病原微生物鉴定手段sanger法---略论鉴定历史

引子

有哲人说

人不能两次踏进同一条河流

说的是万事万物都在,从这种观点出发,任意两个个体我们都是能做出分辨的,关键在分辨的成本和难度
我们今天就来分享下病原微生物是怎么玩找不同的游戏的。

近取之于身,远取之于物

对于我们人类自身是如何找不同的呢,这个比较好办,特别是在现代社会,我们就看脸行了,再不济把身材加进去,但是碰到这种情况如何办。

双胞胎

有人说:好办,找她们妈妈去。确实是个法子,但是每次碰到这种情况都得找妈妈成本也太高了,并且这种方法除了妈妈,别人不易掌握。所以我们得寻找到低成本,大家都能理解掌握的方法。我们现在就来看看微生物界是如何解决这个问题的

微生物的颜值

其实自从列文虎克大神改进显微镜后,微生物的鉴别都是通过颜值找不同的,也就是我们现在检验科的涂片技术,简单粗暴。因为真菌都是深入组织生长,所以病理科鉴定真菌其实用的也是颜值这门绝活。他们本质上都是利用长的形态不一样(形状,大小,群落状态)。微生物种类上百万种,形体又小,形态上一致但实质上不同种的情况就非常普遍。所以科学家利用微生物的生化特性不一样,通过不同的试剂给微生物披彩衣,微生物室的抗酸染色和革兰氏染色都是利用这个原理。批了彩衣化了妆,贵妇平民总算能区分开来了。还有些个体形态虽然不好区分,但是群体形态好区分,这个就是平板培养做鉴定的理论基础。

这种情况下估计只能吟唱:一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星

功能的执行者--蛋白质

实际微生物界是非常复杂的,大多数情况下微生物是没法披彩衣的,或者都披着同样的彩衣,并且绝大部分不能培养无法群观。故此法缺点明显。既然万事万物均有差异是真理,我们还是有很多办法找出不同的。蛋白质是生物功能的执行者,既然不同,蛋白质肯定是不同的。所以在20世纪70年代杂交瘤技术发明以来,稍微有点意义的能分离的大分子蛋白质都能制备出特异性结合的抗体,这就是我们血清学做鉴定的来源,特别适用于病毒和苛养型微生物。不过此法有个理论上的大缺陷,蛋白大分子三维结构很多都是类似的,并且大分子不一定充分暴露或者暴露数量有限,所以这种方法灵敏度和特异性都有限。

万法归DNA

到这里大家就可以回忆下生物界一个大法则—中心法则。蛋白质既然不同,DNA就肯定会不同,聪明的人们开始向DNA求助.基因组那么大,在刀耕火种的年代又不能动不动测个宏基因组,科学家经过漫长时间的探索终于找到一个好片段,就是编码16sRNA这个大分子基因16sDNA基因。这个片段拥有下面几个特性。

  • 该基因参与生物蛋白质的合成过程,是个老家本领,存在于所有原核生物中。
  • 有高度保守的序列区域,和中度保守和高度变化的序列区域,适合于玩不同难度的找不同游戏
  • 分子量大小适中,约1540个核苷酸,在测序生产力底下的年代便于序列分析。
  • 可变区序列因细菌不同而异,恒定区序列基本保守,可利用恒定区序列设计引物,将16S rDNA片段扩增出来,利用可变区序列的差异来对不同菌属、菌种的细菌进行分类鉴定。

这4个特性按经梦的说法就是就是原核生物谁家这东西都差不多,而且差别还不大,还有小片段一模一样的地方方便PCR放大信号。这么经济适用型片段迅速占领分子分类鉴定市场。这个方法有两个关键环节:1.就是必须是纯培养物,然后用通用引物扩增出来16S基因,一旦不是纯培养物就没有办法做鉴定;2.因为片段长,基于成本考虑就用测序金标准sanger法来测序。所以这种鉴定方法确实每个环节都能经得起考验,培养+sanger法测序,都是各自方法学上的金标准。“寸有所短,尺有所长”,从关键环节就可以看出这个方法最大缺点就是因临床培养阳性率极低大部分微生物没机会用这个方法,并且很多16S基因只能鉴定到属,无法到种,严重影响了此法的适用范围。
同上,真菌的18S鉴定和原核生物16S鉴定情况一模一样
质谱的短板也是类似

荣耀都归于PMseq

幸运的是技术飞速发展,前几年的阳春白雪宏基因技术竟然迅速堕落到下里巴人的境地。之前需要培养和只看一个片段的两大短板被PMseq强大技术优势所克服,从此人民过上了幸福的无惧疑难感染的生活,PMseq也迅速席卷大江南北,成为了上至鸿儒大咖下至贩夫走卒人人称道的神器。

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