脉冲场凝胶电泳技术及其在细菌感染性疾病中的应用分析

脉冲场凝胶电泳技术及其在细菌感染性疾病中的应用分析

1 王巍 2 陈同辉 3 朱占松

1 呼伦贝尔市疾病预防控制中心 内蒙古 呼伦贝尔 021000 2 呼伦贝尔市海拉尔区人民医院 内蒙古 呼伦贝尔 021000 3 呼伦贝尔市疾病预防控制中心 内蒙古 呼伦贝尔 021000

在细菌的相关研究中，比如其流行特征、追踪传染源等，有多种方式可以实现。其中应用比较广泛的方法是将菌株分型，以此来得到同源性关系。具体来说，脉冲场凝胶电泳技术是实现基因分型的一种最为常用的方法，该方法得到的结果的重复性和分辨率都是非常好的，很多相关的研究人员都会采用该种方式来研究细菌感染性疾病的相关知识。本文对脉冲场凝胶电泳技术的应用进行相关分析和探究，具体内容如下。

1 原理 脉冲场凝胶电泳技术也称为PFGE技术，该技术是在1984年被美国科学家提出的。PFGE技术主要是通过限制性核算内切酶可以将DNA实现消化，最终可以产生多个有限的，并且各段长度都不一样的DNA片段，一般来说，片段数量通常在5到20之间。之后便可以采用常用的电泳方式实现分离。根据跟李的电泳条带图谱，可以正确地判断细菌的种类。基于以上原理，PFGE技术可以很好地反应细菌所有基因组的情况，包括一些细微的地位，这将对细菌的相关研究具有非常有利的影响。

2 结果判断

如果在图片条带上的大小以及出现的数量都是相同的，则可以认为其型别是相同的。如果在所有的图片条带中，有两个或者三个是有所差别的，则可以认为其亲缘关系是较为密切的。如果在所有的图片条带中，有四到六个是有所大的，则可以认为它们之间有可能会存在亲缘关系。而如果在所有的图片条带中出现了大于等于七个有所差异的条带，则认为两者之间不存在任何的亲缘关系。考虑到细菌间的变异特性，将85%作为判断相关的标准。

3 主要影响因素

第一，是缓冲液温度。缓冲液的温度会产生一定的影响。这是因为缓冲液的温度越高，那么电泳对应的速度是越快的，这就使得整个的时间变得更短，这会导致条带的分辨率变得较低，不能很好得进行识别。在缓冲液温度较低的情况下，对应的电泳所需要的时间就会变得越长，会让条带更好地进行分辨，通常将温度维持在14度左右，

第二，是脉冲的角度。脉冲的角度也会对结果产生一定的影响。这是因为脉冲的角度如果过低的话，对应的脉冲速度就是比较快，那么条带的分辨率也是更好的。在长度较长的DNA分子进行电泳操作时，可以在适当的范围内降低脉冲的角度，可以在更多的时间完成该操作，并且还可以得到较高分辨率的条带。在长度较短的DNA分子进行电泳操作时，由于速度较快，会导致条带的长度和宽度出现压缩的情况，因此在该情况下，通常会将脉冲的角度维持在120度。

第三，是脉冲的时间。脉冲的时间对于结果也有明显的影响。这是因为DNA分子在电泳中会变换方向，如果对应的时间比脉冲的周期短的话，则可以基于分子量大小的不同而使DNA片段分离开。分子越大的DNA，对应的排列操作需要的时间也是更长的，则需要的脉冲时间也是更长的。分子越小，则其完成重排操作所花费的时间是更短的，则其需要更短的脉冲时间便可以完成。

第四，是电泳的时间。电泳的时间受到多种因素的影响，主要是受到迁移率的影响，另外上面提到的脉冲的角度和时间，以及电压的变化情况，也会对电泳的时间产生影响。因此一定要在让条带具有高分辨率的情况下，根据以上几种因素，合理地将电泳时间调节到最优的值。

4 应用

4.1 研究菌株间的遗传差异

应用该技术，可以很好地实现菌株间遗传差异的研究，取得了很多的研究成果。Xie等人基于该技术确定了沙门菌具有跨地区传播的特性。Ciofi等人基于该技术实现了多重耐药铜绿假单细胞菌的分型操作，得到了A型为该细菌对应的主要型别。同时还存在B-E四种型别。潘伟光等人基于该技术提出了金黄色葡萄球菌有较大的概率在母亲和婴儿之间传播。PFGE技术可以在很多细菌的分型中得到十分广泛的应用，然后基于得到的资料可以进一步地分析各菌株之间存在的亲缘关系，可以为菌株的传播和扩散研究提供非常有利的技术支撑。

4.2 对疑似爆发或已确认疫情进行传染源追踪

PFGE技术可以非常有效地追踪传染源，可以更加快速地找到并控制传染源，可以很好地控制疫情。Al-Maani等人通过PFGE技术确定了病房中的菌株和患者菌株是相同的，判定是因为检测器仪器上带有菌株，而在患者使用完之后，未进行科学合理的消毒和灭菌操作。在找到传染源之后，及时地采取了相应的有效措施，控制了传染的进一步扩散，很好地控制了传染。还有很多的案例都体现了PFGE技术在查找传染源上具有非常大的优势，能够产生非常好的效果。在发生或疑似发生感染的情况下，可基于PFGE技术对环境中或者多个流程中接触到的物品采取相应的菌株并进行分型操作，在得到相应资料之后，进行科学的分析，判断是否为感染的情况，以及确定感染源，之后便可以采取强有力的措施控制感染的进一步发生，避免了更坏情况的发生。

4.3、进行分子流行病学调查研究

Cui等人基于PFGE技术对来自多个地区的福氏志贺菌进行分型，可以得到地区间该菌株的详细情况。Nguyen等人对越南在2010年爆发的霍乱进行了调查研究，首先将采样了相关的菌株，然后和在之前暴发霍乱保留的菌株基于PFGE技术进行分型，判断出两者间的结果是不一样的，因此这两次暴发的霍乱之间是不存在任何的联系的。采用PFGE技术，可以对一段时间内取样自不同区域的菌株进行分型，判断是否为同源相关，可以进一步地基于更加详细的资料进行分子流行病学调查研究。

5 不足之处

虽然PFGE技术在很多方面都具有非常广泛的应用，并且取得的效果也是非常好的，但同时其应用也存在局限性，具有以上几个方面的不足之处。要想应用PFGE技术，则需要相应的设备以及用于进行分析的软件等，其价格是比较昂贵的，是一笔非常大的开销，很多一般的医学实验室是没有能力承担这么大的开销的，因此很多实验室是没有办法基于此技术开展相应的研究。基于PFGE技术的分型所花费的时间是比较长的，在一般情况下，其时间通常在两天到三天之间。对于大片段的分型，花费的时间是更多的。另外，该技术对于研究人员的技术要求是比较高的，需要具有非常专业的技术和知识，才能更好地调整分型过程中的各类指标值，才能更好地完成分型。同时在不同实验室之间，标准也存在一定的差异，而且是很难统一成一个标准的。

参考文献：

[1] 王鹏, 马红梅, 李颖,等. 脉冲场凝胶电泳技术对一起聚集事件病原学回顾性分析[J]. 首都公共卫生, 2019(6):308-310.

[2] 豆清娅, 吴安华. 脉冲场凝胶电泳技术及其在细菌感染性疾病中的应用[J]. 中国感染控制杂志, 2017, 016(007):683-686.

[3] 王宇. 脉冲场凝胶电泳技术在致病菌分型技术的应用[J]. 中国卫生产业, 2015, 012(023):186-189.