一种检测少根根霉的DNA探针、基因芯片及其应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010258258.3

申请日:

20100818

公开号:

CN102041309B

公开日:

20120808

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:

IPC分类号:

C12Q1/68,C12Q1/04,C12N15/11

主分类号:

C12Q1/68,C12Q1/04,C12N15/11

申请人:

李国辉

发明人:

李国辉

地址:

025150 内蒙古自治区赤峰市大板镇索博日嘎街政安小区一号楼3-401

优先权:

CN201010258258A

专利代理机构:

北京集佳知识产权代理有限公司

代理人:

冯琼;李玉秋

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内容摘要

本发明涉及生物技术领域,公开了一种检测少根根霉的DNA探针。本发明所述检测少根根霉的DNA探针具有序列表SEQ?ID?No.1所示的核苷酸序列,其检测少根根霉特异性强,灵敏度高达0.04ng。本发明还提供包含所述DNA探针的基因芯片。采用本发明所述基因芯片可实现对可能含少根根霉的样品的高通量、自动化及快速检测,特异性强,可保证检测结果的精确性,具有广泛的应用前景。

权利要求书

1.一种用于检测少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)的DNA探针,具有SEQ ID No.1所示序列。 2.一种用于少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)检测的基因芯片,通过将寡核苷酸探针固定在固相载体表面形成,其特征在于,所述寡核苷酸探针包含权利要求1所述DNA探针。 3.根据权利要求2所述的基因芯片,其特征在于,所述固相载体选自硝酸纤维素膜、尼龙膜、聚苯乙烯、玻璃片、硅片、微粒和塑料片。 4.根据权利要求2或3所述的基因芯片,其特征在于,所述寡核苷酸探针还包括阳性对照探针、阴性对照探针。 5.根据权利要求4所述的基因芯片,其特征在于,所述阳性对照探针如SEQ ID No.4所示。 6.根据权利要求4所述的基因芯片,其特征在于,所述阴性对照探针如SEQ ID No.5所示。 7.一种用于检测少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)的试剂盒,包含权利要求1所述DNA探针。 8.一种对可能含少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)的样品进行检测的方法,包含以下步骤:步骤1:提取并扩增样品的核酸序列,所述扩增将信标分子标记到扩增产物;步骤2:取步骤1所得扩增产物与固定于权利要求2-6任一项所述基因芯片上的探针进行杂交;步骤3:根据所述信标分子采用相应的检测方法对基因芯片进行扫描分析。 9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤1所述扩增步骤的引物具有序列表SEQ ID No.2或SEQ ID No.3所示的序列。 10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述信标分子可以为荧光素或同位素,所述荧光素包括Cy3、Cy5、异硫氰酸荧光素、德克萨斯红;所述同位素包括32P。

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种检测少根根霉的DNA探 针、基因芯片及其应用。

背景技术

侵袭性真菌感染是真菌入侵人体而导致血液感染、各个脏器感染 或全身播散的严重感染。近20年来侵袭性真菌感染的发病呈明显增长 趋势,这与大量应用广谱抗生素、抗癌放疗、化疗以及其他免疫抑制 剂、类固醇药物、器官移植、静脉插管和各种侵袭性操作有关。

侵袭性真菌感染主要的致病真菌有念珠菌属、曲霉属、隐球菌属 等条件致病真菌,还有组织胞浆菌、皮炎芽生菌、孢子丝菌等地方流 行性致病真菌。不同环境下,感染的真菌种类不同。侵袭性真菌感染 早期没有特异性表现,所以很容易被掩盖,病死率很高。

目前临床常用的检测真菌的技术主要有:

(一)镜检及培养、鉴定:如六胺银染色、PAS染色、银氨G-S 染色法、10%KOH法以及真菌培养法是临床最常用的鉴定手段,但直 接镜检特异性差、敏感性不足,不能鉴定出真菌种类。真菌培养虽能 鉴定真菌种类,但培养条件苛刻,培养时间长,假阴性高,敏感性不 足,无法辅助临床治疗。

(二)免疫学方法:免疫学方法的基本原理是利用抗原与抗体的 特异结合,来达到相互间的特异探察。该法主要用于检测真菌的抗原、 抗体、代谢产物及细胞成分。能根据真菌抗原性的不同将真菌分类。 但抗体的特异性限制了该项技术的发展。

免疫组化、酶联免疫吸附试验、免疫印迹法及凝集反应都是基于 免疫学方法检测真菌的手段,但目前广泛应用于临床的仅有G试验, G试验检测的是真菌的细胞壁成分:(1,3)-β-D-葡聚糖,人体的吞噬细 胞吞噬真菌后,能持续释放该物质,使血液及体液中含量增高(浅部 真菌感染无类似现象)。适用于除隐球菌和接合菌外的所有深部真菌感 染的早期诊断,尤其是念珠菌和曲霉菌,但不能确定菌种。临床应用 中发现有诸多假阳性可能,例如:

(1)使用纤维素膜进行血透标本或患者暴露于纱布或其他含有葡 聚糖的材料;

(2)静脉输注免疫球蛋白、白蛋白、凝血因子或血液制品;

(3)链球菌血症;

(4)操作者处理标本时存在污染。

另外,使用多糖类抗癌药物、放化疗造成的粘膜损伤导致食物中 的葡聚糖或定植的念珠菌经胃肠道进入血液等也可能造成假阳性。

(三)分子生物学技术:

包括原位杂交、聚合酶链反应、DNA中G+C mol%含量测定、随 机扩增多态性DNA(RAPD)分析、限制性内切酶多态性分析(RFLP)等, 但上述技术均耗时耗力,不具有高通量的特点,不能用少量的样本快 速同时检测多种可能存在的真菌,因此多局限于实验室研究,尚不能真 正应用于临床。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测少根根霉的DNA探针,具有SEQ ID No.1所示序列,其与少根根霉DNA特异性结合,检测少根根霉灵敏 度高。

本发明所述DNA探针可广泛应用于生物学、医学领域,如与以 PCR技术为基础的核酸杂交技术结合,进行生物学分析或临床诊断。

本发明结合基因芯片技术,可实现小样本、高通量、特异、快速、 自动化检测少根根霉的目的。本发明提供的一种用于真菌检测的基因 芯片,通过将特异性寡核苷酸探针固定在固相载体表面形成,所述寡 核苷酸探针包含具有SEQ ID No.1所示序列的DNA探针。探针、引物 与真菌目的基因之间的关系如表1所示。

表1.本发明所述基因芯片所使用的引物及探针

作为优选,所述固相载体选自硝酸纤维素膜、尼龙膜、聚苯乙烯、 玻璃片、硅片、微粒和塑料片。

本发明的基因芯片所采用的固相载体选自任何可用于制备基因芯 片的材料,包括但不限于硝酸纤维素膜、尼龙膜、聚丙乙烯、玻璃片、 硅片、微粒和塑料片。所述的固相载体经不同的化学修饰后,在其表 面带有可以固定核酸分子的活性基团,这些基团包括但不限于氨基 (-NH2)、醛基(-CHO)、羧基(-COOH)和巯基(-SH)。

本发明所述基因芯片在所述固相载体上连接针对少根根霉的特异 性核酸探针,所述探针可以为单链或双链DNA分子,其在适当的条件 下可以与少根根霉基因特异性杂交。所述探针可以通过DNA自动合成 或PCR扩增而获得。所述探针在其与载体连接的一端可以选择性地添 加一个目的在于增加探针的空间活动性以利于杂交的连接臂。

本发明所述基因芯片的制备,是将所述核酸探针有序地点样到载 体上,通过核酸探针末端修饰的活性基团与载体表面相应的活性基团 反应,形成共价连接,将探针固定于载体上,从而制成基因芯片。同 时,在本发明所述基因芯片上,按序与不同样品杂交后,通过对所捕 获阳性信号的寻址即可明确对应的样品中是否有少根根霉的存在。

作为优选,所述固相载体表面还固定有阳性对照探针、阴性对照 探针。

更优选地,所述阳性对照探针其序列如SEQ ID No.4所示,其与 阳性对照样品特异性结合,阳性对照样品片段序列如SEQ ID No.6所 示,其中与阳性对照探针结合部位的序列为 CCCATGGGTCTTGTCTGGA。

更优选地,所述阴性对照探针,其序列如SEQ ID No.5所示。

本发明还提供一种用于检测少根根霉的试剂盒,包含:与少根根 霉特异性结合的探针,所述探针具有序列表SEQ ID No.1所示的核苷 酸序列中。本发明所述试剂盒优选还包含用于对真菌基因扩增的引物, 其具有序列表SEQ ID No.2或SEQ ID No.3所示的序列。

本发明还提供一种对可能含少根根霉的样品进行检测的方法,包 含以下步骤:

步骤1:提取并扩增样品的核酸序列,所述扩增将信标分子标记到 扩增产物;

步骤2:取步骤1所得扩增产物与固定于所述基因芯片上的探针 进行杂交;

步骤3:根据所述信标分子采用相应的检测方法对基因芯片进行扫 描分析。

作为优选,步骤1扩增步骤所用的5’引物为真菌18SrRNA通用 引物,具有序列表SEQ ID No.2所示序列,3’引物为真菌28SrRNA通 用引物,具有SEQ ID No.3所示的序列。

在所述的样品标记过程中,可以利用本领域已知各种核酸标记方 法使标本中的目的基因标记信标分子,所述方法包括但不限于,PCR、 RT-PCR、体外转录、随机引物标记、缺口平移以及末端转移标记等方 法。所述信标分子可以为荧光素或同位素;所述荧光素包括但不限于, Cy3、Cy5、异硫氰酸荧光素、德克萨斯红;所述同位素包括但不限于 32P。

在适当的温度和离子强度条件下,将所述标记产物与本发明所述 基因芯片进行杂交。杂交条件和方法是本领域已知的。杂交后,根据 所选用的信标分子采用相应的检测方法对基因芯片进行扫描分析,根 据所捕获的阳性信号寻址,判断所述标本中是否含有少根根霉。

本发明采用少根根霉特异性寡核苷酸作为探针,在真菌检测过程 中利用真菌通用引物对样品中真菌基因扩增进行标记。本发明所述基 因芯片连接的探针和扩增所用的真菌通用引物列于表1中。需要说明 的是,本发明所采用的寡核苷酸探针和真菌通用引物也可以用于对目 的基因的普通PCR扩增,而扩增的PCR产物同样可以作为探针按照所 述方法制备真菌检测基因芯片,因此所述PCR产物作为探针所制备的 基因芯片也在本发明的保护范围之内。

分子生物学技术应用于真菌研究已显示出多方面的优点,医学真 菌研究已逐渐形成了以基因分析为基础的鉴定和分类系统。我们基于 分子生物学技术,利用芯片的高通量平台,设计完善了基于基因芯片 特异性诊断少根根霉感染的技术。

本发明所述DNA探针特异性强,灵敏度高,样品中含有2-3CFU 以上少根根霉经检测即可见阳性信号,少根根霉PCR产物达0.04ng以 上即可被检测出来。

本发明所述基因芯片以及利用所述基因芯片进行样品检测的方法 所需样本量少,反应体积小,试剂消耗少,可实现样品的高通量、自 动化及快速检测,分析过程客观,特异性强,通过本方法检测出的结 果与分离培养或测序比对结果的一致率达100%,保证了检测结果的精 确性,适于应用于临床。

附图说明:

图1示本发明所述基因芯片与少根根霉菌株杂交的检测结果;

图2示不同数量少根根霉孢子提取的DNA与本发明所述基因芯片 杂交的检测结果;

图3示不同剂量少根根霉PCR产物的琼脂糖凝胶电泳结果。

具体实施方式:

本发明公开了一种检测少根根霉的DNA探针、基因芯片及其应 用,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特 别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显 而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及应用已经通 过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精 神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来 实现和应用本发明技术。

实施例1:DNA的提取

可按照本领域常规方法进行提取,样本可以为新鲜组织、血液、 尿液、脑脊液、分泌物(痰液、胸水、腹水、肺泡灌洗液等)等。在 本实施例中使用Qiagen微量DNA提取试剂盒,以新鲜组织为例:

(1)将新鲜组织放入高温灭菌的研钵中,倒入液氮后研碎,将研 碎的组织移入1.5ml的EP管中;

(2)加入1ml生理盐水冲洗,离心3000rpm 5min,弃上清;

(3)加入200μl NaOH(50mM),95℃孵育10min,离心5000rpm 10min,弃上清;

(4)加入500μl Lyticase溶壁酶溶液,37℃孵育30min;

(5)离心14000rpm 10min,弃上清;

(6)迅速加180μl ATL和20μl蛋白酶K 55℃15min;

(7)加100μl AL,震荡15s.充分混匀。70℃10min(100μl AL 缓冲液中加1μg载体RNA);

(8)50μl乙醇(96-100%)震荡15s.室温5min(15-25℃);

(9)短暂离心;

(10)小心将所有溶胞产物移至柱,避免沾湿管壁,移液器勿触及 膜,离心6000g(8000rpm)1min.将柱子放进2ml收集管,弃收集 管。若溶胞产物未完全通过膜,再次用更高转速离心直至柱子空;

(11)往柱子里加500μl AW1(摇匀),避免沾湿管壁。离心6000g (8000rpm)1min.将柱子放进2ml收集管,弃收集管;

(12)往柱子里加500μl AW2,避免沾湿管壁。离心6000g(8000 rpm)1min.将柱子放进2ml收集管,弃收集管;

(13)14,000rpm,3min使膜完全干燥,确保没有乙醇;

(14)将柱子置于1.5ml离心管,弃收集管。加20-100μl AE蒸馏 水(PH大于7)于膜中央。

(15)室温(15-25℃)1min.

(16)将柱子置于收集管上,20,000g(14,000rpm)离心1min,将 收集管内液体保存备用。

实施例2:样品的PCR扩增

PCR反应体系:PCR反应总体积为25μl,含模板DNA(少根根 霉,黄曲霉,烟曲霉,黑曲霉,土曲霉,构巢曲霉,乳酒念珠菌,皱 褶念珠菌,阿萨希毛孢子菌,小孢根霉,微小根毛霉,伞状犁头霉, 白念珠菌,克柔念珠菌,光滑念珠菌,热带念珠菌,近平滑念珠菌, 季也蒙念珠菌,都柏林念珠菌或新生隐球菌DNA)5μl,10×Buffer2.5μl, 2.5mM dNTP 1.25μl,25mM MgCl2 3μl,引物ITS1、ITS450pmol各 0.25μl,Hotstart Taq酶(5U/μl)0.1μl,补超纯水至25μl。

PCR反应条件:95℃15分钟,扩增变性、退火、延伸的条件分别 为94℃变性30秒,60℃退火30秒,72℃延伸1分钟,35个循环, 最后72℃延伸10分钟。取8μl PCR产物于1.5%的琼脂糖中电泳30分 钟,电泳后染色30分钟,于凝胶成像系统照相。剩余的PCR产物用 于杂交(5μl PCR产物即可)。

实施例3:探针的标记以及基因芯片的制备

(1)用0.5M NaHCO3(PH 8.4)稀释本发明所述探针至适宜浓度, 取4ul探针溶液入微孔板中,每孔加入4ul点样液,充分混匀,空白对 照为等量上述NaHCO3与点样液的混合液。

(2)将BiodyneC尼龙膜裁剪至合适大小。

(3)室温下,16%w/v EDAC孵育Biodyne C尼龙膜10分钟。

(4)去离子水漂洗Biodyne C尼龙膜1分钟。

(5)用滤纸吸干尼龙膜。

(6)用点样仪取探针溶液及空白对照溶液点样于制备好的尼龙膜 上。

(7)室温下孵育5分钟。

(8)吸除尼龙膜表面液体,将尼龙膜放入0.1M NaOH液中灭活 9分钟。

(9)在摇床中用100ml 2×SSPE漂洗Biodyne C尼龙膜5分钟。

(10)在摇床中用60℃2×SSPE/0.5%SDS液漂洗Biodyne C尼龙 膜5分钟。

(11)于室温下在摇床中用200ml 20mM EDTA液清洗Biodyne C 尼龙膜20分钟。

(12)将Biodyne C尼龙膜放入洁净的塑料袋中,并加入10ml的 EDTA,密封保存于4℃冰箱中,备用。

实施例4:利用本发明所述探针进行样品的检测

使用链亲和素-过氧化物酶(Roche Diagnostics Co.)用2×SSPE (SSPE is 0.18M NaCl,10mM NaH2PO4,和1mM EDTA[pH 7.7]-0.5 %SDS)1∶4,000稀释;杂交温度为60℃;胶片(Hyperfilm;Amersham) 的曝光时间为2分钟。具体步骤如下:

(1)取5μl PCR扩增产物、与1μl阳性对照片段(序列如SEQ ID No.6所示)样本同时加入150μl 2×SSPE/0.1%SDS混匀,加入EP管 中。

(2)99℃加热10分钟,然后将EP管迅速放置于冰上至少5分 钟。

(3)在杂交箱中用250ml 60℃的2×SSPE/0.1%SDS液体摇动漂 洗已标记了探针的Biodyne C尼龙膜5分钟。

(4)吸除尼龙膜表面液体。

(5)用自制模具加入经2×SSPE/0.1%SDS溶液稀释后的PCR扩 增产物150μl于对应位置。

(6)在杂交箱中,60℃杂交60分钟。

(7)用250ml 60℃2×SSPE/0.5%SDS溶液于摇床中洗Biodyne C 尼龙膜两次,每次10分钟。

(8)加入15ml 2×SSPE/0.5%SDS和1/5000链亲和素-过氧化物 酶结合物混合液,42℃孵育45分钟。

(9)用250ml 42℃2×SSPE/0.5%SDS液于摇床中洗Biodyne C 尼龙膜两次,每次10分钟。

(10)室温下用250ml 2×SSPE液在摇床中洗Biodyne C尼龙膜 两次,每次5分钟。

(11)加入20ml ECL显影剂于Biodyne C尼龙膜上,室温孵育1 分钟。

(12)将Biodyne C尼龙膜放入暗盒中。

(13)在暗盒中放入X光片,曝光,洗片,观察结果。

(14)将Biodyne C尼龙膜用80℃250ml 1%SDS液摇动漂洗两 次,每次30分钟。

(15)再用200ml 20mM EDTA液于摇床中清洗Biodyne C尼龙膜 15分钟。

(16)将Biodyne C尼龙膜放入洁净的塑料袋中,并加入10ml的 EDTA,密封4℃保存备用。

实施例5:结果的判定

在探针对应的底片位置上,出现黑点,表示结果为阳性。无黑点, 表示结果为阴性。

图1示按照实施例1-4制备的标记了本发明探针的基因芯片杂交结 果。基因芯片上标记的探针的顺序为:1阳性对照(如SEQ ID No.4所 示),2阴性对照(如SEQ ID No.5所示),3空白对照,4-23本发明所 述探针;

菌株PCR产物杂交顺序:1-4少根根霉,5烟曲霉,6黄曲霉,7黑 曲霉,8土曲霉,9构巢曲霉,10乳酒念珠菌,11皱褶念珠菌,12阿 萨希毛孢子菌,13小孢根霉,14微小根毛霉,15伞状犁头霉,16白 念珠菌,17克柔念珠菌,18光滑念珠菌,19热带念珠菌,20近平滑 念珠菌,21季也蒙念珠菌,22都柏林念珠菌,23新生隐球菌。

从图1可见,本发明所述特异性探针仅仅与少根根霉的PCR产物 杂交,未与其它真菌PCR产物发生非特异性杂交,证实其与少根根霉 结合特异性强。

实施例6:灵敏度及重复性检测

不同数量少根根霉孢子提取DNA后,经本发明所述基因芯片检测, 结果如图2所示,1-2.5ng(相当于100CFU),2-1.25ng(相当于50CFU), 3-0.63ng(相当于25CFU),4-0.31ng(相当于12.5CFU),5-0.15ng(相 当于6CFU),6-0.08ng(相当于3CFU),7-0.04ng(相当于1.5CFU), 8-0.02ng(相当于0.75CFU),9-0.01ng(相当于0.4CFU)。

取不同剂量少根根霉PCR产物行琼脂糖凝胶电泳,结果如图3所 示。Marker为750bp、500bp,C为阴性对照,1-1×103ng,2-500ng, 3-250ng,4-50ng,5-5ng,6-0.5ng,7-0.05ng,8-5×10-3ng。

以上结果说明,样品中含有2-3CFU以上少根根霉经检测即可见阳 性信号;真菌PCR产物达0.04ng以上即可被检测出来。而利用琼脂糖 凝胶电泳检测PCR产物时,至少要5ng以上PCR产物进行电泳方可见 肉眼所见条带。说明本发明所述检测方案的敏感性明显高于单纯PCR 检测。

重复性检测:本发明具有良好的重复性,取10份阳性少根根霉进 行重复检测,阳性率达100%。

实施例8:临床分离菌株检测结果

检测自临床标本中分离培养的菌株,利用本发明所述基因芯片检 测出的结果经分离培养或测序比对验证,其检测结果一致率达100%, 结果见表2。

表2.本发明所述方法进行临床病例检测

  组织类型   疾病名称   真菌培养   涂片   测序比对   本发明方法   皮肤   皮肤感染   少根根霉   可见真菌成分   少根根霉   少根根霉   痰   肺部感染   -   -   小孢根霉   小孢根霉   肺泡冲洗液   肺部感染   少根根霉   -   -   小孢根霉   上鼻甲刮片   鼻窦炎   少根根霉   可见真菌成分   小孢根霉   小孢根霉

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领 域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出 若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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1、(10)授权公告号 CN 102041309 B (45)授权公告日 2012.08.08 CN 102041309 B *CN102041309B* (21)申请号 201010258258.3 (22)申请日 2010.08.18 C12Q 1/68(2006.01) C12Q 1/04(2006.01) C12N 15/11(2006.01) (73)专利权人 李国辉 地址 025150 内蒙古自治区赤峰市大板镇索 博日嘎街政安小区一号楼 3-401 (72)发明人 李国辉 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 冯琼 李玉秋 CN 1900288 A,。

2、2007.01.24, 全文 . CN 101024839 A,2007.08.29, 全文 . (54) 发明名称 一种检测少根根霉的 DNA 探针、 基因芯片及 其应用 (57) 摘要 本发明涉及生物技术领域, 公开了一种检测 少根根霉的 DNA 探针。本发明所述检测少根根霉 的 DNA 探针具有序列表 SEQ ID No.1 所示的核苷 酸序列, 其检测少根根霉特异性强, 灵敏度高达 0.04ng。本发明还提供包含所述 DNA 探针的基因 芯片。采用本发明所述基因芯片可实现对可能含 少根根霉的样品的高通量、 自动化及快速检测, 特 异性强, 可保证检测结果的精确性, 具有广泛的应 用前景。

3、。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 李岚 权利要求书 1 页 说明书 7 页 序列表 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 7 页 序列表 2 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种用于检测少根根霉 ( 拉丁文名称为 Rhizopus arrhizus) 的 DNA 探针, 具有 SEQ ID No.1 所示序列。 2.一种用于少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)检测的基因芯片, 通过将寡 核苷酸探针固定在固相载体表面形成, 其特征在于, 所述寡核苷酸探针包含权利要求 1 所 述 。

4、DNA 探针。 3. 根据权利要求 2 所述的基因芯片, 其特征在于, 所述固相载体选自硝酸纤维素膜、 尼 龙膜、 聚苯乙烯、 玻璃片、 硅片、 微粒和塑料片。 4.根据权利要求2或3所述的基因芯片, 其特征在于, 所述寡核苷酸探针还包括阳性对 照探针、 阴性对照探针。 5.根据权利要求4所述的基因芯片, 其特征在于, 所述阳性对照探针如SEQ ID No.4所 示。 6.根据权利要求4所述的基因芯片, 其特征在于, 所述阴性对照探针如SEQ ID No.5所 示。 7.一种用于检测少根根霉(拉丁文名称为Rhizopus arrhizus)的试剂盒, 包含权利要 求 1 所述 DNA 探针。 。

5、8. 一种对可能含少根根霉 ( 拉丁文名称为 Rhizopus arrhizus) 的样品进行检测的方 法, 包含以下步骤 : 步骤 1 : 提取并扩增样品的核酸序列, 所述扩增将信标分子标记到扩增产物 ; 步骤 2 : 取步骤 1 所得扩增产物与固定于权利要求 2-6 任一项所述基因芯片上的探针 进行杂交 ; 步骤 3 : 根据所述信标分子采用相应的检测方法对基因芯片进行扫描分析。 9. 根据权利要求 8 所述的方法, 其特征在于, 步骤 1 所述扩增步骤的引物具有序列表 SEQ ID No.2 或 SEQ ID No.3 所示的序列。 10. 根据权利要求 8 所述的方法, 其特征在于, 。

6、所述信标分子可以为荧光素或同位素, 所述荧光素包括 Cy3、 Cy5、 异硫氰酸荧光素、 德克萨斯红 ; 所述同位素包括 32P。 权 利 要 求 书 CN 102041309 B 2 1/7 页 3 一种检测少根根霉的 DNA 探针、 基因芯片及其应用 技术领域 0001 本发明涉及生物技术领域, 具体涉及一种检测少根根霉的 DNA 探针、 基因芯片及 其应用。 背景技术 0002 侵袭性真菌感染是真菌入侵人体而导致血液感染、 各个脏器感染或全身播散的严 重感染。近 20 年来侵袭性真菌感染的发病呈明显增长趋势, 这与大量应用广谱抗生素、 抗 癌放疗、 化疗以及其他免疫抑制剂、 类固醇药物、。

7、 器官移植、 静脉插管和各种侵袭性操作有 关。 0003 侵袭性真菌感染主要的致病真菌有念珠菌属、 曲霉属、 隐球菌属等条件致病真菌, 还有组织胞浆菌、 皮炎芽生菌、 孢子丝菌等地方流行性致病真菌。不同环境下, 感染的真菌 种类不同。侵袭性真菌感染早期没有特异性表现, 所以很容易被掩盖, 病死率很高。 0004 目前临床常用的检测真菌的技术主要有 : 0005 ( 一 ) 镜检及培养、 鉴定 : 如六胺银染色、 PAS 染色、 银氨 G-S 染色法、 10 KOH 法 以及真菌培养法是临床最常用的鉴定手段, 但直接镜检特异性差、 敏感性不足, 不能鉴定出 真菌种类。 真菌培养虽能鉴定真菌种类,。

8、 但培养条件苛刻, 培养时间长, 假阴性高, 敏感性不 足, 无法辅助临床治疗。 0006 ( 二 ) 免疫学方法 : 免疫学方法的基本原理是利用抗原与抗体的特异结合, 来达到 相互间的特异探察。该法主要用于检测真菌的抗原、 抗体、 代谢产物及细胞成分。能根据真 菌抗原性的不同将真菌分类。但抗体的特异性限制了该项技术的发展。 0007 免疫组化、 酶联免疫吸附试验、 免疫印迹法及凝集反应都是基于免疫学方法检测 真菌的手段, 但目前广泛应用于临床的仅有 G 试验, G 试验检测的是真菌的细胞壁成分 : (1, 3)-D- 葡聚糖, 人体的吞噬细胞吞噬真菌后, 能持续释放该物质, 使血液及体液中含。

9、量 增高 ( 浅部真菌感染无类似现象 )。适用于除隐球菌和接合菌外的所有深部真菌感染的早 期诊断, 尤其是念珠菌和曲霉菌, 但不能确定菌种。临床应用中发现有诸多假阳性可能, 例 如 : 0008 (1) 使用纤维素膜进行血透标本或患者暴露于纱布或其他含有葡聚糖的材料 ; 0009 (2) 静脉输注免疫球蛋白、 白蛋白、 凝血因子或血液制品 ; 0010 (3) 链球菌血症 ; 0011 (4) 操作者处理标本时存在污染。 0012 另外, 使用多糖类抗癌药物、 放化疗造成的粘膜损伤导致食物中的葡聚糖或定植 的念珠菌经胃肠道进入血液等也可能造成假阳性。 0013 ( 三 ) 分子生物学技术 : 。

10、0014 包括原位杂交、 聚合酶链反应、 DNA 中 G+C mol含量测定、 随机扩增多态性 DNA(RAPD) 分析、 限制性内切酶多态性分析 (RFLP) 等, 但上述技术均耗时耗力, 不具有高通 量的特点, 不能用少量的样本快速同时检测多种可能存在的真菌, 因此多局限于实验室研 说 明 书 CN 102041309 B 3 2/7 页 4 究, 尚不能真正应用于临床。 发明内容 0015 本发明的目的是提供一种检测少根根霉的 DNA 探针, 具有 SEQ IDNo.1 所示序列, 其与少根根霉 DNA 特异性结合, 检测少根根霉灵敏度高。 0016 本发明所述DNA探针可广泛应用于生物。

11、学、 医学领域, 如与以PCR技术为基础的核 酸杂交技术结合, 进行生物学分析或临床诊断。 0017 本发明结合基因芯片技术, 可实现小样本、 高通量、 特异、 快速、 自动化检测少根根 霉的目的。本发明提供的一种用于真菌检测的基因芯片, 通过将特异性寡核苷酸探针固定 在固相载体表面形成, 所述寡核苷酸探针包含具有 SEQ ID No.1 所示序列的 DNA 探针。探 针、 引物与真菌目的基因之间的关系如表 1 所示。 0018 表 1. 本发明所述基因芯片所使用的引物及探针 0019 0020 作为优选, 所述固相载体选自硝酸纤维素膜、 尼龙膜、 聚苯乙烯、 玻璃片、 硅片、 微 粒和塑料片。

12、。 0021 本发明的基因芯片所采用的固相载体选自任何可用于制备基因芯片的材料, 包括 但不限于硝酸纤维素膜、 尼龙膜、 聚丙乙烯、 玻璃片、 硅片、 微粒和塑料片。所述的固相载体 经不同的化学修饰后, 在其表面带有可以固定核酸分子的活性基团, 这些基团包括但不限 于氨基 (-NH2)、 醛基 (-CHO)、 羧基 (-COOH) 和巯基 (-SH)。 0022 本发明所述基因芯片在所述固相载体上连接针对少根根霉的特异性核酸探针, 所 述探针可以为单链或双链 DNA 分子, 其在适当的条件下可以与少根根霉基因特异性杂交。 所述探针可以通过 DNA 自动合成或 PCR 扩增而获得。所述探针在其与。

13、载体连接的一端可以 选择性地添加一个目的在于增加探针的空间活动性以利于杂交的连接臂。 0023 本发明所述基因芯片的制备, 是将所述核酸探针有序地点样到载体上, 通过核酸 探针末端修饰的活性基团与载体表面相应的活性基团反应, 形成共价连接, 将探针固定于 载体上, 从而制成基因芯片。 同时, 在本发明所述基因芯片上, 按序与不同样品杂交后, 通过 对所捕获阳性信号的寻址即可明确对应的样品中是否有少根根霉的存在。 0024 作为优选, 所述固相载体表面还固定有阳性对照探针、 阴性对照探针。 0025 更优选地, 所述阳性对照探针其序列如SEQ ID No.4所示, 其与阳性对照样品特异 说 明 。

14、书 CN 102041309 B 4 3/7 页 5 性结合, 阳性对照样品片段序列如SEQ ID No.6所示, 其中与阳性对照探针结合部位的序列 为 CCCATGGGTCTTGTCTGGA。 0026 更优选地, 所述阴性对照探针, 其序列如 SEQ ID No.5 所示。 0027 本发明还提供一种用于检测少根根霉的试剂盒, 包含 : 与少根根霉特异性结合的 探针, 所述探针具有序列表 SEQ ID No.1 所示的核苷酸序列中。本发明所述试剂盒优选还 包含用于对真菌基因扩增的引物, 其具有序列表SEQ ID No.2或SEQ ID No.3所示的序列。 0028 本发明还提供一种对可能。

15、含少根根霉的样品进行检测的方法, 包含以下步骤 : 0029 步骤 1 : 提取并扩增样品的核酸序列, 所述扩增将信标分子标记到扩增产物 ; 0030 步骤 2 : 取步骤 1 所得扩增产物与固定于所述基因芯片上的探针进行杂交 ; 0031 步骤 3 : 根据所述信标分子采用相应的检测方法对基因芯片进行扫描分析。 0032 作为优选, 步骤 1 扩增步骤所用的 5 引物为真菌 18SrRNA 通用引物, 具有序列表 SEQ ID No.2 所示序列, 3 引物为真菌 28SrRNA 通用引物, 具有 SEQ ID No.3 所示的序列。 0033 在所述的样品标记过程中, 可以利用本领域已知各。

16、种核酸标记方法使标本中的目 的基因标记信标分子, 所述方法包括但不限于, PCR、 RT-PCR、 体外转录、 随机引物标记、 缺口 平移以及末端转移标记等方法。所述信标分子可以为荧光素或同位素 ; 所述荧光素包括但 不限于, Cy3、 Cy5、 异硫氰酸荧光素、 德克萨斯红 ; 所述同位素包括但不限于 32P。 0034 在适当的温度和离子强度条件下, 将所述标记产物与本发明所述基因芯片进行杂 交。杂交条件和方法是本领域已知的。杂交后, 根据所选用的信标分子采用相应的检测方 法对基因芯片进行扫描分析, 根据所捕获的阳性信号寻址, 判断所述标本中是否含有少根 根霉。 0035 本发明采用少根根。

17、霉特异性寡核苷酸作为探针, 在真菌检测过程中利用真菌通用 引物对样品中真菌基因扩增进行标记。 本发明所述基因芯片连接的探针和扩增所用的真菌 通用引物列于表 1 中。需要说明的是, 本发明所采用的寡核苷酸探针和真菌通用引物也可 以用于对目的基因的普通 PCR 扩增, 而扩增的 PCR 产物同样可以作为探针按照所述方法制 备真菌检测基因芯片, 因此所述 PCR 产物作为探针所制备的基因芯片也在本发明的保护范 围之内。 0036 分子生物学技术应用于真菌研究已显示出多方面的优点, 医学真菌研究已逐渐形 成了以基因分析为基础的鉴定和分类系统。我们基于分子生物学技术, 利用芯片的高通量 平台, 设计完善。

18、了基于基因芯片特异性诊断少根根霉感染的技术。 0037 本发明所述 DNA 探针特异性强, 灵敏度高, 样品中含有 2-3CFU 以上少根根霉经检 测即可见阳性信号, 少根根霉 PCR 产物达 0.04ng 以上即可被检测出来。 0038 本发明所述基因芯片以及利用所述基因芯片进行样品检测的方法所需样本量少, 反应体积小, 试剂消耗少, 可实现样品的高通量、 自动化及快速检测, 分析过程客观, 特异性 强, 通过本方法检测出的结果与分离培养或测序比对结果的一致率达 100, 保证了检测结 果的精确性, 适于应用于临床。 附图说明 : 0039 图 1 示本发明所述基因芯片与少根根霉菌株杂交的检。

19、测结果 ; 0040 图 2 示不同数量少根根霉孢子提取的 DNA 与本发明所述基因芯片杂交的检测结 说 明 书 CN 102041309 B 5 4/7 页 6 果 ; 0041 图 3 示不同剂量少根根霉 PCR 产物的琼脂糖凝胶电泳结果。 具体实施方式 : 0042 本发明公开了一种检测少根根霉的 DNA 探针、 基因芯片及其应用, 本领域技术人 员可以借鉴本文内容, 适当改进工艺参数实现。 特别需要指出的是, 所有类似的替换和改动 对本领域技术人员来说是显而易见的, 它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及应用 已经通过较佳实施例进行了描述, 相关人员明显能在不脱离本发明内容、 精神和。

20、范围内对 本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合, 来实现和应用本发明技术。 0043 实施例 1 : DNA 的提取 0044 可按照本领域常规方法进行提取, 样本可以为新鲜组织、 血液、 尿液、 脑脊液、 分泌 物(痰液、 胸水、 腹水、 肺泡灌洗液等)等。 在本实施例中使用Qiagen微量DNA提取试剂盒, 以新鲜组织为例 : 0045 (1) 将新鲜组织放入高温灭菌的研钵中, 倒入液氮后研碎, 将研碎的组织移入 1.5ml 的 EP 管中 ; 0046 (2) 加入 1ml 生理盐水冲洗, 离心 3000rpm 5min, 弃上清 ; 0047 (3) 加入 200l NaOH(。

21、50mM), 95孵育 10min, 离心 5000rpm10min, 弃上清 ; 0048 (4) 加入 500l Lyticase 溶壁酶溶液, 37孵育 30min ; 0049 (5) 离心 14000rpm 10min, 弃上清 ; 0050 (6) 迅速加 180l ATL 和 20l 蛋白酶 K 55 15min ; 0051 (7) 加 100l AL, 震荡 15s. 充分混匀。70 10min(100l AL 缓冲液中加 1g 载体 RNA) ; 0052 (8)50l 乙醇 (96-100 ) 震荡 15s. 室温 5min(15-25 ) ; 0053 (9) 短暂离心。

22、 ; 0054 (10) 小心将所有溶胞产物移至柱, 避免沾湿管壁, 移液器勿触及膜, 离心 6000g(8000rpm)1min. 将柱子放进 2ml 收集管, 弃收集管。若溶胞产物未完全通过膜, 再次 用更高转速离心直至柱子空 ; 0055 (11)往柱子里加500l AW1(摇匀), 避免沾湿管壁。 离心6000g(8000rpm)1min. 将柱子放进 2ml 收集管, 弃收集管 ; 0056 (12) 往柱子里加 500l AW2, 避免沾湿管壁。离心 6000g(8000rpm)1min. 将柱子 放进 2ml 收集管, 弃收集管 ; 0057 (13)14,000rpm, 3mi。

23、n 使膜完全干燥, 确保没有乙醇 ; 0058 (14) 将柱子置于 1.5ml 离心管, 弃收集管。加 20-100l AE 蒸馏水 (PH 大于 7) 于膜中央。 0059 (15) 室温 (15-25 )1min. 0060 (16) 将柱子置于收集管上, 20,000g(14,000rpm) 离心 1min, 将收集管内液体保存 备用。 0061 实施例 2 : 样品的 PCR 扩增 0062 PCR 反应体系 : PCR 反应总体积为 25l, 含模板 DNA( 少根根霉, 黄曲霉, 烟曲霉, 说 明 书 CN 102041309 B 6 5/7 页 7 黑曲霉, 土曲霉, 构巢曲霉。

24、, 乳酒念珠菌, 皱褶念珠菌, 阿萨希毛孢子菌, 小孢根霉, 微小根毛 霉, 伞状犁头霉, 白念珠菌, 克柔念珠菌, 光滑念珠菌, 热带念珠菌, 近平滑念珠菌, 季也蒙 念珠菌, 都柏林念珠菌或新生隐球菌 DNA)5l, 10Buffer2.5l, 2.5mM dNTP 1.25l, 25mM MgCl2 3l, 引物 ITS1、 ITS450pmol 各 0.25l, Hotstart Taq 酶 (5U/l)0.1l, 补超纯水至 25l。 0063 PCR 反应条件 : 95 15 分钟, 扩增变性、 退火、 延伸的条件分别为 94变性 30 秒, 60退火 30 秒, 72延伸 1 分。

25、钟, 35 个循环, 最后 72延伸 10 分钟。取 8l PCR 产物于 1.5的琼脂糖中电泳 30 分钟, 电泳后染色 30 分钟, 于凝胶成像系统照相。剩余的 PCR 产 物用于杂交 (5l PCR 产物即可 )。 0064 实施例 3 : 探针的标记以及基因芯片的制备 0065 (1) 用 0.5M NaHCO3(PH 8.4) 稀释本发明所述探针至适宜浓度, 取 4ul 探针溶液 入微孔板中, 每孔加入 4ul 点样液, 充分混匀, 空白对照为等量上述 NaHCO3与点样液的混合 液。 0066 (2) 将 BiodyneC 尼龙膜裁剪至合适大小。 0067 (3) 室温下, 16 。

26、w/v EDAC 孵育 Biodyne C 尼龙膜 10 分钟。 0068 (4) 去离子水漂洗 Biodyne C 尼龙膜 1 分钟。 0069 (5) 用滤纸吸干尼龙膜。 0070 (6) 用点样仪取探针溶液及空白对照溶液点样于制备好的尼龙膜上。 0071 (7) 室温下孵育 5 分钟。 0072 (8) 吸除尼龙膜表面液体, 将尼龙膜放入 0.1M NaOH 液中灭活 9 分钟。 0073 (9) 在摇床中用 100ml 2SSPE 漂洗 Biodyne C 尼龙膜 5 分钟。 0074 (10) 在摇床中用 60 2SSPE/0.5 SDS 液漂洗 Biodyne C 尼龙膜 5 分钟。

27、。 0075 (11) 于室温下在摇床中用 200ml 20mM EDTA 液清洗 Biodyne C 尼龙膜 20 分钟。 0076 (12) 将 Biodyne C 尼龙膜放入洁净的塑料袋中, 并加入 10ml 的 EDTA, 密封保存于 4冰箱中, 备用。 0077 实施例 4 : 利用本发明所述探针进行样品的检测 0078 使用链亲和素-过氧化物酶(Roche Diagnostics Co.)用2SSPE(SSPE is 0.18M NaCl, 10mM NaH2PO4, 和1mM EDTApH 7.7-0.5SDS)14,000稀释 ; 杂交温度为60; 胶 片 (Hyperfilm。

28、 ; Amersham) 的曝光时间为 2 分钟。具体步骤如下 : 0079 (1) 取 5l PCR 扩增产物、 与 1l 阳性对照片段 ( 序列如 SEQ IDNo.6 所示 ) 样 本同时加入 150l 2SSPE/0.1 SDS 混匀, 加入 EP 管中。 0080 (2)99加热 10 分钟, 然后将 EP 管迅速放置于冰上至少 5 分钟。 0081 (3) 在杂交箱中用 250ml 60的 2SSPE/0.1 SDS 液体摇动漂洗已标记了探针 的 Biodyne C 尼龙膜 5 分钟。 0082 (4) 吸除尼龙膜表面液体。 0083 (5) 用自制模具加入经 2SSPE/0.1 。

29、SDS 溶液稀释后的 PCR 扩增产物 150l 于 对应位置。 0084 (6) 在杂交箱中, 60杂交 60 分钟。 0085 (7)用250ml 602SSPE/0.5SDS溶液于摇床中洗Biodyne C尼龙膜两次, 每 说 明 书 CN 102041309 B 7 6/7 页 8 次 10 分钟。 0086 (8) 加入 15ml 2SSPE/0.5 SDS 和 1/5000 链亲和素 - 过氧化物酶结合物混合 液, 42孵育 45 分钟。 0087 (9)用250ml 422SSPE/0.5SDS液于摇床中洗Biodyne C尼龙膜两次, 每次 10 分钟。 0088 (10)室温。

30、下用250ml 2SSPE液在摇床中洗Biodyne C尼龙膜两次, 每次5分钟。 0089 (11) 加入 20ml ECL 显影剂于 Biodyne C 尼龙膜上, 室温孵育 1 分钟。 0090 (12) 将 Biodyne C 尼龙膜放入暗盒中。 0091 (13) 在暗盒中放入 X 光片, 曝光, 洗片, 观察结果。 0092 (14) 将 Biodyne C 尼龙膜用 80 250ml 1 SDS 液摇动漂洗两次, 每次 30 分钟。 0093 (15) 再用 200ml 20mM EDTA 液于摇床中清洗 Biodyne C 尼龙膜 15 分钟。 0094 (16) 将 Biod。

31、yne C 尼龙膜放入洁净的塑料袋中, 并加入 10ml 的 EDTA, 密封 4保 存备用。 0095 实施例 5 : 结果的判定 0096 在探针对应的底片位置上, 出现黑点, 表示结果为阳性。 无黑点, 表示结果为阴性。 0097 图 1 示按照实施例 1-4 制备的标记了本发明探针的基因芯片杂交结果。基因芯片 上标记的探针的顺序为 : 1 阳性对照 ( 如 SEQ ID No.4 所示 ), 2 阴性对照 ( 如 SEQ ID No.5 所示 ), 3 空白对照, 4-23 本发明所述探针 ; 0098 菌株 PCR 产物杂交顺序 : 1-4 少根根霉, 5 烟曲霉, 6 黄曲霉, 7。

32、 黑曲霉, 8 土曲霉, 9 构巢曲霉, 10乳酒念珠菌, 11皱褶念珠菌, 12阿萨希毛孢子菌, 13小孢根霉, 14微小根毛霉, 15 伞状犁头霉, 16 白念珠菌, 17 克柔念珠菌, 18 光滑念珠菌, 19 热带念珠菌, 20 近平滑念珠 菌, 21 季也蒙念珠菌, 22 都柏林念珠菌, 23 新生隐球菌。 0099 从图1可见, 本发明所述特异性探针仅仅与少根根霉的PCR产物杂交, 未与其它真 菌 PCR 产物发生非特异性杂交, 证实其与少根根霉结合特异性强。 0100 实施例 6 : 灵敏度及重复性检测 0101 不同数量少根根霉孢子提取 DNA 后, 经本发明所述基因芯片检测,。

33、 结果如图 2 所 示, 1-2.5ng( 相 当 于 100CFU), 2-1.25ng( 相 当 于 50CFU), 3-0.63ng( 相 当 于 25CFU), 4-0.31ng( 相 当 于 12.5CFU), 5-0.15ng( 相 当 于 6CFU), 6-0.08ng( 相 当 于 3CFU), 7-0.04ng( 相当于 1.5CFU), 8-0.02ng( 相当于 0.75CFU), 9-0.01ng( 相当于 0.4CFU)。 0102 取不同剂量少根根霉 PCR 产物行琼脂糖凝胶电泳, 结果如图 3 所示。Marker 为 750bp、 500bp, C 为 阴 性 对。

34、 照, 1-1103ng, 2-500ng, 3-250ng, 4-50ng, 5-5ng, 6-0.5ng, 7-0.05ng, 8-510-3ng。 0103 以上结果说明, 样品中含有 2-3CFU 以上少根根霉经检测即可见阳性信号 ; 真菌 PCR 产物达 0.04ng 以上即可被检测出来。而利用琼脂糖凝胶电泳检测 PCR 产物时, 至少要 5ng 以上 PCR 产物进行电泳方可见肉眼所见条带。说明本发明所述检测方案的敏感性明显 高于单纯 PCR 检测。 0104 重复性检测 : 本发明具有良好的重复性, 取 10 份阳性少根根霉进行重复检测, 阳 性率达 100。 0105 实施例 。

35、8 : 临床分离菌株检测结果 说 明 书 CN 102041309 B 8 7/7 页 9 0106 检测自临床标本中分离培养的菌株, 利用本发明所述基因芯片检测出的结果经分 离培养或测序比对验证, 其检测结果一致率达 100, 结果见表 2。 0107 表 2. 本发明所述方法进行临床病例检测 0108 组织类型 疾病名称 真菌培养 涂片 测序比对 本发明方法 皮肤 皮肤感染 少根根霉 可见真菌成分 少根根霉 少根根霉 痰 肺部感染 - - 小孢根霉 小孢根霉 肺泡冲洗液 肺部感染 少根根霉 - - 小孢根霉 上鼻甲刮片 鼻窦炎 少根根霉 可见真菌成分 小孢根霉 小孢根霉 0109 以上所述仅是本发明的优选实施方式, 应当指出, 对于本技术领域的普通技术人 员来说, 在不脱离本发明原理的前提下, 还可以做出若干改进和润饰, 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102041309 B 9 1/2 页 10 0001 0002 序 列 表 CN 102041309 B 10 2/2 页 11 序 列 表 CN 102041309 B 11 1/1 页 12 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102041309 B 12 。

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