naica®微滴芯片数字PCR系统助力肺炎克雷伯菌的高灵敏检测

导读

在新型冠状病毒感染咳嗽的诊断与治疗专家共识（2023，46）中针对咳黄脓痰或外周血白细胞增高提示可能存在细菌感染，在2021年发表的95例COVID-19患者合并细菌及真菌感染的临床分析中，结果表明，COVID-19危重型患者易合并鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌等细菌和真菌的感染，肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)属于肠杆菌科克雷伯菌属，是一类重要的医源性感染革兰氏阴性条件致病菌，对多数抗菌药物易产生耐药性，占临床分离菌的13%，成为仅次于大肠埃希菌 (19%)的院内感染第二大致病菌。

上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国重实验室科学家基于naica^®微滴芯片数字PCR系统建立了肺炎克雷伯菌的数字PCR检测方法。数字PCR检测灵敏度最低检出限可达到3.37copies/μL；方法的相对标准偏差(relative standard deviation，RSD)均小于25%；本研究利用优化后的数字PCR方法共检测了28 株临床菌株，检测到14株为肺炎克雷伯菌，14株为其他种属，该方法特异性好、灵敏度高、准确度高，适合肺炎克雷伯菌的核酸检测和定量分析，也为其他临床病原菌的分子检测提供了新的技术参考。

应用亮点：

▶  数字PCR (digital PCR，dPCR)作为第3代 PCR技术，具有简便快速、灵敏度高、精确度高的特点，可检出微量的细菌核酸分子。

▶ 与传统的qPCR 相比，dPCR不受扩增效率的影响，无需依赖扩增曲线、无需标准曲线即可进行绝对定量，同时对低浓度的核酸定量更加准确可靠。

实验结果：

１、通过数字PCR的检测范围和灵敏性实验得到，cdPCR样品后续可在S5−S9样本检测范围内进行。

▲图１.数字PCR对不同稀释度标准品灵敏度测试结果。蓝色：阳性微滴；灰色：阴性微滴；NTC：阴性对照

２、数字PCR与荧光定量PCR的检出范围和灵敏性实验，得到cdPCR对低浓度样品的检测更准确。此外，cdPCR的最低检出限(3.37copies/μL)，较qPCR (194.9 copies/μL) 有更高的检测灵敏度。

▲图2: pUC57-16S的数字PCR (A)和荧光定量PCR (B)的标准曲线图 2B不同稀释倍数标准品检测的Ct值：

S1：9.84；S2：12.89；S3：16.21；S4：19.74；S5：22.34；S6：25.69；S7：28.11；S8：32.56；S9：35.42

３、同时对3株肺炎克雷伯菌和4株其他菌株进行特异性评估验证，cdPCR方法对肺炎克雷伯菌的特异性检测有效。

4、利用cdPCR对28株临床菌株进行检测，有14株菌为肺炎克雷伯菌，14株为其他菌株，说明cdPCR具有临床菌株检测应用潜力。

综上所述，本研究建立了检测肺炎克雷伯菌的数字PCR方法。与qPCR技术相比，cdPCR可以精准地对核酸进行绝对定量分析，检测下限低至单拷贝，不依赖于标准曲线， 具有较好的数据重现性，在稀有样品或痕量样品的检测方面具有独特的优势。因此，该方法为提高肺炎克雷伯菌的早期核酸检测提供了新方法，也为核酸绝对定量提供了新的数据支持。

同时naica^®六通道数字PCR系统为新冠病毒合并细菌感染的多重检测提供可能。

naica^®六通道数字PCR系统

法国Stilla Technologies公司naica^®六通道数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。