[發明專利]用于病毒感染的鑒定和區分的系統和方法

在審

• 申請號: 201580068630.5
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN107429302A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: S·拉比扎德;K·尼亞齊;S·C·本茨;A·阮
• 申請（專利權）人: 南托米克斯有限責任公司
• 主分類號: C12Q1/70
• 分類號: C12Q1/70;C12Q1/68;G06F19/10
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙)33239
• 代理人: 鄭洪成

本申請要求2014年11月21日遞交的美國臨時專利申請No.US62/083125的的權益，該申請以引用方式并入本文。

技術領域

本發明的領域涉及用于病毒感染的鑒定和區分的診斷系統和方法，特別地，本發明涉及埃博拉病毒的感染，以及與癥狀相似的流感病毒感染的區分。

背景技術

背景描述包括可以用于理解本發明的信息。并非承認本發明提供的任何信息為現有技術，或與要求專利權的本發明有關，或者并非承認具體或含蓄引用的任何公開文獻為現有技術。

在美國，據信季節性流感A(“flu”)每年感染5-20％的人口，使得大約200000入院，并且導致大約39000流感相關的死亡。在大流行期，例如最近的2009-2010年“豬流感”，這些數字額外升高43-89000000例(導致8870至18300額外估計的流感相關的死亡)。除了流感A以外，埃博拉病毒也展示了大流行的潛力，并且與流感A感染共有早期的臨床癥狀，包括發燒、肌肉/肌體疼痛、頭痛和嚴重的疲勞。這種相似性提出了特別的挑戰，其中流感疫情與埃博拉感染的存在或疑似吻合。由于流感患者的臨床護理和流行病學的遏制(例如使用抗病毒藥品的家庭護理)與埃博拉患者護理(例如很大程度上取決于使用姑息支持的隔離期)所需的方法顯著不同。

埃博拉感染的診斷可以以多種方式實施，并且在大多數情況下使用病毒核酸檢測方法。例如已經報告使用病毒核蛋白質基因特異性的引物集通過逆轉錄聚合酶鏈式反應檢測多種線狀病毒物種能夠快速地回收種類繁多的病毒物種，包括埃博拉病毒和埃博拉相關病毒(J Virol Methods.2011Jan；171(1):310-3)。此類方法可以有利地快速分析，但是不幸的是不能提供針對其他非線狀病毒的區分診斷值。在病毒診斷的另一種方法中，使得自患者血清的總RNA經過PCR擴增，然后進行下一代的測序(Virology2012Jan 5；422(1):1-5)。盡管此類技術有效地且潛在地適用于區分埃博拉與流感病毒，但是其往往需要大量的樣品處理，并且通常關系到大量的成本。在鑒定樣品中的病毒的另一種已知的方法中，PCR擴增用于生產產物，該產物隨后與已知的系統發育樹比對(J Clin Microbiol 2007Jan；45(1):224-6)。然而，該方法通常不適用于具有較大系統發育距離的病毒的鑒定。

用于流感或埃博拉病毒鑒定的其他已知的PCR方案通常使用多重PCR，其具有多個引物集，其有助于鑒定針對面板中多種病毒鏈的存在情況(例如參見Clinical Infectious Diseases 1998；26:1397–1402；J Clin Microbiol 1999Jan；37(1):1-7；J Clin Microbiol 1999Jan；37(5):1352-1355；J Clin Microbiol 2007Feb；45(2):584-589)。盡管此類檢驗面板可以有利地用于高度特異性的區分診斷，但是需要病毒和血清型特異性的引物。不幸的是，盡管引物對特定的病毒具有極大的特異性，但是該引物對其他的病毒變體可能不具有特異性，特別是新的變體或具有高度多樣性的變體。此外，在需要鑒定相同種類的多種病毒的情況下，引物的復雜性快速地超過了人類理性設計的引物集的能力。

為了適應此類復雜的任務，已經研發了多種軟件工具。例如Greene SCPrimer為軟件套件(例如參見Nucleic Acid Res.2006,Vol 34,No.22p:6605-6611)，其第一步生成了用于病毒科的所有序列的系統發育樹，以鑒定候選引物，然后運行貪心集合覆蓋問題(SCP)算法，這樣得到最少的引物集，然后將該引物集進一步精簡，從而匹配正義引物和反義引物的熔點。盡管此類分析有利于選擇引物對，但是其是計算復雜的，并且仍不可能覆蓋病毒科或物種中的所有病毒。此外，此類方法仍需要使用兼并引物，其增加了非特異性結合的風險。此外，此類方法在病毒靶物集極其多樣的情況下往往是成問題的。

為了克服多樣靶物集所具有的困難，同時避免多重序列比對，研發了多重引物預測(MPP)工具(例如參見Nucleic Acid Res.2009,Vol 37,No.19,p:6291-6304)，其也使用貪婪算法在科水平上鑒定共有引物。盡管MPP工具在概念上類似于上述方法，但是其通常不需要兼并引物序列，但是會產生相當短的引物(10個核苷酸)，這額增加了非特異性結合的可能性以及人類或人類宿主的非人類序列(例如由于感染得到的細菌或病毒)。