炎症,菌体成分和代在组织细胞内大量繁殖引起炎症,菌体成分和代谢物质的毒性以及菌体成分诱发的机体免疫损伤谢物质的毒性以及菌体成分诱发的机体免疫损伤 3233肺结核肺结核膝关节结核膝关节结核脊椎结核脊椎结核肠结核肠结核34 2.2.基因组特点基因组特点 共价封闭环状结构共价封闭环状结构 标准株结核分枝杆菌基因组全长标准株结核分枝杆菌基因组全长4.4Mb,4.4Mb,包含包含40004000个蛋白质编码基因和个蛋
19、白质编码基因和5050个个RNARNA编码基因编码基因 结核分枝杆菌结核分枝杆菌35 (1)(1)重复序列:如重复序列:如IS6110IS6110,仅存于结核分枝杆菌复,仅存于结核分枝杆菌复合群细菌染色体上长合群细菌染色体上长1355bp1355bp的重复插入序列,具的重复插入序列,具有复合群特异性有复合群特异性 (2)(2)蛋白质编码基因蛋白质编码基因 (3)rRNA(3)rRNA基因:每个细胞约含有基因:每个细胞约含有10103 310104 4 个个rRNArRNA,含有结核分枝杆菌高度保守的序列,也有分枝杆含有结核分枝杆菌高度保守的序列,也有分枝杆菌种特异性序列菌种特异性序列基因组特征
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