ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------
Phạm Thị Thùy
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP
MULTIPLEX PCR XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÁC
NHÂN GÂY NHIỄM KHUẨN HUYẾT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------
Phạm Thị Thùy
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP
MULTIPLEX PCR XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÁC
NHÂN GÂY NHIỄM KHUẨN HUYẾT
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Lã Thị Huyền
PGS.TS. Nguyễn Quang Huy
Hà Nội - 2016
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan: Luận văn là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Quang Huy và
TS. Lã Thị Huyền.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Học viên
Phạm Thị Thùy
Lời cảm ơn
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới:
PGS. TS. Nguyễn Quang Huy – Trưởng khoa Sinh học - Trường đại học Khoa
học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội và TS. Lã Thị Huyền – Phụ trách phòng
Công nghệ Tế bào Động vật – Viện Công nghệ Sinh học – Viện Hàn lâm và Khoa
học Việt Nam đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành
luận văn thạc sĩ.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Sinh học – Trường đại học
Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội nói chung và thầy cô giáo chuyên
ngành Sinh học thực nghiệm học nói riêng đã chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa sinh, khoa Vi sinh và các khoa phòng
liên quan của Bệnh viện Thanh Nhàn đã cung cấp mẫu thí nghiệm cho tôi.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các cô chú, anh chị và các bạn công tác tại phòng
phòng Công nghệ Tế bào Động vật cùng toàn thể các cô chú, anh chị và các bạn
đồng nghiệp Khoa Hóa sinh – Bệnh viện 198 đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện
thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những người thân, bạn bè đã
động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Học viên
Phạm Thị Thùy
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3
1.1. Nhiễm khuẩn huyết .......................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm, lịch sử và tình hình nhiễm khuẩn huyết trên thế giới và Việt
Nam ...................................................................................................................... 3
1.1.2. Dấu hiệu của nhiễm khuẩn huyết............................................................... 7
1.2. Tác nhân vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết thường gặp ................................... 7
1.2.1. Tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus ........................................................ 8
1.2.2. Acinetobacter baumannii ........................................................................... 9
1.2.3. Klebsiella pneumoniae ............................................................................. 11
1.2.4. Pseudomonas aeruginosa ........................................................................ 12
1.2.5. Escherichia coli ....................................................................................... 14
1.3. Các phương pháp chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết ........................................... 15
1.3.1. Chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết bằng phương pháp cấy máu ................... 15
1.3.2. Lai huỳnh quang tại chỗ .......................................................................... 15
1.3.3. Các kỹ thuật khuếch đại DNA ................................................................. 16
1.3.4. Giải trình tự .............................................................................................. 18
1.4. Multiplex PCR và ứng dụng ........................................................................... 19
1.4.1. Giới thiệu chung về multiplex PCR ......................................................... 19
1.4.2. Các loại phản ứng multiplex PCR ........................................................... 19
1.4.3. Thiết kế mồi cho phản ứng multiplex PCR ............................................. 20
1.4.4. Ưu điểm của phương pháp multiplex PCR .............................................. 21
1.4.5. Tối ưu hóa các thành phần cho phản ứng multiplex PCR ....................... 22
1.4.6. Ứng dụng của phản ứng multiplex PCR .................................................. 24
1.4.7. Tình hình ứng dụng kỹ thuật PCR trong việc xác định các tác nhân nhiễm
khuẩn huyết ........................................................................................................ 25
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 27
2.1. Vật liệu ........................................................................................................... 27
2.1.1. Hóa chất và sinh phẩm ............................................................................. 27
2.1.2. Thiết bị ..................................................................................................... 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 28
2.2.1. Thiết kế primer ........................................................................................ 29
2.2.2. Tách chiết DNA ....................................................................................... 29
2.2.3. Phương pháp làm giàu DNA vi khuẩn..................................................... 30
2.2.4. Xác định nồng độ DNA ........................................................................... 31
2.2.5. Phương pháp điện di DNA trên gel agarose ............................................ 31
2.2.6. Phương pháp PCR.................................................................................... 32
2.2.7. Phương pháp giải trình tự gen ................................................................. 33
2.2.8. Đạo đức trong nghiên cứu ....................................................................... 34
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 35
3.1. Kết quả lựa chọn và thiết kế mồi đặc hiệu gen đích ....................................... 35
3.2. Kết quả kiểm tra các cặp mồi bằng thực nghiệm ........................................... 38
3.2.1. Kiểm tra DNA tổng số tách chiết từ các chủng vi khuẩn ........................ 38
3.2.2. Kết quả PCR kiểm tra từng cặp mồi đơn trên các chủng vi khuẩn đích . 39
3.2.3. Kết quả xác định trình tự các sản phẩm PCR từ các chủng vi khuẩn
Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella
pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa ......................................................... 40
3.2.4. Kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi ................................................... 43
3.2.5 Kết quả kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi và các gen đích trong
phản ứng multiplex PCR.................................................................................... 45
3.3. Kết quả tối ưu phản ứng multiplex PCR xác định đồng thời 5 vi khuẩn đích ....... 47
3.3.1. Kết quả tối ưu nồng độ mồi của phản ứng multiplex PCR ...................... 47
3.3.2. Kết quả tối ưu nhiệt độ gắn mồi của phản ứng multiplex PCR ............... 48
3.3.3. Kết quả lựa chọn Master Mix trong phản ứng multiplex PCR ................ 50
3.4. Kết quả thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên các chủng nhiễm
khuẩn thuần ........................................................................................................... 51
3.5. Kết quả thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên mẫu bệnh phẩm ....... 53
3.5.1. Kết quả thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên các mẫu bệnh
phẩm cấy máu .................................................................................................... 53
3.5.2. Kết quả thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên các mẫu lâm
sàng .................................................................................................................... 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 62
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Tiêu chí đặt tên của ACCP / SCCM [16] .................................................... 4
Bảng 2.1. Trình tự Nucleotide của các cặp mồi ........................................................ 27
Bảng 3.1. Trình tự mồi và kích thước sản phẩm PCR theo tính toán lý thuyết ........ 37
Bảng 3.2. Kết quả thử nghiệm phản ứng multiplex PCR.......................................... 52
Bảng 3.3. So sánh kết quả multiplex PCR trên các mẫu bệnh phẩm cấy máu ......... 55
với kết quả của phương pháp cấy máu ...................................................................... 55
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Mối quan hệ giữa các phản ứng viêm toàn thân và nhiễm trùng, vùng giao
nhau chỉ ra nhiễm khuẩn huyết [16, 56]. ..................................................................... 5
Hình 1.2. Hình ảnh và cấu trúc gen vi khuẩn Staphylococcus aureus ........................ 8
Hình 1.3. Hình ảnh và cơ chế xâm nhập của vi khuẩn Acinetobacter baumannii .... 10
Hình 1.4. Hình ảnh và tác động của vi khuẩn Klebsiella pneumonia ....................... 11
Hình 1.5. Hình ảnh và tác động của vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa ................. 13
Hình 1.6. Hình ảnh và phân loại vi khuẩn Escherichia coli ..................................... 14
Hình 1.7. Mô hình mô tả phản ứng multiplex PCR .................................................. 20
Hình 3.1. Điện di kiểm tra DNA tổng số của các chủng Staphylococcus aureus,
Acinetobacter baumannii, Escherichia
coli, Klebsiella pneumoniae và
Pseudomonas aeruginosa tách chiết từ các chủng chuẩn ......................................... 38
Hình 3.2. Kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi và các gen đích của các chủng vi
khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết tương ứng. ................................................................ 40
Hình 3.3. Kiểm tra khả năng nhân bản đặc hiệu của các cặp mồi femA, gltA, oprL, mdh,
phoA với các chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas
aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli. .............................................. 43
Hình 3.4. Kiểm tra tính đặc hiệu giữa các cặp mồi và các gen đích trong phản ứng
multiplex PCR. .......................................................................................................... 45
Hình 3.5. Tối ưu nồng độ mồi cho phản ứng multiplex PCR. .................................. 47
Hình 3.6. Tối ưu nhiệt độ gắn mồi cho phản ứng multiplex PCR ............................ 49
Hình 3.7. Lựa chọn thành phần Mastermix trong phản ứng multiplex PCR ............ 50
Hình 3.8. Thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên mẫu bệnh phẩm cấy
máu. ........................................................................................................................... 53
Hình 3.9. Thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên mẫu lâm sàng.................. 59
American College of Chest Physicians
ACCP
Wash buffer AW1
AW1
Wash buffer AW2
AW2
Bệnh nhân
BN
Deoxyribonucleic acid (acid Deoxyribonucleic)
DNA
Deoxyribonucleoside triphosphate
dNTP
Ethylenediaminetetraacetic acid
EDTA
Ethidium bromide
EtBt
Ethanol
EtOH
Intensive care unit (Đơn vị chăm sóc đặc biệt )
ICU
Multilocus sequence typing (Xác định trình tự nhiều
MLST
gen đặc trưng)
MRSA
Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (Tụ cầu
vàng kháng Methicillin)
Mutiplex PCR
Phản ứng khuếch đại nhiều DNA đích
Nhiễm khuẩn huyết
NKH
Nhân viên y tế
NVYT
Platelet-activating factor
PAF
Ribonucleic acid (Acid Ribonucleic)
RNA
Socity Critical Care Medicine
SCCM
Sodium dodecyl sulfate
SDS
Single nucleotide polymorphism (Đa hình sợi đơn )
SNP
Tris-EDTA-Acetic acid
TAE
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
Nhiễm khuẩn huyết (NKH) là một bệnh nhiễm khuẩn toàn thân nặng,
gây ra do vi khuẩn và độc tố của vi khuẩn lưu hành trong máu. NKH có nguy
cơ tử vong cao do sốc nhiễm khuẩn và rối loạn chức năng nhiều cơ quan. Đặc
điểm lâm sàng của NKH rất đa dạng, diễn tiến thường nặng và không có
chiều hướng tự khỏi nếu không được điều trị kịp thời.
Nhiều năm qua, NKH vẫn là một trong mười nguyên nhân chủ yếu gặp
ở bệnh nhân nhập viện. Theo báo cáo của Trung tâm thống kê quốc gia chăm
sóc sức khỏe của Mỹ cho thấy: Năm 2008, bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết
nhập viện tăng gấp đôi so với năm 2000 (326.000 so với 727.000) . Đặc biệt,
nghiên cứu của Elixhauser A. và tập thể (2009), nhiễm khuẩn huyết ngay lúc
nhập viện là 836.000 ca. Chi phí điều trị mỗi ca NKH dao động từ 10.000-
50.000 đô la và lên tới 17 tỷ đô la mỗi năm cho các trường hợp NKH và thời
gian nằm viện trung bình tăng thêm 19,6 ngày. Theo thống kê của
Fleischmann C. và tập thể (năm 2016) dựa trên 1553 báo cáo từ năm 1979
đến năm 2015 của các nước cho thấy: Đối với các nước thu nhập cao, cứ
100.000 người nhập viện mỗi năm có 437 trường hợp nhiễm khuẩn huyết
(sepsis) và 270 trường hợp nhiễm trùng khuẩn nặng (severe sepsis) và tỉ lệ tử
vong là 17% đối với nhiễm khuẩn huyết và 26% đối với các nhiễm khuẩn
huyết nặng trong thời gian này. Theo tính toán ngoại suy của các nhà khoa
học này ước tính toàn cầu có khoảng 31,5 triệu ca nhiễm khuẩn huyết và 19,4
triệu trường hợp nhiễm khuẩn huyết nặng, và khoảng 5,3 triệu người chết mỗi
năm.
Bệnh nhân mắc nhiễm khuẩn huyết thường có tiến triển bệnh nhanh,
đặc biệt là ở các đối tượng trẻ em và người già. Vì vậy, việc phát hiện sớm tác
1
nhân gây bệnh có ý nghĩa quan trọng để điều trị kịp thời và góp phần hạn chế
biến tính, giảm tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân mắc nhiễm khuẩn huyết. Hiện nay,
cấy máu kết hợp với xét nghiệm sinh hóa là phương pháp phổ biến nhất để
phát hiện mầm bệnh. Phương pháp này tiến hành đơn giản, dễ thao tác với chi
phí thấp nhưng có nhược điểm là tốn nhiều thời gian, không loại trừ được
trường hợp âm tính giả.
Việc phát hiện DNA của vi khuẩn trong mẫu máu của bệnh nhân được
cho là một phương pháp có độ nhạy và chính xác cao. Tuy nhiên, cho đến
hiện nay vẫn chưa có phương pháp phát hiện DNA của vi khuẩn nào được cho
là chuẩn để ứng dụng vào chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết. Vì vậy, nghiên cứu
xây dựng một phương pháp chẩn đoán nhanh, có độ nhạy và độ đặc hiệu cao
đang là nhu cầu bức thiết hiện nay. Multiplex PCR có thể coi là giải pháp cho
những vấn đề trên. Phương pháp này sử dụng nhiều cặp mồi trong cùng một
phản ứng cho phép phát hiện nhiều loại tác nhân gây nhiễm khuẩn huyết trong
thời gian ngắn với độ chính xác cao.
Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên
cứu xây dựng phƣơng pháp multiplex PCR xác định một số tác nhân gây
nhiễm khuẩn huyết” nhằm góp phần vào việc chẩn đoán và điều trị cho các
bệnh nhân nghi ngờ mắc nhiễm khuẩn huyết tại Việt Nam. Nội dung chính
của đề tài bao gồm:
Lựa chọn và thiết kế các mồi đặc hiệu các gen đích của các
chủng vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết.
Tối ưu điều kiện phản ứng multiplex PCR.
Thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trên mẫu bệnh phẩm
2
của bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Nhiễm khuẩn huyết
1.1.1. Khái niệm, lịch sử và tình hình nhiễm khuẩn huyết trên thế giới và
Việt Nam
Trong lịch sử, nhiễm khuẩn huyết là một bệnh rất khó khăn để xác định
và chẩn đoán. Từ 100 trước công nguyên, các học giả La Mã (116 TCN-27
TCN) đã mô tả về nhiễm khuẩn huyết như sau: “những sinh vật nhỏ, không
thể nhìn thấy bằng mắt, có đầy trong không khí và qua hơi thở gây ra các
bệnh nguy hiểm”. Tiếp đó các nhà sử học, nhà triết học, nhân chủng học và
tiêu biểu là một học giả thời kì phục hưng Niccolo Machiavelli (1469-1527)
trong báo cáo của mình cũng đã lần lượt mô tả đầy đủ về nhiễm khuẩn huyết.
Ngày nay, chúng ta đã biết rằng sốt lao phổi không phải nhiễm khuẩn
huyết. Tuy nhiên trong một thời gian dài, sốt lao phổi được cho là nhiễm
khuẩn huyết bởi trong giai đoạn y học chưa phát triển, việc mô tả nhiễm
khuẩn huyết rất khó để được chấp nhận cho đến khi triệu chứng bệnh trở nên
rõ ràng và khó khăn trong điều trị cùng với tính nghiêm trọng của bệnh thì
người ta bắt đầu quan tâm hơn và nỗ lực tìm hiểu đưa ra khái niệm về nhiễm
khuẩn huyết [8]. Trong thực tế sự hiện diện của nhiều vi sinh vật gây bệnh
hay độc tố của chúng trong máu hoặc mô dẫn tới sự phủ định của những khái
niệm chung này đồng thời kéo theo vô số nỗ lực phát triển về dịch tễ học, các
công cụ chẩn đoán và xét nghiệm để xác định nhiễm khuẩn huyết [9].
Vào năm 1992, American College of Chest Physicians (ACCP) và
Socity Critical Care Medicine (SCCM) cùng công bố các khái niệm của
nhiễm trùng huyết (Bảng 1, Hình 1) [16]. Đây là một trong những khái niệm
phổ biến nhất về nhiễm khuẩn huyết trong các đơn vị chăm sóc sức khỏe y tế
3
đặc biệt, các trung tâm dịch vụ chăm sóc sức khỏe chuyên sâu khác nhau trên
khắp thế giới. Việc mô tả biểu hiện của các phản ứng viêm toàn thân và đưa
ra định nghĩa cụ thể cho nhiễm khuẩn huyết, nhiễm khuẩn huyết nặng, sốc
nhiễm trùng và hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan là những vấn đề
quan trọng trong lĩnh vực nhiễm khuẩn huyết [14, 16, 56].
Bảng 1.1 Tiêu chí đặt tên của ACCP / SCCM [16]
Tiêu chí đặt tên
của ACCP / Dấu hiệu, Triệu chứng
SCCM
Nhiệt độ cơ thể > 38°C hoặc <36°C, Nhịp tim ≥90 bpm,
Hội chứng Khả năng hô hấp ≥ 20 lần / phút (hoặc PaCO2 <32 mmHg)
đáp ứng viêm Tế bào bạch cầu ≥ 12,000 / µl hoặc ≤ 4000 / µl hoặc > 10%
chưa phát triển các triệu chứng.
Nhiễm khuẩn Ít nhất có hai tiêu chí của hội chứng đáp ứng viêm hoặc
huyết nghi ngờ nhiễm trùng.
Nhiễm khuẩn huyết với rối loạn chức năng cơ quan cấp tính Nhiễm khuẩn (bao gồm cả tăng truyền dịch và hạ huyết áp) gây ra bởi huyết nặng nhiễm trùng huyết.
Nhiễm khuẩn huyết với hạ huyết áp kéo dài hoặc hoặc tràn Sốc nhiễm trùng dịch mô mặc dù chất lỏng hồi sức thích hợp.
4
Xuất hiện rối loạn chức năng nội tạng tại một bệnh cấp tính Hội chứng rối loạn bệnh nhân không thể duy trì cân bằng nội mô khi không có chức năng nội tạng tác động hỗ trợ.
Hình 1.1 Mối quan hệ giữa các phản ứng viêm toàn thân và nhiễm trùng,
vùng giao nhau chỉ ra nhiễm khuẩn huyết [16, 56].
Nhiễm khuẩn huyết là một trong những nguyên nhân gây bệnh tật và tử
vong hàng đầu ở các bệnh nhân phải nhập viện trên toàn thế giới. Đây là một
tình trạng bệnh lý do đáp ứng của cơ thể với sự có mặt của vi khuẩn hay các
vi sinh vật gây bệnh khác hoặc độc tố được tạo ra bởi sinh vật gây bệnh lưu
hành trong máu và đi tới khắp các cơ quan trong cơ thể. Nhiễm khuẩn huyết
gây ra các triệu chứng lâm sàng đa dạng, suy đa tạng, sốc nhiễm khuẩn với tỉ
lệ tử vong rất cao (từ 20 – 50%), trong đó sốc nhiễm khuẩn là biểu hiện nặng
của nhiễm khuẩn huyết [15].
Mặc dù tần suất mắc nhiễm khuẩn huyết khác nhau tùy theo quốc gia,
bệnh viện, mùa trong năm, đường vào của vi khuẩn và đối tượng bệnh nhân,
nhưng nhiều nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ NKH chỉ chiếm 3 - 10% bệnh nhân
(BN) nhập viện và có thể tăng tới 75% nếu BN nằm điều trị tại khoa Hồi sức
tích cực (HSTC). Bệnh gây tỷ lệ tử vong cao, dao động 30 - 50% tùy theo
nghiên cứu của các tác giả ở những bệnh viện (BV) khác nhau trên thế giới
[12, 24]. NKH trong các đơn vị chăm sóc đặc biệt là một thách thức lớn đối
5
với các bác sĩ điều trị [68].
Tại Mỹ, một nghiên cứu trong vòng 22 năm từ năm 1979 - 2000 trên
những
BN xuất viện cho thấy, có tổng số 10.319.418 trường hợp được chẩn đoán là
NKH, chiếm 1,3% số BN nhập viện, trong đó các trường hợp mắc mới là
17,3%/năm. Tần suất mắc bệnh trên 100.000 dân cư tăng từ 164.000 ca
(82,7ca/100.000 dân) năm 1979 lên tới 660.000 ca (240,5 ca/100.000 dân)
trong những năm gần đây. Tuy nhiên, ngược lại tỷ lệ tử vong lại giảm từ
28,7% (năm 1979 – 1984) xuống còn 17,9% (năm 1995 – 2000) do những nỗ
lực can thiệp trong chẩn đoán, điều trị đem đến [55]. Một nghiên cứu khác
của Lambiase và tập thể (2011) cho thấy tỷ lệ NKH tiên phát tăng từ
11,6/10000 ca (năm 2000) lên đến 24/10000 ca (năm 2008) và NKH mắc phải
trong quá trình nằm viện tăng từ 22,1/10.000 ca (năm 2000) lên đến
37/10.000 ca (năm 2008) [48].
Tại Anh, nghiên cứu của Harrison và tập thể (2006) trên 92.673 BN
nhập viện cho thấy, tình trạng NKH nặng xuất hiện trong vòng 24 giờ đầu
tăng từ 23,5% (1996) lên đến 28,7% (2004) và tử vong cũng tăng từ 9.000 ca
(48,3%) năm 1996 lên đến 14.000 ca (44,7%) năm 2004 [37].
Nghiên cứu của Jason và tập thể (2011), tại 150 khoa HSTC của 16
nước trong khu vực châu Á, tỷ lệ NKH trên BN nằm tại khoa HSTC tỷ lệ dao
động từ 5 – 53% tùy theo quốc gia [40]. Nghiên cứu của Divatia và tập thể
(2012), ở Ấn độ trên BN nhập vào khoa HSTC cho thấy, tỷ lệ NKH là 26% và
tử vong là 38% [27].
Tại Việt nam, trong báo cáo của Nguyễn Văn Kính và Tập thể (2008),
khi phân tích thực trạng sử dụng kháng sinh tại Việt Nam cho thấy, tỷ lệ NKH
nói chung là 8% [3]. Mới đây, nghiên cứu của Vũ Đình Phú và tập thể (2013)
ở các khoa HSTC của 15 bệnh viện trong toàn quốc cho thấy tỷ lệ NKH
6
chiếm 10,4% [4].
1.1.2. Dấu hiệu của nhiễm khuẩn huyết
Các dấu hiệu và triệu chứng chung: Sốt cao (đôi khi hạ thân nhiệt), thở
nhanh hoặc nhiễm kiềm hô hấp, tràn dịch, phù nề.
Dấu hiệu chung về phản ứng gây viêm: Tăng hoặc giảm số lượng tế bào
bạch cầu, tăng dấu hiệu viêm (C-reactive protein, procalcitonin,
interleukin-6).
Thay đổi huyết áp động mạch: Hạ huyết áp động mạch, nhịp tim nhanh
không rõ nguyên nhân, áp lực mạch máu thấp, tràn dịch dưới da, lượng
nước tiểu giảm.
Các dấu hiệu của rối loạn chức năng nội tạng: thiếu oxy máu (tổn
thương phổi cấp tính), tình trạng thần kinh bị ảnh hưởng, không giải
thích được thay đổi chức năng thận, tăng đường huyết, giảm tiểu cầu
hoặc đông máu nội mạch rải rác, không rõ nguyên nhân thay đổi trong
các thử nghiệm chức năng gan (bilirubin), không dung nạp thức ăn
(thay đổi nhu động ruột) [21]
1.2. Tác nhân vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết thƣờng gặp
Nhiễm khuẩn huyết do vi khuẩn xâm nhập trực tiếp vào máu hoặc từ
các ổ nhiễm khuẩn ở mô và cơ quan như: Da, mô mềm, cơ, xương khớp, hô
hấp, tiêu hóa... Ban đầu, bệnh được mô tả gắn liền với các vi khuẩn Gram âm.
Nguyên nhân là do nhiễm khuẩn huyết được coi là một phản ứng của cơ thể
với nội độc tố (endotoxin) một phân tử tương đối đặc hiệu cho các vi khuẩn
Gram âm. Tuy nhiên trong giai đoạn 1979-2000, nguyên nhân gây nhiễm
khuẩn huyết do vi khuẩn Gram dương lại chiếm ưu thế [17].
Trong các chủng vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết, Staphylococcus
aureus là chủng Gram dương phổ biến nhất, còn Acinetobacter baumannii,
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa chiếm
ưu thế trong các chủng Gram âm [38].
Tác nhân gây NKH nổi lên hiện nay là vi khuẩn Gram âm và Gram
7
dương bởi bệnh cảnh lâm sàng thường nặng và hay kèm theo có sốc nhiễm
khuẩn. Tử vong ở bệnh nhân có sốc nhiễm khuẩn, có thể lên tới 80%. Hơn
nữa, việc điều trị mầm bệnh là vi khuẩn rất khó khăn do khả năng đề kháng
với kháng sinh cao của chúng [79]. Do đó phương pháp xác định nhanh tác
nhân gây nhiễm khuẩn là hết sức quan trọng. Phương pháp multiplex PCR
hiện nay là phương pháp có khả năng đáp ứng được yêu cầu của thực tế. Vì
vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu phát hiện 5 chủng vi sinh vật gây nhiễm
trùng huyết phổ biến (Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii,
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa) sử
dụng phương pháp multiplex PCR với mong muốn góp phần vào việc phát
hiện sớm nhiễm khuẩn huyết và góp phần điều trị hiệu quả.
1.2.1. Tụ cầu khuẩn Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus là vi khuẩn Gram dương hàng đầu gây nhiều
bệnh khác nhau, từ bệnh nhẹ về da, nhiễm trùng mô mềm tới ảnh hưởng đời
sống bệnh nhân như nhiễm trùng sau phẫu thuật, nhiễm trùng huyết và hội
chứng sốc độc tố. Staphylococcus aureus kháng Methicillin (MRSA) và
Staphylococcus aureus mẫn cảm với Methicillin (MSSA) là nguyên nhân gây
tỷ lệ lớn nhiễm trùng bệnh viện dẫn tới điều trị khó khăn [65].
Hình 1.2. Hình ảnh và cấu trúc gen vi khuẩn Staphylococcus aureus
(http://suckhoedoisong.vn/han-che-benh-do-vi-khuan-tu-cau-n80035.html)
http://www.jenner.ac.uk/staphylococcus-aureus
8
https://www.pinterest.com/pin/519462138241501307/
Theo nghiên cứu của Anthony và tập thể (2016), trong số 71 bệnh nhân
được chăm sóc đặc biệt thì số bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết chiếm 49%,
nguyên nhân do Staphylococcus aureus chiếm tỉ lệ cao nhất (18,2%) và 8%
Staphylococcus aureus được phân lập kháng Methicillin [11].
Trong thập kỷ qua, các trường hợp nhiễm MRSA ngày càng gia tăng,
MRSA gây nhiễm khuẩn bệnh viện và nhiễm khuẩn mắc phải từ cộng đồng
bao gồm viêm nội mạc tim, viêm tủy xương, hội chứng sốc nhiễm độc, viêm
phổi, ngộ độc thực phẩm và nhọt độc [39]. MRSA kháng methicillin ở tụ cầu
qua trung gian PBP2a, một loại protein được gọi là protein liên kết penicillin
(78 kDa). Protein này có ái lực thấp với nhóm kháng sinh β-lactam. Gen femA
mã hóa cho protein PBP2a kháng methicillin, do đó gen này được sử dụng
như một marker phân tử phát hiện MRSA [40, 42].
Staphylococcus aureus kháng Methicillin được phát hiện trong một
nghiên cứu của Hassanain và tập thể (2009). Trong nghiên cứu này các tác giả
sử dụng phương pháp nhân bản gen đa mồi. 5 gen được nhân bản bao gồm:
16S rRNA của chi Staphylococcus, MecA của Staphylococcus aureus, gen
MecA mã hóa cho kháng methicillin, gen Luks mã hóa sản xuất của Panton-
Valentine leukocidin (PVL) cytotoxin hoại tử và một gen nội chuẩn để tránh
hiện tượng âm tính giả. Thử nghiệm trên 230 chủng phân lập lâm sàng, cho
thấy phương pháp có độ nhạy 97,6% và độ đặc hiệu lên tới 99,3% [38, 75].
1.2.2. Acinetobacter baumannii
Acinetobacter baumannii là cầu trực khuẩn, gram âm, hiếu khí, không
lên men glucose. Nhu cầu sinh trưởng đơn giản và khả năng chống chịu các
điều kiện môi trường rất cao do vậy Acinetobacter baumannii xuất hiện phổ
biến trong môi trường và là một phần của hệ vi khuẩn trong cơ thể người [44].
Trong những nghiên cứu gần đây, chúng ngày càng được chỉ ra là một vi sinh
9
vật quan trọng trong các loại nhiễm trùng khác nhau ở bệnh viện bao gồm
nhiễm trùng do viêm phổi, nhiễm trùng máu, nhiễm trùng đường tiết niệu,
nhiễm trùng vết thương và viêm màng não [45]. Acinetobacter baumannii có
khả năng sống sót trong điều kiện khắc nghiệt cùng với khả năng tiếp nhận và
tích lũy các gen kháng kháng sinh cao cấp dẫn tới sự kháng thuốc hàng loạt
[22, 48].
Hình 1.3. Hình ảnh và cơ chế xâm nhập của vi khuẩn Acinetobacter
baumannii
http://acinetobacterbaumannii.com/
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fcimb.2013.00095/full
Nguyễn Thị Thanh Hà đã tiến hành nghiên cứu lâm sàng trên 287 bệnh
nhân NKH do Acinetobacter baumannii và nhận thấy: NKH gặp nhiều ở trẻ
em, tử vong cao (33,1%), lâm sàng thường nặng và diễn tiến nặng gặp ở
người lớn nhiều hơn trẻ em với tỷ lệ tử vong cao hơn (50,8% so với 20,4%),
hôn mê nhiều hơn (26,6% và 13,7%), phải hô hấp hỗ trợ nhiều (40% và
22,1%), tỷ lệ sốc nhiễm khuẩn cao (45,8% và 26,3%), suy đa tạng nhiều hơn
(45,8% và 31,7%), phải sử dụng thủ thuật xâm lấn nhiều hơn và người lớn có
nguy cơ tử vong cao hơn trẻ em [2]. Bằng kỹ thuật sinh học phân tử
Multiplex-PCR đã phát hiện gen OXA trên 62 chủng Acinetobacter
10
baumannii từ những BN được chẩn đoán NKH: 62 chủng đều mang gen
OXA_51 (100%); 36 chủng mang gen OXA_23 rải rác ở cả 6 bệnh viện của 3
miền Bắc, Trung và Nam, 7 chủng mang gen OXA_58 chỉ gặp ở miền Bắc và
Nam. Đặc biệt, các chủng Acinetobacter baumannii mang gen OXA_58
kháng kháng sinh lên đến 100% với nhóm carbapenem, 100% với ceftazidin.
Các chủng mang gen OXA_23 có mức kháng thấp hơn với imipenem
(66,7%), meropenem (55,6%) và kháng rất cao với ceftazidine (91,6%) và
thấp nhất với cefepim (30,5%) [2].
1.2.3. Klebsiella pneumoniae
Klebsiella pneumoniae là vi khuẩn gram âm và là mầm bệnh cơ hội
chiếm tới 10% tỷ lệ nhiễm trùng bệnh viện, là nguyên nhân phổ biến của bệnh
nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm khuẩn huyết và viêm phổi ở bệnh nhân
suy giảm miễn dịch, đồng thời là tác nhân gây bệnh quan trọng đối với bệnh
nhiễm trùng cộng đồng [49]. Tầm quan trọng của Klebsiella pneumoniae
trong cơ sở y tế đang gia tăng do khả năng kháng kháng sinh phổ rộng β-
lactamase của chúng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng sinh vật kháng kháng sinh
phổ rộng có xu hướng đa kháng thuốc dẫn tới khả năng thất bại trong điều trị.
Do vậy mà chúng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nhiễm trùng bệnh
viện và nhiễm trùng cộng đồng [50].
Hình 1.4. Hình ảnh và tác động của vi khuẩn Klebsiella pneumonia
11
https://www.pinterest.com/pin/383087512037727953/
Một số phương pháp sinh học phân tử đã được sử dụng cho việc phát
hiện Klebsiella pneumoniae như phân tích đa hình nhân bản ngẫu nhiên
DNA (RAP-PCR), điện di trường xung đẩy hoặc đa hình khuếch đại các đoạn
dài (AFLP) [51]. Tuy nhiên, các phương pháp này dựa trên các băng điện
di vì vậy kết quả có thể không rõ ràng, nhưng nhìn chung các phương pháp
này rất thích hợp để điều tra khu trú dịch tễ học. Tuy nhiên, rất khó để so sánh
kết quả do phòng thí nghiệm khác nhau công bố cho thực hiện một phân tích
dịch tễ học trên toàn thế giới. Để khắc phục những hạn chế của các phương
pháp trên, phương pháp xác định trình tự nhiều gen đặc trưng (MLST) đã
được phát triển, đó là một phương pháp giải trình tự nucleotide các đoạn trình
tự điển hình của vi khuẩn hoặc nấm [52]. Phương pháp này dễ dàng được
chuẩn hóa, lưu trữ và trao đổi thông tin điện tử. Nó được áp dụng thành công
cho việc khu trú dịch tễ học của một loạt các vi khuẩn gây bệnh quan trọng ở
mức lâm sàng như Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus,
Enterococcus faecium, Neisseria meningitidis và Campylobacter jejuni. Gần
đây, phương pháp MLST nhằm phát hiện Klebsiella pneumoniae sử dụng 7
gen quản gia bao gồm rpoB, GAPA, MDH, PGI, phoE, infB, và tonB đã được
phát triển [53].
1.2.4. Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa là trực khuẩn, Gram âm được tìm thấy phổ
biến trong môi trường tự nhiên, con người và động vật. Chúng sinh trưởng
mạnh trong điều kiện ẩm ướt và có thể sử dụng một loạt các hợp chất hữu cơ.
Pseudomonas aeruginosa gây nhiễm trùng nghiêm trọng dẫn tới tỷ lệ tử vong
cao ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch và là một trong các nguyên nhân gây
12
nhiễm trùng bệnh viện [54, 55].
Hình 1.5. Hình ảnh và tác động của vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa
https://www.pinterest.com/pin/96897829458108615/
Pseudomonas aeruginosa là sinh vật phổ biến nhất được phân lập từ
phổi của 80% bệnh nhân trưởng thành với chứng xơ nang phổi. Sự có mặt của
chủng vi sinh vật này tương quan với sự suy giảm chức năng phổi và các triệu
chứng lâm sàng của bệnh nhân. Tại bệnh viện, các loại thiết bị y tế hoặc dụng
cụ có liên quan đóng vai trò như một nguồn cung cấp Pseudomonas
aeruginosa và những nguồn này trở thành tiêu điểm cho việc bùng phát lây
lan vi sinh vật [16].
Kích thước hệ gen của Pseudomonas aeruginosa khoảng từ 5,2 - 7,1
Mbp. Mức độ dao động kích thước có ý nghĩa quan trọng đối với các phương
pháp được sử dụng để nghiên cứu sự tiến hóa và dịch tễ học của vi sinh vật
này. Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng hơn 80% trình tự hệ gen của các
chủng (chủng PAO1) được công bố (chỉ với 0,5% nucleotide bị phân tán).
Trong khi đó, hiện nay hàng loạt các phương pháp di truyền phân tử được sử
dụng để nghiên cứu dịch tễ học và phân tích di truyền quần thể. Lomholt và
tập thể (2001), Pirnay và tập thể (2002) sử dụng kỹ thuật giải trình tự của
gen mã lipoprotein màng ngoài kết hợp với huyết thanh đặc trưng và
pyoverdine để nghiên cứu di truyền khảm nhiễm thể mở rộng, đặc biệt là ở
13
gen oprD [53, 66].
1.2.5. Escherichia coli
Escherichia coli là vi khuẩn phổ biến nhất gây nhiễm trùng bệnh viện
và chúng được tìm thấy với tần suất cao ở nhiễm trùng đường hô hấp và
nhiễm trùng đường tiết niệu. Cả hai chủng Escherichia coli và Pseudomonas
aeruginosa đều là các tác nhân gây nhiễm khuẩn bệnh viện nghiêm trọng ở
các đơn vị chăm sóc y tế đặc biệt và gây ra nhiễm khuẩn y tế và nhiễm khuẩn
cộng đồng [57].
Hình 1.6. Hình ảnh và phân loại vi khuẩn Escherichia coli
http://www.wikilinks.fr/escherichia-coli-en-photo/?lang=en
http://www.slideshare.net/shrekym/detection-of-stx-gene-of-ecoli-o157
Escherichia coli là vi khuẩn Gram âm, thường có liên quan nhiều đến
nhiễm khuẩn bệnh viện và phổ biến trên bệnh nhân nhiễm trùng phổi. Họ vi
khuẩn đường ruột (Enterobacteriaceae) thường cư trú trên đường tiêu hoá của
người và động vật, đang là mối quan tâm lớn trong nhiễm khuẩn bệnh viện do
có khả năng kháng cao với các nhóm kháng sinh amiglycoside, β-lactamase
và có khả năng truyền tính kháng qua plasmid. Nhiều nghiên cứu trong nước
và quốc tế đã kh ng định, Escherichia coli gây nhiễm trùng chủ yếu trên
14
đường tiết niệu, sinh dục của phụ nữ và nhiễm trùng vết mổ [59].
1.3. Các phƣơng pháp chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết
1.3.1. Chẩn đoán nhiễm khuẩn huyết bằng phƣơng pháp cấy máu
Phương pháp được dựa trên cơ sở một mẫu máu được nuôi cấy trong
môi trường giàu dinh dưỡng sau đó được nhận diện và kiểm tra các tác nhân
gây bệnh bằng cách sử dụng xét nghiệm sinh hóa tiêu chuẩn. Phương pháp cấy
máu được thực hiện với các thiết bị tự động phát hiện sự tăng trưởng của vi
sinh vật bằng cách phân tích sự giải phóng CO2 bởi huỳnh quang hoặc cảm
biến hoặc cách khác là thay đổi áp suất trong bình nuôi cấy do sự tiêu thụ và
sản xuất khí này dùng để chỉ thị sự phát triển của vi sinh vật [30]. Mặc dù có
những ưu điểm nhất định nhưng thời gian thực hiện của phương pháp là quá
dài dẫn tới khó khăn để đưa ra quyết định điều trị nhanh chóng trong những
trường hợp cần thiết [60]. Trong khi đó độ nhạy của phương pháp còn bị ảnh
hưởng bởi khoảng thời gian từ lấy máu đến nạp vào bình nuôi cấy [30, 61];
mầm bệnh dễ bị suy yếu trong thời gian chờ kết quả. Hơn nữa để có kết quả,
cần thêm một thời gian phát triển của sinh vật gây bệnh khoảng 24 đến 72 giờ
và việc nhuộm Gram cần thêm thời gian ủ qua đêm để thu được khuẩn lạc
riêng rẽ cho xét nghiệm. Hơn nữa, kết quả âm tính chỉ có thể được kết luận
sau 5-7 ngày. Ngoài ra, hiệu ứng ức chế của các loại thuốc kháng sinh hoặc
mầm bệnh khó nuôi cấy cũng làm hạn chế độ nhạy của phương pháp [62].
1.3.2. Lai huỳnh quang tại chỗ
Lai huỳnh quang tại chỗ (FISH) là một trong những phương pháp được
nghiên cứu nhiều nhất trong các kỹ thuật thương mại. Phương pháp này phù
hợp cho việc phát hiện tác nhân gây bệnh trong nuôi cấy máu dương tính.
Trong khoảng 2,5- 3 giờ, FISH có thể xác định hơn 95% vi khuẩn và nấm
men thường được tìm thấy trong máu [63, 64]. Kết quả cấy máu dương tính
được chuẩn bị, lai với mẫu dò oligonucleotide gắn huỳnh quang hướng tới
15
đích là rRNA và quan sát bằng kính hiển vi [64]. Tuy nhiên phương pháp này
có nhược điểm là một số vi khuẩn chỉ có thể được phát hiện ở cấp độ chi bởi
vì không sẵn có mẫu dò cho đặc hiệu cấp độ loài.
1.3.3. Các kỹ thuật khuếch đại DNA
1.3.3.1. Kỹ thuật PCR
PCR là kỹ thuật thường được áp dụng nhất cho các phát hiện của mầm
bệnh từ cấy máu dương tính. Sử dụng xét nghiệm thương mại có sẵn hoặc
broad-range PCR hoặc multiplex PCR.
Trong kỹ thuật PCR, phối hợp khả năng lai đặc hiệu của các đoạn DNA
có trình tự bổ sung với gen đích cùng khả năng kéo dài chuỗi của DNA
polymerase để nhân bản các đoạn DNA khác nhau lên hàng triệu lần so với
ban đầu. Do DNA polymerase hoạt động theo nguyên tắc cần phức hợp
khuôn-mồi, trong môi trường thích hợp có các dNTP thì sẽ kéo dài mồi thành
sợi bổ sung với sợi khuôn. Vì vậy để nhân bản được đoạn DNA đích, người ta
cần thiết kế các mồi (primer) đặc hiệu. Kỹ thuật PCR rất nhạy, chỉ cần một
lượng nhỏ DNA khuôn (ở mức nanogam) là phản ứng đã có thể cho kết quả
dương tính. Phương pháp này có độ nhạy cao, chính xác, phát hiện được nhiều
tác nhân gây bệnh trong khoảng thời gian ngắn.
1.3.3.2. Kỹ thuật Mutiplex PCR
Các xét nghiệm multiplex PCR cho phép phát hiện nhanh chóng tác
nhân gây bệnh trực tiếp từ máu. Mutiplex PCR khuếch đại nhiều DNA đích
trong cùng một mẫu trong cùng một thời điểm sử dụng một hỗn hợp mồi. Kỹ
thuật này thường được dựa trên sự khuếch đại DNA trong vùng sao chép của
vi sinh vật. Đây là vùng không mã hóa của DNA có vị trí giữa các gen và có
tính bảo thủ cao giúp phân biệt giữa các loài vi khuẩn, nấm và các loài sinh
vật khác. Phương pháp có mức độ nhạy cao hơn khi sử dụng mồi thoái hóa
16
[30].
Mặc dù kỹ thuật multiplex PCR phát hiện nhanh, nhạy các tác nhân gây
bệnh so với cấy máu thông thường và có thể hỗ trợ rất lớn trong chẩn đoán
nhưng không thể thay thế hoàn toàn phương pháp cấy máu. Trong nhiều
nghiên cứu, tỷ lệ phát hiện bệnh do kết hợp của cả hai phương pháp cao hơn
h n so với chỉ thực hiện PCR hoặc nuôi cấy máu riêng lẻ. Toàn bộ quá
trình xét nghiệm bằng PCR đến khi cho kết quả có thể được hoàn thành
trong khoảng 5 giờ. Phương pháp này rút ngắn thời gian cần thiết cho xác
định kiểu hình và kháng sinh đồ đồng thời có ưu điểm là độ nhạy, độ đặc
hiệu rất cao [70].
1.3.3.3. Kỹ thuật Broad-range PCR
Broad-range PCR cho phép phát hiện vi khuẩn hoặc nấm trong máu
dựa trên gen mã cho 16S rRNA hoặc gen 23S rRNA của vi khuẩn và gen 18S
rRNA của nấm. Sau phản ứng, các sản phẩm khuếch đại có thể được phát
hiện bằng các phương pháp khác nhau như phân tích giải trình tự,
pyrosequencing, hoặc lai với mẫu dò đặc hiệu [32].
1.3.3.4. Kỹ thuật Real-time PCR
Kỹ thuật real-time PCR cho phép phát hiện và định lượng sản phẩm
khuếch đại khi tiến trình phản ứng đang diễn ra dựa trên cơ sở phản ứng
huỳnh quang, trong đó sự tăng lên về số lượng DNA tương ứng với sự tăng
lên của tín hiệu huỳnh quang. Tín hiệu huỳnh quang đo được phản ánh số
lượng sản phẩm được khuếch đại trong mỗi chu kỳ. Tùy thuộc vào số lượng
bản DNA đích ban đầu có trong ống phản ứng mà giá trị Ct (chu kỳ ngưỡng)
của các mẫu là khác nhau. Dựa vào đặc điểm này có thể xác định số bản sao
DNA đích có trong mẫu nghiên cứu dựa trên mẫu chuẩn đã biết rõ số lượng
DNA đích ban đầu.
Real-time PCR là phương pháp nhanh hơn so với PCR truyền thống và
17
không cần thao tác sau khuếch đại cho việc xác định vi khuẩn. Áp dụng các
phương pháp phân tử này đến nay đã được dùng trong việc phát hiện các loài
vi khuẩn cụ thể từ các mô hoặc nhiễm trùng, như viêm màng não do vi khuẩn.
Đối với các vi khuẩn nhiễm trùng bệnh viện, có rất nhiều nghiên cứu sử dụng
realtime PCR để xác định các đối tượng này [67, 69].
1.3.4. Giải trình tự
Một số phương pháp giải trình tự DNA được nghiên cứu nhằm xác định
vi khuẩn, nấm gây bệnh được lấy trực tiếp từ mẫu máu dương tính trong môi
trường cấy máu. Một số tác giả đã sử dụng MicroSeq 500 kit (Perkin-Elmer
Applied Biosystems, CA), một phương pháp về trình tự đầu tiên để xác định
527 base của gene 16S rRNA nhằm xác định các chủng sinh vật gây bệnh [67,
71]. Turenne và tập thể (2000) đã sử dụng phân tích đa hình sợi đơn kết hợp
với PCR để phân biệt giữa các sinh vật [78]. Một số nghiên cứu đã sử dụng
pyrosequencing để nhận dạng nhiều vi khuẩn, nấm men và nấm [72, 73]. Ưu
điểm chính của pyrosequencing là nhanh chóng và giá cả thấp hơn so với giải
trình tự thông thường đồng thời cung cấp nhanh chóng trình tự các đoạn ngắn
khoảng 30 bp trong khoảng 30 phút. Phương pháp này đã được sử dụng để
phân loại, xác định nhiều loài vi khuẩn [74]. Tuy nhiên giải trình tự và giải
trình tự thế hệ mới đòi hỏi thiết bị phức tạp, tốn kém do đó không phải dễ
dàng chuyển sang thực hành lâm sàng.
Ngoài ra, còn nhiều phương pháp phân tử khác như: Khối phổ hay DNA
chip (microarray)… được ứng dụng để phát hiện và chẩn đoán tác nhân gây
nhiễm khuẩn huyết. Ưu điểm của các phương pháp này là có độ nhạy, chính
xác cao và tiết kiệm thời gian. Tuy nhiên, do đòi hỏi về chi phí vận hành và
yêu cầu trình độ kỹ thuật nên các phương pháp này không được sử dụng phổ
18
biến.
1.4. Multiplex PCR và ứng dụng
1.4.1. Giới thiệu chung về multiplex PCR
Multiplex PCR là một phương pháp sinh học phân tử phổ biến nhằm
khuếch đại nhiều trình tự ADN chỉ trong một phản ứng PCR. Trong quá trình
phân tích PCR đa mồi, nhiều trình tự sẽ được khuếch đại cùng lúc sử dụng
nhiều cặp mồi, tất cả các thành phần được bổ sung vào cùng một ống phản
ứng. Như một phương pháp cải tiến của phản ứng PCR thông thường, phương
pháp này giúp rút ngắn thời gian thực hiện mà lại không ảnh hưởng tới kết
quả thí nghiệm.
1.4.2. Các loại phản ứng multiplex PCR
1.4.2.1. Phản ứng multiplex PCR dùng một khuôn
Phương pháp này sử dụng một loại khuôn, thường là ADN hệ gen,
cùng với các cặp mồi (các mồi xuôi và mồi ngược) để khuếch đại một số vùng
gen khác nhau có chứa trong sợi khuôn.
1.4.2.2. Phản ứng multiplex PCR dùng nhiều khuôn
Có thể thực hiện duy nhất một phản ứng với nhiều loại khuôn và nhiều
cặp mồi. Tuy nhiên sự có mặt của nhiều cặp mồi có thể dẫn đến việc liên kết
chéo giữa các mồi với nhau và có thể có sự bắt cặp nhầm giữa mồi này và
19
khuôn kia. Do đó việc thiết kế mồi là rất quan trọng.
Hình 1.7. Mô hình mô tả phản ứng multiplex PCR
(http://www.premierbiosoft.com)
1.4.3. Thiết kế mồi cho phản ứng multiplex PCR
Thiết kế mồi đặc hiệu là một trong những yếu tố quyết định đến sự
thành công của phản ứng multiplex PCR. Các lưu ý quan trọng khi thiết kế
mồi cho phản ứng này được liệt kê bên dưới. Đây có thể coi là chìa khóa
quyết định sự chính xác của quá trình khuếch đại các trình tự ADN với hàm
lượng sản phẩm cao nhất.
* Chiều dài mồi
Phản ứng multiplex PCR chứa nhiều cặp mồi khác nhau, vì vậy nó đòi
hỏi các mồi được thiết kế phải có chiều dài thích hợp. Thông thường các mồi
có chiều dài khoảng từ 18 đến 22 nucleotide.
* Nhiệt độ nóng chảy của mồi (Tm)
Các mồi nên có nhiệt độ nóng chảy tương đương nhau, tốt nhất là nằm
trong khoảng từ 55°C - 60°C. Với những trình tự có tỷ lệ GC cao, Tm của
mồi có thể cao hơn (khoảng 75°C - 80°C). Độ dao động về Tm giữa các mồi
20
nên nằm trong khoảng 3°- 5°C.
* Độ đặc hiệu
Độ đặc hiệu là vấn đề cần được quan tâm hàng đầu trong quá trình thiết
kế mồi. Với phản ứng multiplex PCR nó càng trở nên quan trọng, đặc biệt là
trong các phản ứng có xảy ra cạnh tranh về mồi và khuôn.
* Tránh hình thành dimer primer
Các mồi được thiết kế nên được kiểm tra xem chúng có hình thành
dimer không. Dimer primer (hiện tượng mồi bắt cặp với nhau) có thể dẫn đến
việc khuếch đại không đặc hiệu.
Tất cả các chỉ số cần lưu ý khi thiết kế mồi gần giống với thiết kế mồi cho 1
phản ứng PCR thông thường. Thông thường, khi tỷ lệ Mồi/Khuôn quá cao
cũng có thể dẫn đến việc hình thành primer dimer, do đó phải chú ý chỉ số của
các thành phần trong phản ứng.
* Thiết kế mồi cho phản ứng multiplex PCR bằng phần mền PrimerPlex
PrimerPlex là 1 công cụ hữu ích cho quá trình thiết kế mồi đối với phản
ứng multiplex PCR. Chương trình này giúp kiểm tra các oligo xem chúng có
phản ứng chéo với nhau hay không, đồng thời tăng sự thích ứng giữa các mồi.
Quá trình này phân tích hàng triệu cặp mồi khả dĩ chỉ trong vài giây, sau đó
chương trình đưa ra danh sách các mồi để người thiết kế lựa chọn.
1.4.4. Ƣu điểm của phƣơng pháp multiplex PCR
* Đối chứng nội kiểm (Internal control)
Vấn đề thường gặp trong phản ứng PCR đơn lẻ (Single PCR) là hiện
tượng âm tính giả do sai về các thành phần hay chu trình nhiệt, cũng có khi lại
là hiện tượng dương tính giả do bị nhiễm. Phương pháp multiplex PCR đã
khắc phục được hiện tượng âm tính giả do mỗi sản phẩm khuếch đại sẽ cung
cấp một giá trị giúp kiểm tra các phân đoạn được khuếch đại khác.
* Hiệu quả cao
21
Chi phí về hóa chất và thời gian tiến hành multiplex PCR giảm đáng kể
so với một phản ứng PCR đơn lẻ. Các phản ứng multiplex PCR cũng bảo đảm
được độ bền của enzyme polymerase và khuôn.
* Xác định được chất lượng khuôn
Phản ứng multiplex PCR có thể xác định được chất lượng mẫu (khuôn)
hiệu quả hơn phản ứng PCR thông thường.
* Xác định được hàm lượng khuôn
Lũy thừa các số lượng bản sao và các tiêu chuẩn của phản ứng
multiplex PCR có thể được sử dụng để ước lượng hàm lượng khuôn có trong
mẫu. Để xác định được hàm lượng khuôn chính xác bằng phản ứng multiplex
PCR cần phải có mẫu đối chiếu, số chu kỳ phản ứng và lượng tối thiểu chất
ức chế phải được xác định sau mỗi mỗi chu kỳ khuếch đại.
Phản ứng multiplex PCR có thể ứng dụng trên cả khuôn là ARN sau khi chuỗi
này được chuyển thành dạng cADN. Sợi cADN sẽ đóng vai trò làm khuôn
cho phản ứng.
1.4.5. Tối ƣu hóa các thành phần cho phản ứng multiplex PCR
* Nồng độ mồi
Nồng độ mồi ban đầu cho phản ứng có nồng độ từ 0.1 µM đến 0.5 µM.
Có thể điều chỉnh chỉ số này tùy thuộc vào từng điều kiện phản ứng, ví dụ,
người ta có thể tăng hàm lượng mồi đối với các locus “yếu” và giảm nồng độ
mồi với các locus “mạnh”. Nồng độ cuối cùng của mỗi mồi trong phản ứng
nên nằm trong khoảng từ 0.04 µM đến 0.5 µM. Với số lượng bản sao thấp hay
ADN phức tạp, nồng độ mồi nên nằm trong khoảng 0.3 µM đến 0.5 µM.
Ngược lại nếu số lượng bản sao lớn hay ADN khuôn ít phức tạp thì nồng độ
mồi nên nằm trong khoảng 0.04 µM đến 0.4 µM.
* Nồng độ dNTP và MgCl2
Nồng độ MgCl2 nên giữ cố định ở mức 2 mM. Nồng độ dNTP có thể
22
dao động từ 0.5 mM đến 1.6 mM. Nồng độ thích hợp nhất của từng loại dNTP
là từ 0.2 mM đến 0.4 mM. Quá ngưỡng này sẽ làm giảm tốc độ phản ứng.
Nồng độ mỗi loại dNTP thấp hơn 0.1 mM sẽ vẫn giữ được tốc độ phản ứng
nhưng lại làm giảm số lượng sản phẩm. dNTP gốc (stock) nhạy cảm với quá
trình rã đông, do đó làm hiệu quả phản ứng multiplex PCR có thể giảm. Để
khắc phục nhược điểm này, dNTP nên được chia thành từng lượng nhỏ trước
khi bảo quản ở -20ºC.
Do MgCl2 ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động của enzyme Taq ADN polymerase nên nồng độ Mg2+ phải được kiểm tra chặt chẽ. Enzyme Taq
polymerase, khuôn, dNTP và các mồi đều liên kết với MgCl2 nên nồng độ
MgCl2 phụ thuộc vào nồng độ các thành phần này. Hơn nữa, nếu khuôn hoặc
mồi có chứa EDTA hay EGTA thì nồng độ MgCl2 cũng sẽ được điều chỉnh.
Mg2+ giúp ổn định cấu trúc sợi đôi, bảo vệ ADN khỏi bị biến tính. Nồng độ Mg2+ cao có thể dẫn đến việc làm tăng lượng sản phẩm không đặc hiệu do nó tác động đến quá trình gắn mồi lên sợi khuôn. Tuy nhiên nếu hàm lượng Mg2+
không đủ cũng sẽ làm giảm lượng sản phẩm cần thiết.
* Sự cân bằng dNTP/ MgCl2
Để làm việc hiệu quả, Taq ADN polymerase cần Mg tự do (bên cạnh
Mg liên kết với dNTP và ADN). Đây là lí do tại sao khi tăng nồng độ dNTP
thì tốc độ phản ứng PCR lại giảm trong khi đó tăng nồng độ Mg lại cho kết
quả ngược lại. 0.2 mM dNTP kết hợp với 1.5 đến 2 mM MgCl2 là hợp lí.
* Nồng độ dung dịch đệm (buffer)
Dùng đệm nồng độ 2X sẽ cải thiện hiệu quả của phản ứng multiplex
PCR. Nó hiệu quả hơn bất kỳ chất điều chỉnh nào (như DMSO, glycerol,
BSA). Các cặp mồi dùng để nhân các đoạn ADN có chiều dài lớn sẽ hoạt
động tốt hơn ở nồng độ muối thấp trong khi các cặp mồi dùng để nhân các
đoạn ADN ngắn hơn yêu cầu nồng độ muối cao hơn.
23
* Lượng ADN khuôn và Taq ADN polymerase
Khi lượng khuôn ADN thấp, hiệu quả khuếch đại và độ đặc hiệu của
phản ứng có thể tăng lên nếu hạ thấp nhiệt độ gắn mồi. Người ta tiến hành thử
nghiệm ở các nồng độ Taq ADN polymerase khác nhau, sau đó đưa ra được
nồng độ tối ưu đối với enzyme này 2.5U/50µl dịch phản ứng. Nếu quá nhiều
enzyme, nồng độ glycerol dùng để bảo quản enzyme có thể làm mất cân bằng
quá trình khuếch đại làm tăng sự nhiễu. Tỷ lệ mồi đặc hiệu và hỗn hợp phụ
thuộc vào hoạt tính của enzyme, các thành phần thiết yếu trong phản ứng như
MgCl2, dNTPs và bản chất của ADN đích. Vì vậy, một loạt các cải tiến được
thực hiện nhằm cải thiện quá trình PCR chủ yếu định hướng trực tiếp vào các
yếu tố tác động đến việc gắn mồi và kéo dài chuỗi.
* Sử dụng các chất điều chỉnh: DMSO, Glycerol, BSA
Hầu hết các phản ứng multiplex PCR khó thực hiện đều phải được hỗ
trợ bởi các chất phụ gia như DMSO, glycerol, formamide và betaine. Những
phụ gia này giúp làm lỏng chuỗi ADN, do đó ADN dễ dàng bị biến tính bằng
nhiệt nhanh hơn. Tuy nhiên, trong các phản ứng multiplex PCR, DMSO và
glycerol lại gây ra sự cạnh tranh. Vì vậy, nồng độ của các chất này cũng nên
được xem xét kiểm tra chặt chẽ. Nồng độ BSA đạt tới 0.8 µg/µl sẽ làm tăng
hiệu quả phản ứng hơn nhiều so với việc bổ sung DMSO và glycerol.
1.4.6. Ứng dụng của phản ứng multiplex PCR
Multiplex PCR có nhiều ứng dụng rộng rãi, có thế xác định sự có mặt
cùng lúc nhiều tác nhân khác nhau như virus, vi khuẩn và các tác nhân xâm
nhiễm khác. Đồng thời, phản ứng multiplex PCR cũng được dùng để xác định
các thành phần có trong một hỗn hợp mẫu hoặc cũng có thể dùng để xác định
sự có mặt của nhiều gen đơn lẻ trong hệ gen.
Phản ứng multiplex PCR đƣợc sử dụng vào các mục đích: Xác định tác
nhân gây bệnh; Hiệu suất SNP genotyping cao; Phát hiện đột biến; Phát hiện
24
đột biến mất đoạn trong gen; Định lượng mẫu; Phân tích các liên kết; Phát
hiện ARN; Nghiên cứu pháp y…
1.4.7. Tình hình ứng dụng kỹ thuật PCR trong việc xác định các tác nhân
nhiễm khuẩn huyết
Hiện nay, khá nhiều các nhà khoa học đã tập trung phát triển kỹ thuật
PCR, multiplex PCR, multiplex realtime PCR trong kiểm soát các tác nhân
gây nhiễm khuẩn.
Anbazhagan D và tập thể (2011) phát triển các xét nghiệm PCR thông
thường và multiplex realtime PCR để phát hiện mầm bệnh bệnh viện [7].
Gadsby NJ và tập thể (2016) dùng các kỹ thuật PCR xác định tác nhân gây
bệnh đường hô hấp trong cộng đồng viêm phổi mắc phải [32]. Aydemir O và
tập thể (2014) xác định vai trò của multiplex PCR xác định các vi khuẩn gây
bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp dưới [13]. Ở Thổ Nhĩ Kỳ, Kurutepe S và tập
thể (2012) điều tra nguyên nhân do vi khuẩn bằng phương pháp PCR thông
thường và multiplex ở bệnh nhân người lớn bị viêm phổi cộng đồng [46].
Eser O.K. và tập thể (2012) so sánh phương pháp nuôi cấy và phương pháp
realtime PCR trong việc phát hiện vi khuẩn Streptococcus pneumoniae và
Haemophilus influenzae trong viêm tai giữa cấp mẫu vật tràn dịch [29]. Jbara
I và tập thể (2007). So sánh phương pháp nuôi cấy và các phương pháp PCR
cho các phát hiện của Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae và
Moraxella catarrhalis trong dịch não tủy và tràn dịch tai giữa [41]. Thong
K.L và tập thể (2011) đã xây dựng phản ứng multiplex PCR phát hiện đồng
thời Staphylococcus aureus kháng methicillin, Acinetobacter baumannii,
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa. Kết
quả khảo sát trên 50 mẫu kết quả dương tính và âm tính tương đồng 100% so
với kết quả xác định bằng phương pháp nuôi cấy.
Ở Việt Nam, có một số nghiên cứu cũng như các nhà khoa học sử dụng
25
kỹ thuật PCR trong chẩn đoán các tác nhân gây nhiễm khuẩn huyết cũng như
nhiễm khuẩn bệnh viện: Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Lê Hữu Song, nhóm
các bác sỹ ở Viện truyền nhiễm Trung ương, nhóm nghiên cứu thuộc bệnh
viện Nhi Trung Ương, nhóm nghiên cứu thuộc bệnh viện Việt Đức, Bạch
Mai, Thanh Nhàn,… Đa số các nghiên cứu sử dụng các Kit ngoại nhập hoặc
các cặp mồi tham khảo trên tạp chí quốc tế ví dụ một nghiên cứu đăng trên
tạp chí Y học thực hành của tác giả Phùng Thị Bích Thủy và tập thể đã sử
dụng bộ Kit Real Time PCR đa mồi SeptiFast (Roche) trong chẩn đoán căn
nguyên gây nhiễm trùng huyết ở trẻ em tại Bệnh viện Nhi Trung ương [5].
Nhóm nghiên cứu phát hiện được 43,3% dương tính trong khi phương pháp
cấy máu truyền thống chỉ phát hiện được 3,3% tác nhân gây bệnh nhiễm trùng
huyết. Các tác nhân nhiễm trùng huyết thường gặp nhất là Klebsiella
pneumonia/oxytoca có tần số xuất hiện cao nhất ở 7 bệnh nhân (23,3%), tiếp
sau là Enterobacter cloacae/aerogenes với 2 trường hợp (6,6%), thêm vào đó
là các vi khuẩn và nấm khác như: Staphylococcus aureus, Pseudomonas
aeruginosa, Candida parapsilosis, Aspergillus fumigatu, Candida albicans,
26
Escherichia coli, Stenotrophomonas maltophilia.
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
2.1.1. Hóa chất và sinh phẩm
Các chủng vi khuẩn: Staphylococcus aureus, Acinetobacter
baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và
Pseudomonas aeruginosa phân lập từ máu bệnh nhân do bệnh
viện Thanh Nhàn cung cấp.
Các chủng nhiễm khuẩn huyết (nuôi cấy thuần).
Mẫu bệnh phẩm được lấy từ bình cấy máu của 68 bệnh nhân
người Việt Nam nghi ngờ bị nhiễm khuẩn huyết được lấy từ Bệnh
viện Thanh Nhàn.
Mẫu máu được lấy trực tiếp từ bệnh nhân nghi ngờ nhiễm khuẩn
huyết do bệnh viện Thanh Nhàn cung cấp.
Các cặp mồi được tổng hợp bởi Proligo (Sigma-Aldrich,
Corporation, USA) (Bảng 2.1)
Bảng 2.1. Trình tự Nucleotide của các cặp mồi
Cặp mồi Trình tự
gltA Fw: 5’-ATTTACAGTGGCACATTAGGT-3’
Rv: 5’-GCAGAGATACCAGCAGAGAT-3’
phoA Fw: 5’-AAGCCCGGACACCATAAATGC-3’
Rv: 5’-TCATTACGTTGCGGATTTGGC-3’
oprL Fw: 5’-ATGGAATAGCTGAAATTCGG-3’
Rv: 5’-CTTCTTCAGCTCGACGCGA-3’
Mdh Fw: 5’-GCGTGGCGGTAGATCTAAGTCA-3’
Rv: 5’-TTCAGCTCCGCCACAAAGGTA-3’
femA Fw: 5’-CTCTTGCTGGTTTCTTCTTTATC-3’
27
Rv: 5’-GTGCGGTATATGCTGCGTAA-3’
Hóa chất: Mastermix, Tris-base, Tris-HCl, EDTA, SDS, EtBr,
Agarose và các hóa chất khác do hãng Merck, Invitrogen,
Promega, Bioline… cung cấp. Kit tách chiết DNA tổng số của
hãng QIAgen (Đức).
2.1.2. Thiết bị
Các thiết bị được sử dụng thuộc phòng Công nghệ Tế bào Động vật và
Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Gen, Viện Công nghệ sinh học,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam được mua từ nhiều hãng nổi
tiếng khác nhau. Các thiết bị thường sử dụng như:
Máy Nanodrop 1000
Bộ điện di DNA của Bio- Rad, Hoa Kỳ
Bộ nguồn điện di PowerPac 300 (Bio-Rad, Hoa Kỳ).
Máy soi DNA (Mini -transllumminator. Bio-Rad, Hoa Kỳ).
Máy ly tâm lạnh (Microcentrifuge-Sorvall, Mỹ).
Máy PCR (PCR system 9700, Applied Biosystem, Mỹ)
Tủ lạnh 4oC, tủ lạnh sâu -20oC, -75oC (Sanyo, Nhật Bản)
Máy ủ ổn nhiệt (Memmert, Đức)
Máy vortex (RotoLab, OSI)
Máy khuấy từ (RotoLab, OSI)
Lò vi sóng (Samsung)
Một số thiết bị khác như cân phân tích tủ sấy của hãng Carbolite (Anh),
pipetman, nồi khử trùng,…
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để tiến hành đề tài này chúng tôi sử dụng hầu hết các kĩ thuật theo
Sambrook và tập thể kèm theo các hướng dẫn của nhà sản xuất các bộ Kit,
28
bên cạnh đó có cải biến cho phù hợp.
2.2.1. Thiết kế primer
Các gen đích gltA của chủng Acinetobacter baumannii, gen phoA của
chủng Escherichia coli, gen femA của chủng Staphylococcus aureus, gen mdh
của chủng Klebsiella pneumoniae, gen oprL của chủng Pseudomonas
aeruginosa được lựa chọn là gen đích trong nghiên cứu. Các primer được
thiết kế mới bằng phần mềm primer 3 plus, PrimerPlex, kiểm tra bằng công
cụ BLAST (http://www.ncbi.nih.gov). Sau đó các cặp mồi đã được lựa chọn
đó được kiểm tra bằng chương trình phần mềm insilico PCR
(http://insilico.ehu.es/PCR/) dự đoán sản phẩm PCR (amplicon); kiểm tra
bằng các phần mềm online (protocol-online.org).
2.2.2. Tách chiết DNA
2.2.2.1. Tách chiết DNA từ các chủng vi khuẩn nuôi cấy bằng Kit QIAgen
Các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii,
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa được
nuôi cấy trong môi trường đặc hiệu, thu tế bào và tiến hành tách chiết theo
protocol của bộ Kit tách DNA tổng số từ vi khuẩn của QIAgen, thu lại DNA
tổng số của vi khuẩn trong 50 µl nước khử ion vô trùng. Sản phẩm được điện
di kiểm tra trên gel agarose và xác định hàm lượng bằng máy nanodrop 1000.
2.2.2.2. Tách chiết DNA từ mẫu bệnh phẩm cấy máu bằng phương pháp
đun sôi
Bổ sung lysozyme nồng độ 1 mg/ml vào 1 ml mẫu bệnh phẩm cấy máu, ủ ở 37o trong 30 phút. Sau đó đun sôi mẫu ở 100oC trong 10 phút rồi làm lạnh
nhanh trong nước đá 5 phút. Ly tâm mẫu với tốc độ 12.000 vòng/phút trong 5
phút để lấy dịch nổi (chứa DNA).
2.2.2.3. Tách chiết DNA từ mẫu máu của bệnh nhân nghi nhiễm khuẩn
huyết bằng kit tách DNA từ máu của QIAgen
DNA vi khuẩn trong mẫu máu của bệnh nhân được tách theo chỉ dẫn
29
của kit Qiagen theo thứ tự các bước như sau:
- Hút 1 ml máu của bệnh nhân vào ống eppendorf 1,5 ml, ly tâm
7000 vòng /phút để thu tế bào.
- Hòa tan tế bào trong 180 µl đệm lysis chứa enzyme lysozyme 1
mg/ml và ủ ở 37oC trong 30 phút.
- Bổ sung 4 µl enzyme RNase 10 mg/ml, ủ mẫu ở nhiệt độ phòng
khoảng 5 phút.
- Bổ sung 200 µl EtOH (96-100%), đảo đều.
- Hút dịch lên cột, ly tâm cột 8000 vòng/phút, 1 phút, bỏ dịch qua
cột.
- Bổ dung 500 µl dung dịch AW1 lên cột, ly tâm 8000 vòng/phút
trong 1 phút, bỏ dịch qua cột.
- Bổ sung 500 µl dung dịch AW2 lên cột, ly tâm 12 000 vòng/phút
trong 5 phút, bỏ dịch qua cột.
- Bổ sung 100 µl nước khử ion vô trùng lên cột, để khoảng 1 phút,
sau đó ly tâm 8000 vòng/phút để thu DNA.
2.2.3. Phƣơng pháp làm giàu DNA vi khuẩn
DNA vi khuẩn được làm giàu bằng cách xử lý DNA người sau đó tăng
sinh bằng các primer và chu trình nhiệt phù hợp.
DNA vi khuẩn được làm giàu bằng cách nhân bản DNA với mồi
random hexamer trong số chu kì ngắn để tạo ra sản phẩm là các đoạn
DNA có kích thước khác nhau với số lượng lớn. Thành phần phản ứng
bao gồm Master mix : 12,5 µl , DNA khuôn: 5 µl , mồi random
hexamer: 1 µl (10 pmol) và bổ sung nước khử trùng sao cho thể tích
30
cuối cùng bằng 25 µl. Đặt hỗn hợp trên vào máy PCR và chạy với bước biến tính đầu tiên là 93oC trong 3 phút và 20 chu kì tiếp theo với 93oC trong 45 giây, 50oC trong 45 giây và 72oC trong 1 phút 30 giây.
Sản phẩm PCR của phản ứng này sẽ là khuôn cho các phản ứng
multiplex PCR tiếp theo.
2.2.4. Xác định nồng độ DNA
Nồng độ DNA mạch kép được xác định bằng cách đo độ hấp thụ ở
bước sóng 260 nm (OD260) và 280 nm (OD280).
Nồng độ DNA được tính theo công thức:
CDNA = OD260 × 50 × d
Trong đó: d: độ pha loãng mẫu khi đo
CDNA: nồng độ DNA
Nếu 1,8 ˂ OD260/OD280 ˂ 2 thì mẫu DNA được đánh giá là đạt yêu cầu
về mức độ tinh sạch cho các thí nghiệm sinh học phân tử tiếp theo.
2.2.5. Phƣơng pháp điện di DNA trên gel agarose
Chuẩn bị gel agarose 1%: cân 1 g agarose cho vào 100 ml dung dịch
TAE 1X, đun trong lò vi sóng cho agarose tan hoàn toàn. Để nguội khoảng 50oC rồi rót dung dịch agarose vào khay điện di có cài sẵn răng
lược. Sau khoảng 30 phút, khi gel đã đông, gỡ lược ra, đặt bản gel vào
bể điện di. Rót đệm TAE 1X vào bể để dung dịch ngập cách mặt gel
5mm.
Tra mẫu DNA: Lấy mẫu DNA trộn với loading dye 6X rồi tra vào các
giếng trên bản gel.
Chạy điện di ở điện thế 95 - 100V, trong thời gian khoảng 25 - 30 phút.
DNA di chuyển từ cực âm đến cực dương. Quan sát sự di chuyển màu
bromophenol blue để biết khi nào cần dừng điện di.
Soi gel: Bản gel được lấy nhẹ nhàng ra khỏi khay và ngâm vào dung
dịch EtBr nồng độ 2µg/ml trong khoảng 5 phút rồi rửa lại bằng nước.
31
Hiển thị kích thước DNA dưới ánh sáng đèn cực tím (UV) của máy soi
gel. Ước tính kích thước của DNA bằng cách đối chiếu với thang DNA
chuẩn.
2.2.6. Phƣơng pháp PCR
2.2.6.1. Phương pháp PCR đơn mồi
Phản ứng PCR đơn mồi được dùng để kiểm tra hoạt động và độ đặc
hiệu của mồi sau thiết kế. Các gen đích được khuếch đại bằng phản ứng PCR
với các cặp mồi đặc hiệu.
Thành phần phản ứng: Chương trình chạy:
Mồi xuôi/ ngược : 1/1 µl
Master Mix: 12.5 µl
Temp: 3 µl
H20: 7,5 µl
Tổng 25 µl
95oC: 3 phút 94oC: 45 giây 57oC: 45 giây 30 chu kỳ 72oC: 1 phút 72oC: 8 phút Giữ ở: 80C
2.2.6.2. Phương pháp multiplex PCR
Phản ứng multiplex PCR được thực hiện đồng thời với 5 cặp mồi nhân
bản 5 gen đích của các chủng vi khuẩn. Tổng thể tích của phản ứng là 25 µl
với thành phần và chương trình chạy như sau:
Thành phần phản ứng: Chương trình chạy:
Mồi FemA, gltA, phoA, mdh,oprL
Fw/Rv : 0.5 µl, 0.3 µl, 0.3 µl, 0.3
µl, 0.3 µl
Master Mix: 12.5 µl
Temp: 3 µl
H20: 6.1 µl
32
Tổng 25 µl 95oC: 3 phút 94oC: 45 giây 59oC: 45 giây 30 chu kỳ 72oC: 1 phút 72oC: 8 phút Giữ ở: 80C
Phản ứng multiplex PCR được tối ưu với các điều kiện khác nhau về hàm
lượng mồi, nhiệt độ bắt mồi, master mix… Với mỗi một yếu tố tối ưu sẽ giữ
nguyên tất cả các thành phần, điều kiện còn lại chỉ thay đổi yếu tố cần tối ưu.
2.2.7. Phƣơng pháp giải trình tự gen
Sau khi thu được sản phẩm PCR đặc hiệu, chúng tôi tiến hành xác định
trình tự sản phẩm PCR dựa trên phương pháp của F.Sanger và tập thể. Đặc
trưng của phương pháp này là ngoài những nucleotide thông thường còn sử
dụng thêm 4 loại dideoxynucleotide trong đó thay nhóm 3’-OH bằng 3’-H.
Điều này khiến các dideoxynucleotide không còn khả năng hình thành liên kết
photphodieste với các nucleotide tiếp theo, dẫn đến làm ngừng quá trình tổng
hợp DNA.
Quy trình xác định trình tự gồm 3 bước:
Bước 1: Thực hiện phản ứng PCR với hỗn hợp thành phần phản ứng
(15µl) bao gồm: 3 µl Bigdye, x µl sản phẩm PCR, 1,275 µl mồi, 3 µl đệm 2,5
X, bổ sung nước đến thể tích 15µl.
Chu trình nhiệt được thực hiện trên máy PCR 9700 (Applied Biosystem). Bước 1: 96oC, 1 phút, 1 chu kỳ. Bước 2: (96oC 10 giây, 50oC 5 giây, 60oC 4 phút), 25 chu kỳ.
Bước 2: Tinh sạch sản phẩm PCR
- Bổ sung 5 µl EDTA 12,5 mM, pH=8, ly tâm 4000 vòng/phút trong
45 giây.
- Bổ sung 60µl cồn 100%, ủ ở nhiệt độ phòng 15 phút.
- Ly tâm 4500 vòng/phút trong 45 phút để thu tủa.
- Rửa tủa bằng cồn 70%. Ly tâm 10000 vòng/phút để thu tủa.
- Làm khô tủa trong 3 phút.
33
- Hòa tan tủa trong 10 µl Hidiformamide. - Biến tính ở 95oC trong 3 phút.
Bước 3: Xác định trình tự trên máy. Sản phẩm PCR sau khi đã tinh
sạch được đặt vào máy xác định trình tự tự động ABI 3100 Avant (Applied
Biosystems) để đọc trình tự.
Trình tự thu được được xử lý bằng phần mềm Bioedit và công cụ Blast.
2.2.8. Đạo đức trong nghiên cứu
Tuân thủ theo các quy định trong Quy chế hoạt động của Hội đồng đạo
đức trong nghiên cứu y sinh học ban hành kèm theo Quyết định số
5129/2002/QĐ - BYT ngày 19/12/2002 của Bộ trưởng Bộ Y tế.
Các bệnh nhân tham gia vào nghiên cứu đều được giải thích, được cung
cấp thông tin đầy đủ trước khi tham gia nghiên cứu. Các bệnh nhân nghiên
cứu (hoặc người thân của bệnh nhân) đều có quyền tự nguyện chấp thuận
tham gia nghiên cứu, cũng như được quyền từ chối tham gia nghiên cứu bất
kỳ lúc nào, với bất kỳ lý do gì.
Các kết quả nghiên cứu chỉ sử dụng vào mục đích phục vụ cho nghiên
cứu này, không được sử dụng cho mục đích nào khác. Các thông tin cá nhân
của bệnh nhân sẽ được đảm bảo bí mật. Không công bố tên của cá nhân bệnh
nhân trên các bản công bố kết quả nghiên cứu (tạp chí khoa học, bài báo cáo
34
Hội nghị khoa học...).
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả lựa chọn và thiết kế mồi đặc hiệu gen đích
Các chủng vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết phổ biến Staphylococcus
aureus, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và
Pseudomonas aeruginosa được phòng Vi sinh vật bệnh viện Thanh Nhàn
phân lập từ bệnh nhân bằng phương pháp phân lập trên các môi trường thạch:
thạch máu Columbia, thạch chocolate, môi trường Bromocresol purple, sử
dụng máy cấy máu tự động batex với môi trường chai cấy ái khí của
biomerieux. Định danh vi khuẩn bằng bộ định danh vi khuẩn API 20E của
hãng Biomeieux (Pháp). Chúng tôi tiếp nhận các chủng này, sau đó tiến hành
định danh thêm bằng phương pháp sinh học phân tử (phần kết quả này không
trình bày ở đây) trước khi sử dụng cho các nghiên cứu về xây dựng phản ứng
multiplex PCR xác định đồng thời 5 tác nhân gây bệnh nêu trên.
Gen phoA là một gen quản gia mã cho alkaline photphatase, phoA được
một số nhà khoa học lựa chọn là đích để phát hiện Escherichia coli [43, 75].
PhoA cùng với các gen khác cũng được lựa chọn là gen đích để phát hiện
Escherichia coli bằng PCR đa mồi [77].
Staphylococcus aureus tổng hợp cầu nối peptidoglycan interpeptide
pentaglycine nhờ xúc tác của các peptidyl transferase FemX, FemA và FemB.
Khi bất hoạt gen femA dẫn đến sự suy giảm peptidoglycan monoglycine là
một cơ chất của protein gắn penicilin (PBPs) cũng như làm cho thấp ái lực
với tiểu phần PBP2a một sản phẩm được mã hóa bởi gen MecA và dẫn tới
giảm khả năng kháng kháng sinh. Do đó FemX hoặc FemA được xem như các
gen đích tiềm năng trong việc phát hiện các chủng vi khuẩn Staphylococcus
aureus mới có tính kháng kháng sinh cao. Các sản phẩm do gen femA mã hóa
35
là một yếu tố cần thiết cho sự kháng methicillin và có mặt rộng rãi trong tất cả
các chủng Staphylococcus aureus được phân lập. Trong số các sản phẩm do
gen femA mã hóa có một protein 48 kDa từng được chỉ ra có liên quan trong
quá trình chuyển hóa tế bào và được tìm thấy với số lượng lớn trong môi
trường nuôi cấy [75].
Trong nghiên cứu này, gen femA của chủng Staphylococcus aureus
được nhân bản bằng cặp mồi femAR/F. Kích thước của sản phẩm PCR là 296
bp, tham khảo trình tự mồi của Mehrotra và tập thể (2000) [58].
Đối với chủng Acinetobacter baumannii, gen gltA là gen quản gia mã
hóa cho enzyme tổng hợp citrate được chúng tôi lựa chọn là gen đích. GltA
được Bartual và tập thể (2005) lựa chọn để nghiên cứu [15]. Trong nghiên
cứu này, các tác giả đã khuếch đại gen gltA cùng 6 gen quản gia khác là DNA
gyrase subunit B (gyrB), glucose dehydrogenase B (gdhB), homologous
recombination factor (recA), 60-kDa chaperonin (cpn60), glucose-6-
phosphate isomerase (gpi), RNA polymerase 70 factor (rpoD), phospho-
glucomutase (pgm), quinate shikimate dehydrogenase (quiA) và coenzyme A
thiolase (pcaf). Trong 7 gen này GltA được xem như có tính bảo thủ cao và
phù hợp hơn các gen còn lại [15, 76].
Các protein liên kết màng của Pseudomonas aeruginosa đóng vai trò
quan trọng trong sự tương tác của vi khuẩn với môi trường đồng thời cũng là
một trong những nguyên nhân dẫn đến sự kháng kháng sinh hoặc có ảnh
hưởng nhất định đến sự vận chuyển qua màng của tế bào. Daniel và tập thể
(1997) đã khuếch đại 2 gen đặc trưng mã hóa cho lipoprotein bám màng là
oprI và oprL. Các nghiên cứu đều chỉ ra rằng oprL có tính bảo thủ rất cao
giữa các chủng Pseudomonas aeruginosa. Do đó gen oprL được lựa chọn làm
gen đích để phát hiện Pseudomonas aeruginosa [25].
Thong và tập thể (2011) đã lựa chọn 6 gen TonB, infB, gyrB, mdh,
36
parC, 23s-rRNA đặc trưng cho Klebsiella pneumoniae. Trong đó gen Parc
thử nghiệm được thường bị đột biến ở các loài khác nhau và thậm chí cả trong
các chủng khác nhau của cùng một loài. Hơn nữa, trình tự của gen Parc là rất
giàu C/G dẫn đến mồi thiết kế dễ tạo thành cấu trúc kẹp tóc hoặc dimer. Gen
23s-rRNA và Gen gyrB có số bản sao thấp trong hệ gen. Do đó gen mdh được
lựa chọn để phát hiện Klebsiella pneumoniae [76].
Như vậy, sau khi tham khảo các tài liệu, chúng tôi lựa chọn được các
gen đích gltA cho chủng Acinetobacter baumannii, gen phoA là gen đích của
chủng Escherichia coli, gen femA là gen đích của chủng Staphylococcus
aureus, gen mdh là gen đích của chủng Klebsiella pneumoniae, gen oprL lựa
chọn là gen đích của chủng Pseudomonas aeruginosa. Sựa lựa chọn này
tương đồng với nghiên cứu của Thong và tập thể (2011) [76]. Sau khi tham
khảo trình tự các primer của các tác giả khác đã công bố, chỉnh sửa và thiết kế
mới bằng phần mềm primer 3 plus, PrimerPlex, kiểm tra bằng công cụ
BLAST (http://www.ncbi.nih.gov) để giảm thiểu khả năng nhân gen không
đặc hiệu từ locut không phải là đích. Sau đó các cặp mồi đã được lựa chọn đó
được kiểm tra bằng chương trình phần mềm insilico PCR
(http://insilico.ehu.es/PCR/) dự đoán sản phẩm PCR (amplicon); kiểm tra
bằng các phần mềm online (protocol-online.org). Chúng tôi đã lựa chọn và
thiết kế được trình tự mồi được liệt kê ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Trình tự mồi và kích thƣớc sản phẩm PCR theo tính toán lý
thuyết
Trình tự Kích thƣớc sản phẩm Tên mồi
722 bp gltA
Fw: 5’ ATTTACAGTGGCACATTAGGT 3’ Rv: 5’ GCAGAGATACCAGCAGAGAT 3’
890 bp phoA
37
Fw: 5’ AAGCCCGGACACCATAAATGC 3’
Rv: 5’ TCATTACGTTGCGGATTTGGC 3’
504 bp Oprl
Fw: 5’ ATGGAATAGCTGAAATTCGG 3’ Rv: 5’ CTTCTTCAGCTCGACGCGA 3’
364 bp Mdh
Fw: 5’ GCGTGGCGGTAGATCTAAGTCA 3’ Rv: 5’ TTCAGCTCCGCCACAAAGGTA 3’
296 bp femA
Fw: 5’ CTCTTGCTGGTTTCTTCTTTATC 3’ Rv: 5’ GTGCGGTATATGCTGCGTAA 3’
3.2. Kết quả kiểm tra các cặp mồi bằng thực nghiệm
3.2.1. Kiểm tra DNA tổng số tách chiết từ các chủng vi khuẩn
Các cặp primer sau khi thiết kế được đặt tổng hợp, tiến hành kiểm tra
trên các mẫu DNA của các chủng chuẩn bệnh viện Thanh nhàn cung cấp.
DNA tổng số của các chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Acinetobacter
baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas
aeruginosa được tách chiết như đã giới thiệu ở phần phương pháp và được
điện di kiểm tra trên gel agarose 1 % (Hình 3.1).
Hình 3.1. Điện di kiểm tra DNA tổng số của các chủng Staphylococcus
aureus, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae
38
và Pseudomonas aeruginosa tách chiết từ các chủng chuẩn
Đường chạy 1-3: DNA tách chiết từ các chủng vi khuẩn Staphylococcus
aureus; 4-6: DNA tách chiết từ các chủng vi khuẩn Acinetobacter
baumannii; 7-9; DNA tách chiết từ các chủng vi khuẩn Escherichia coli; 10-
12: DNA tách chiết từ các chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa; 13-15:
DNA tách chiết từ các chủng vi khuẩn Klebsiella pneumoniae.
Kết quả điện di DNA tổng số cho thấy các băng DNA sáng rõ có độ di
động thấp gần với vạch xuất phát và không bị phân cắt thành từng vệt chứng
tỏ rằng DNA tổng tách được còn nguyên vẹn không bị đứt gãy, đạt hàm lượng
và độ sạch cần thiết cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.2.2. Kết quả PCR kiểm tra từng cặp mồi đơn trên các chủng vi khuẩn
đích
Tiếp theo, chúng tôi tiến hành phản ứng PCR đơn mồi với các cặp mồi
đặc hiệu các gen đích tương ứng để xác định độ đặc hiệu. Sản phẩm PCR
được điện di kiểm tra trên gel agarose 1% và được thể hiện trên Hình 3.2.
Kết quả điện di trên gel agarose cho thấy ở tất cả các giếng đều xuất
hiện các băng đậm rõ nét có kích thước tương ứng khoảng 296 bp (đường
chạy 1-3), 364 bp (đường chạy 4-6), 504 bp (đường chạy 7-9), 722 bp (đường
chạy 10-12), 890 bp (đường chạy 13-15) phù hợp với tính toán lý thuyết về
kích thước của các gen femA của chủng Staphylococcus aureus, mdh của
chủng Klebsiella pneumoniae, gen oprL của chủng Pseudomonas aeruginosa,
gltA của chủng Acinetobacter baumannii, và gen phoA của chủng Escherichia
coli. Kết quả PCR chứng tỏ tất cả các cặp mồi đã kiểm tra đều đặc hiệu với
các sinh vật đích vì các gen dự đoán đều được khuếch đại. Tuy nhiên để
kh ng định chắc chắn các gen nhân bản được chính là các gen đích, sản phẩm
39
PCR từ các chủng được lựa chọn tiến hành xác định trình tự.
Hình 3.2. Kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi và các gen đích của các
chủng vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết tƣơng ứng.
Cặp mồi phoA khuếch đại gen phoA (Escherichia coli), cặp mồi gltA khuếch
đại gen gltA (Acinetobacter baumannii), cặp mồi oprL khuếch đại gen oprL
(Pseudomonas aeruginosa), cặp mồi mdh khuếch đại gen mdh (Klebsiella
pneumonia), cặp mồi femA khuếch đại gen femA (Staphylococcus aureus).
Đường chạy 1-3: sản phẩm PCR gen femA (theo lý thuyết 296 bp), 4-6: sản
phẩm PCR gen mdh (theo lý thuyết là 364 bp), 7-9: sản phẩm PCR gen oprL
(theo lý thuyết là 504 bp),: 10-12: sản phẩm PCR gen gltA (theo lý thuyết là
722 bp), 13-15: sản phẩm PCR gen phoA (theo lý thuyết là 890 bp), 16:
Marker 1 kb (Fermentas). 17: Đối chứng âm.
3.2.3. Kết quả xác định trình tự các sản phẩm PCR từ các chủng vi
khuẩn Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli,
Klebsiella pneumoniae và Pseudomonas aeruginosa
Để kh ng định quá trình khuếch đại đã nhân được chính xác các gen
đích, chúng tôi tiến hành phân tích trình tự DNA của các sản phẩm PCR với
40
mồi tương ứng. Kết quả thu được được trình bày ở phần dưới đây.
> Trình tự gen oprL của Pseudomonas aeruginosa
1 atggaaatgc tgaaattcgg caaatttgct gcgctggctc tggccatggc
51 TGTAGCTGTG GGTTGCTCCT CCAAGGGCGG CGACGCTTCC GGTGAAGGTG
101 CCAACGGCGG CGTCGACCCG AACGCAGGCT ATGGCGCTAA CAGCGGTGCC
151 GTTGACGGCA GCCTGAGCGA CGAAGCCGCT CTGCGTGCGA TCACCACCTT
201 CTACTTCGAG TACGACAGCT CCGACCTGAA GCCGGAAGCC ATGCGTGCTC
251 TGGACGTACA TGCAAAAGAC CTGAAAGGCA GCGGTCAGCG CGTAGTCCTG
301 GAAGGCCACA CCGACGAACG TGGTACCCGC GAGTACAACA TGGCCCTGGG
351 CGAGCGTCGT GCCAAGGCCG TTCAGCGTTA CCTGGTACTG CAGGGCGTGT
401 CCCCGGCTCA GCTGGAACTG GTTTCCTACG GTAAGGAGCG TCCGGTTGCC
451 ACTGGCCACG ACGAGCAGTC CTGGGCCCAG AACCGTCGCG TCGAGCTGAA
501 GAAG
> Trình tự gen gltA của Acinetobacter baumannii
1 atttacagtg gcacattagg tcccgatgta atcgacgtta aagatgtatt
51 ggcctcaggt cactttacTT TTGATCCTGG TTTTATGGCG ACAGCTTCAT
101 GCGAGTCTAA AATCACATTT ATCGATGGTG ACAAAGGTAT TTTATTACAC
151 CGCGGTTACC CGATTGACCA GTTAGCGACT CAAGCAGACT ACCTTGAAAC
201 TTGTTATTTA TTATTAAATG GCGAGTTACC AACTGCTGAA CAAAAAGTTG
251 AGTTCGATGC GAAAGTTCGT GCTCATACTA TGGTTCATGA TCAAGTTAGC
301 CGTTTCTTCA ATGGTTTCCG TCGTGATGCT CACCCTATGG CAATCATGGT
351 TGGTGTAGTA GGCGCATTAT CTGCTTTCTA TCACAACAAC CTTGACATTG
401 AAGACATCAA CCACCGCGAA ATTACTGCGA TTCGTTTGAT TGCTAAAATT
451 CCAACGCTTG CTGCTTGGAG CTACAAATAT ACTGTAGGTC AGCCATTCAT
501 CTATCCACGT AATGACTTAA ATTACGCGGA AAACTTCTTA CACATGATGT
551 TTGCAACTCC TGCAGACCGT GACTACAAAG TAAACCCTGT TCTTGCTCGT
601 GCAATGGATC GTATCTTTAC GCTTCATGCT GACCACGAAC AAAACGCGTC
651 TACTTCTACA GTTCGACTTG CTGGTTCTAC TGGTGCGAAC CCATATGCGT
701 GTATCTCTGC TGGTATCTCT GC
> Trình tự gen phoA của Escherichia coli
1 aagcccggac accagaaatg cctgttctgg aaaaccgggc tgctcagagc
51 CGATATTACT GCACCCGGCG GTGCTCGCCG CTTAACGGGT GATCAGACCG
101 CTGCTCTGCG TGATTCTCTT AGCGATAAAC CTGCAAAAAA TATTATTTTG
41
151 CTGATTGGCG ATGGGATGGG GGACTCGGAA ATTACTGCCG CACGCAATTA
201 TGCCGAAGGT GCGGGCGGCT TTTTTAAAGG TATCGATGCC TTACCGCTTA
251 CCGGGCAATA CACTCACTAT GCGCTGAATA AAAAAACCGG CAAACCGGAC
301 TACGTCACCG ACTCGGCTGC ATCAGCAACC GCCTGGTCAA CTGGTGTCAA
351 AACCTATAAC GGCGCGCTGG GCGTCGATAT TCACGAAAAA GATCACCCAA
401 CGATTCTGGA AATGGCAAAA GCCGCAGGTC TGGCGACCGG TAACGTTTCT
451 ACCGCAGAGT TGCAGGATGC CACGCCCGCT GCGCTGGTGG CGCATGTGAC
501 CTCGCGCAAA TGCTACGGTC CAAGTGCGAC CAGTGAAAAA TGTCCGGGTA
551 ACGCTCTGGA AAAAGGCGGA AAAGGATCGA TTACCGAACA GCTGCTTAAC
601 GCCCGTGCCG ATGTTACGCT TGGCGGCGGT GCAAAAACCT TTGCTGAAAC
651 GGCAACCGCC GGTGAATGGC AGGGAAAAAC GCTGCGTGAA CAGGCACAGG
701 CGCGTGGTTA TCAGTTGGTG AGCGATGCTG CCTCACTGAA TTCGGTGACG
751 GAAGCGAATC AGCAAAAACC CCTATTAGGA CTGTTTGCTG ACGGCAATAT
801 GCCAGTGCGC TGGCAAGGAC CGAAAGCAAC GTACCACGGT AATATAGATA
851 AGCCCGCAGT CACCTGTACG CCAAATCCGC AACGTAATGA
> Trình tự gen mdh của Klebsiella pneumoniae
1 gcgtggcggt agatctaagt catatcccca cagatgtaaa aattaaagGA
51 TTTTCCGGTG AAGACGCTAC TCCGGCGCTG GAAGGCGCGG ATGTAGTGCT
101 GATCTCCGCG GGCGTGGCGC GTAAGCCCGG CATGGATCGT TCCGACCTGT
151 TTAATGTGAA TGCGGGTATC GTGAAGAACC TCGTGCAGCA GATTGCCAAA
201 ACCTGCCCGC AGGCCTGCAT CGGCATTATC ACCAACCCGG TGAATACCAC
251 CGTGGCTATC GCCGCCGAAG TACTGAAAAA AGCCGGCGTG TACGATAAAA
301 ACAAACTGTT CGGCGTTACC ACGCTGGACA TCATCCGTTC CAATACCTTT
351 GTGGCGGAGC TGAA
> Trình tự gen FemA của Staphylococcus aureus
1 CTCTGCTGGT TTCTTCTTTA TCAATCCATT TGAAGTTGTT TATTATGCTG
51 GTGGTACATC AAATGCATTC CGCCATTTTG CCGGAAGTTA TGCAGTGCAA
101 TGGGAAATGA TTAATTATGC ATTAAATCAT GGCATTGACC GTTATAATTT
151 CTATGGTGTT AGTGGTAAAT TTACAGAAGA TGCTGAAGAT GCTGGTGTAG
201 TTAAATTCAA AAAAGGTTAC AATGCTGAAA TTATTGAATA TGTTGGTGAC
251 TTTATTAAAC CAATTAATAA ACCTGTTTAC GCAGCATATA CCGCAC
42
Kết quả phân tích Blast cho thấy trình tự thu được có độ tương đồng
cao từ 98% đến 100% với các trình tự của các chủng vi khuẩn tương ứng trên
GenBank (phụ lục 1- 10). Như vậy các cặp primer đã thiết kế nhân bản được
chính xác các gen đích của các vi khuẩn đích với đúng kích thước mong
muốn: Gen phoA của Escherichia coli có kích thước 890 bp; gen GltA của
Acinetobacter baumannii có kích thước 722 bp; gen OprL của
Pseudomonas aeruginosa có kích thước 504 bp; gen Mdh của Klebsiella
pneumoniae có kích thước 364 bp; gen FemA của Staphylococcus aureus
có kích thước 296 bp.
3.2.4. Kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi
Để kiểm tra tính đặc hiệu của các mồi được thiết kế, chúng tôi sử dụng
DNA của 5 chủng lần lượt Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii,
Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli làm
khuôn cho các phản ứng PCR sử dụng từng cặp mồi riêng biệt femA, gltA,
oprL, mdh, phoA cho mỗi phản ứng. Kết quả thể hiện trên Hình 3.3.
A B
Hình 3.3. Kiểm tra khả năng nhân bản đặc hiệu của các cặp mồi femA,
gltA, oprL, mdh, phoA với các chủng Staphylococcus aureus,
Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella
pneumoniae và Escherichia coli.
Hình 3.3A. đường chạy 6: Thang chuẩn DNA 1 kb; 1-5: PCR cặp mồi gltA
43
với 5 chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas
aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli; 7-11: PCR cặp mồi
oprL với 5 chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii,
Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli; 12-16:
PCR cặp mồi mdh với 5 chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter
baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia
coli . Hình 3.3B. 6: Thang chuẩn DNA 1 kb; 1-5: PCR cặp mồi femA với 5
chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas
aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli; 7-11: PCR cặp mồi
phoA với 5 chủng Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii,
Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae và Escherichia coli.
Kết quả điện di cho thấy với mồi gltA chỉ xuất hiện băng 722 bp với khuôn là
chủng Acinetobacter baumanii (Hình 3.3A đường chạy 4) Trong khi 4 đường
chạy còn lại không xuất hiện băng chứng tỏ rằng mồi gltA thiết kế đặc hiệu
cho riêng chủng Acinetobacter baumanii
Tương tự, mồi oprL chỉ thấy băng 504 bp với khuôn là Pseudomonas
aeruginosa (đường chạy 7 Hình 3.3A) và không thu được băng nào trong các
đường chạy sử dụng 4 chủng còn lại làm khuôn.
Mồi mdh chỉ cho băng 364 bp (Hình 3.3 A, đường chạy 14) khi sử dụng
khuôn tương ứng là DNA của Klebsiella pneumonia đồng thời cũng không
xuất hiện băng khi sử dụng 4 chủng còn lại làm khuôn cho các phản ứng.
Mồi femA chỉ cho băng 296 bp (Hình 3.3 B đường chạy 4) khi sử dụng
khuôn là DNA của Staphylococcus aureus.
Mồi phoA chỉ xuất hiện một băng 890 bp duy nhất, là băng đặc trưng
cho kích thước của gen phoA của Escherichia coli (Hình 3.3 B đường chạy
11).
Kết quả trên chứng tỏ rằng từng cặp mồi được thiết kế đặc trưng cho
44
từng chủng vi khuẩn quan tâm, không có khả năng bắt cặp chéo hay bắt cặp
nhầm giữa các chủng vi khuẩn khác nhau và thể hiện tính đặc hiệu cao với 5
loài vi khuẩn được nghiên cứu.
3.2.5 Kết quả kiểm tra tính đặc hiệu của các cặp mồi và các gen đích
trong phản ứng multiplex PCR
Phản ứng multiplex PCR được thiết kế dựa trên phản ứng PCR chuẩn
với tổng thể tích của một phản ứng là 25 µl bao gồm Mastermix, mồi, khuôn
DNA và nước khử ion. Tuy nhiên, trong phản ứng multiplex PCR có bổ sung
thêm các cặp mồi để phát hiện đồng thời nhiều gen khác nhau. Việc bổ sung
này làm cho nồng độ các thành phần thay đổi so với phản ứng PCR chuẩn,
đồng thời có thể xảy ra hiện tượng các cặp mồi ức chế, bắt cặp chéo lẫn nhau
dẫn đến không phát hiện được gen đích quan tâm. Do đó, chúng tôi tiến hành
phản ứng multiplex PCR để kiểm tra độ đặc hiệu của các cặp mồi và các gen
đích tương ứng. Kết quả phản ứng multiplex PCR được kiểm tra trên gel
agarose 1% và được thể hiện trên Hình 3.4.
Hình 3.4. Kiểm tra tính đặc hiệu giữa các cặp mồi và các gen đích trong
phản ứng multiplex PCR.
(A): Phản ứng multiplex PCR một gen đích: 1: đối chứng âm (không có
45
khuôn DNA), 2: marker 1 kb, 3: sản phẩm PCR gen phoA (890 bp), 4: sản
phẩm PCR gen gltA (722 bp), 5: sản phẩm PCR gen oprL (504 bp), 6: sản
phẩm PCR gen mdh (364 bp), 7: sản phẩm PCR gen femA (296 bp). (B):
Phản ứng multiplex PCR nhiều gen đích: 1: đối chứng âm (không có khuôn
DNA), 2: marker 1kb, 3: hỗn hợp sản phẩm multiplex PCR các gen phoA,
gltA, oprL, mdh, và femA.
Kết quả điện di trên gel agarose trên Hình 3.4A cho thấy các sản phẩm
nhân gen bằng phản ứng multiplex PCR thu được đều đặc hiệu, phù hợp với
tính toán về kích thước của các gen đích và không có sản phẩm phụ. Điều này
chứng tỏ trong phản ứng multiplex PCR này các cặp mồi rất đặc hiệu với các
gen đích, các cặp mồi không ức chế và bắt cặp chéo lẫn nhau. Để kh ng định
chắc chắn về độ đặc hiệu của các cặp mồi với các gen đích trong cùng một
phản ứng multiplex PCR, chúng tôi trộn DNA của 5 chủng vi khuẩn khác
nhau tạo thành hỗn hợp DNA khuôn và tiến hành phản ứng multiplex PCR.
Kết quả là, sản phẩm của phản ứng multiplex PCR này xuất hiện cả 5 băng
đậm, rõ nét tương ứng với kích thước của 5 gen đích và không có băng phụ
(Hình 3.4B, đường chạy 3). Ngoài ra, đường chạy 1 (Hình 3.4A) và đường
chạy 1 (Hình 3.4B) là đối chứng âm không có băng nào xuất hiện chứng tỏ
hóa chất được sử dụng trong thí nghiệm hoàn toàn tinh khiết, các bước thao
tác không bị nhiễm và kết quả của chúng tôi thu được đáng tin cậy.
Kết quả nghiên cứu này của chúng tôi có một số điểm tương đồng với
nghiên cứu của Thong và tập thể (2011) về việc lựa chọn các gen femA, gltA,
oprL, mdh, phoA để phát hiện 5 chủng vi sinh vật Staphylococcus aureus,
Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae
và Escherichia coli bằng phản ứng multiplex PCR [76].
Đồng thời nghiên cứu của chúng tôi cũng có điểm tương tự như
một nghiên cứu của Daniel và tập thể (1997) khi tác giả sử dụng PCR đa
46
mồi để phát hiện Pseudomonas aeruginosa dựa trên sự khuếch đại 2 gen
mã hóa licoprotein trên màng là oprI kích thước 249 bp và oprL kích
thước 504 bp [25].
3.3. Kết quả tối ƣu phản ứng multiplex PCR xác định đồng thời 5 vi
khuẩn đích
3.3.1. Kết quả tối ƣu nồng độ mồi của phản ứng multiplex PCR
Mồi và nồng độ của mồi là yếu tố quyết định độ đặc hiệu của phản ứng
PCR để nhân bản thành công gen đích. Do đó, để phản ứng multiplex PCR có
hiệu quả cao, nồng độ các mồi cần phải được tối ưu. Trong nghiên cứu đã
công bố của Thong và tập thể (2011), các tác giả đã tối ưu được nồng độ các
mồi và thực hiện phản ứng multiplex PCR với thành phần phản ứng PCR bao
gồm: 25 µl chứa 100 ng khuôn DNA, đệm 1X, các mồi gltA, phoA, oprL và
mdh đều có nồng độ 0.3 µM, mồi femA 0.5 µM, hỗn hợp dNTP 200 µM,
MgCl2 1.5 mM và Taq DNA polymerase (Promega, USA) 1U [76].
Trong nghiên cứu này, để tối ưu được nồng độ mồi, đầu tiên chúng tôi
khảo sát tất cả các mồi ở nồng độ 0,3 µM. Kết quả điện di sản phẩm multiplex
được thể hiện trên hình 3.5 (A).
Hình 3.5. Tối ƣu nồng độ mồi cho phản ứng multiplex PCR.
(A). Hình ảnh điện di sản phẩm multiplex PCR với nồng độ mỗi mồi là 0,3
µM. Đường chạy 1. Sản phẩm PCR gen oprL (504 bp), 2. sản phẩm PCR gen
47
gltA (722 bp), 3. Sản phẩm PCR gen mdh (364 bp), sản phẩm PCR gen phoA
(890 bp), 5. Thang DNA chuẩn, 6. Sản phẩm PCR gen femA; (B). Hình ảnh
điện di sản phẩm multiplex PCR với nồng độ mồi femA là 0,5 µM, nồng độ
các mồi còn lại là 0,3 µM. Đường chạy 1. Sản phẩm PCR gen femA (296 bp),
2. Sản phẩm PCR gen mdh (364 bp), 3. Sản phẩm PCR gen oprL (504 bp), 4.
sản phẩm PCR gen gltA (722 bp), 5. sản phẩm PCR gen phoA (890 bp), 6.
Sản phẩm multiplex PCR, 7. Thang DNA chuẩn 1 kb, 8. Đối chứng âm.
Kết quả điện di trên Hình 3.5 (A) cho thấy, ở nồng độ các mồi là 0,3
µM chỉ có các gen oprL, gtlA, mdh và phoA được khuếch đại với các kích
tương ứng là 504 bp (đường chạy 1), 722 bp (đường chạy 2), 364 bp (đường
chạy 3) và 890 bp (đường chạy 3). Đường chạy 6 là sản phẩm PCR của gen
femA nhưng không có băng nào xuất hiện. Như vậy, ở nồng độ mồi femA là
0,3 µM, gen femA không được khuếch đại. Do đó, chúng tôi tăng nồng độ mồi
femA lên 0,5 µM, nồng độ các mồi khác vẫn giữ là 0,3 µM. Tiếp theo chúng
tôi tiến hành 5 phản ứng multiplex PCR với khuôn là DNA của 5 chủng vi
khuẩn quan tâm, 1 phản ứng multiplex PCR với khuôn là hỗn hợp DNA của 5
chủng này. Kết quả multiplex PCR được điện di kiểm tra trên gel agarose 1%
và được thể hiện trên hình 3.5 (B).
Kết quả trên hình 3.5 (B) cho thấy với nồng độ mồi femA là 0,5 µM và
nồng độ các mồi là 0,3 µM, tất cả 5 gen đích của 5 chủng vi khuẩn đều được
khuếch đại. Hơn nữa, ở nồng độ này, hỗn hợp sản phẩm PCR (đường chạy 6)
đều xuất hiện cả 5 băng đặc hiệu tương ứng với 5 gen đích và không có sản
phẩm phụ. Từ kết quả thu được, chúng tôi chọn nồng độ mồi femA là 0,5 µM
và nồng độ các mồi còn lại là 0,3 µM để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.2. Kết quả tối ƣu nhiệt độ gắn mồi của phản ứng multiplex PCR
Nhiệt độ gắn mồi là một trong các yếu tố ảnh hưởng lớn đến phản ứng
PCR nhất là phản ứng multiplex PCR vì thành phần phản ứng này gồm nhiều
48
cặp mồi và mỗi cặp mồi lại có nhiệt độ gắn mồi khác nhau. Do đó, nhiệt độ
gắn mồi phải được tối ưu để tránh các sản phẩm không đặc hiệu và đảm bảo
các gen đích đã chọn đều được khuếch đại chính xác.
Việc tối ưu hóa nhiệt độ gắn mồi được thực hiện bằng cách chạy
gradient nhiệt độ gắn mồi, nhiệt độ trung gian được chia tự động trên máy iCyler từ 52-59oC. Để tối ưu nhiệt độ gắn mồi, tiến hành lặp lại 3 lần, mỗi lần
4 phản ứng multiplex PCR giống nhau về thành phần, chỉ khác nhau về nhiệt độ gắn mồi (52oC, 55oC, 57oC và 59oC). Kết quả tối ưu nhiệt độ gắn mồi
trong phản ứng multiplex PCR được điện di kiểm tra trên gel agarose 1% và
được thể hiện trên Hình 3.6.
Hình 3.6. Tối ƣu nhiệt độ gắn mồi cho phản ứng multiplex PCR
Hình ảnh điện di so sánh sản phẩm phản ứng multiplex PCR ở các nhiệt độ gắn mồi 52oC, 55oC, 57oC và 59oC. 1. Sản phẩm multiplex PCR (52oC), 2.sản phẩm multiplex PCR (55oC), 3.multiplex PCR (57oC), 4.multiplex PCR (59oC), 5.Thang DNA chuẩn 1kb.
Kết quả điện di trên Hình 3.6 cho thấy ở nhiệt độ gắn mồi 59oC (đường
chạy 4), sản phẩm xuất hiện cả 5 băng đặc hiệu rõ nét tương ứng với 5 gen
49
đích và không có sản phẩm phụ. Hơn nữa, cường độ của các băng sản phẩm multiplex PCR tại nhiệt độ 59oC sáng rõ nhất trong số các sản phẩm tại các nhiệt độ gắn mồi 57oC, 55oC và 52oC. Tại các nhiệt độ 52oC và 55oC chỉ có 4
gen đích được khuếch đại. Như vậy, từ kết quả thu được, chúng tôi chọn nhiệt độ gắn mồi tối ưu là 59oC.
3.3.3. Kết quả lựa chọn Master Mix trong phản ứng multiplex PCR
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng Master Mix mua từ các hãng
khác nhau để chuẩn bị phản ứng PCR. Thông thường, thành phần cơ bản của
master Mix bao gồm buffer, dNTPs, MgCl2, Taq polymerase. Tuy nhiên,
dNTPs, MgCl2 và loại Taq polymerase của mỗi hãng có nồng độ khác nhau.
Hơn nữa, nồng độ của các thành phần này ảnh hưởng rất lớn đến độ nhạy và
độ đặc hiệu của phản ứng PCR. Do đó, chúng tôi khảo sát 3 loại Master Mix
trong phản ứng multiplex PCR nhiều gen đích để lựa chọn Master Mix.
Để lựa chọn được loại Master Mix có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, tiến
hành lặp lại 3 lần, mỗi lần thực hiện 3 phản ứng multiplex PCR nhiều gen
đích khác nhau, mỗi phản ứng đều giống nhau về thành phần khuôn DNA,
mồi, chỉ khác nhau về loại Master Mix. Kết quả lựa chọn loại Master mix
được điện di kiểm tra trên gel agarose 1% và được thể hiện trên Hình 3.7.
50
Hình 3.7. Lựa chọn thành phần Mastermix trong phản ứng multiplex PCR
Hình ảnh điện di so sánh sản phẩm phản ứng multiplex PCR với 3 loại
Master Mix khác nhau.1: Sản phẩm multiplex PCR với Master Mix hãng
Invitrogen, 2: Sản phẩm multiplex PCR với Master Mix hãng Promega, 3.
Sản phẩm multiplex PCR với Master Mix hãng Bioline, 4. Marker 1kb.5, 6, 7.
Đối chứng âm (không có khuôn DNA).
Kết quả điện di trên hình 3.7 cho thấy, với Mastermix hãng Invitrogen
(đường chạy 1) và Mastermix hãng Promega (đường chạy 2), sản phẩm
multiplex PCR chỉ xuất hiện 3 băng tương ứng với 3 gen đích gồm mdh (364
bp), oprL (504 bp) và gltA (722 bp). Trong khi đó, với Mastermix hãng
Bioline (đường chạy 3) thì sản phẩm multiplex PCR xuất hiện cả 5 băng đặc
hiệu tương ứng với 5 gen đích và không có băng phụ. Kết quả này chứng tỏ
Mastermix của hãng 3 có độ nhạy, độ đặc hiệu tốt và phù hợp với phản ứng
multiplex PCR nhằm phát hiện được đồng thời nhiều gen quan tâm trong
cùng một phản ứng. Các đường chạy 5, 6, 7 là các mẫu đối chứng âm tương
ứng với 3 Mastermix của các hãng không có bất kỳ băng nào xuất hiện chứng
tỏ hóa chất của chúng tôi có độ tinh sạch cao và quá trình thao tác thí nghiệm
không bị nhiễm.
3.4. Kết quả thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên các chủng
nhiễm khuẩn thuần
Sau khi đã tối ưu được nhiệt độ gắn mồi và lựa chọn được loại
Mastermix có độ nhạy cao, chúng tôi tiến hành thử nghiệm phản ứng
multiplex PCR trên 30 chủng vi khuẩn nuôi cấy thuần gồm Staphylococcus
aureus (n=5), Acinetobacter baumannii (n=5), Escherichia coli (n=5),
Pseudomonas aeruginosa (n=5) và Klebsiella pneumonia (n=5),
51
Streptococcus suis (n=5). Kết quả thử nghiệm được trình bày ở Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả thử nghiệm phản ứng multiplex PCR
Số chủng đƣợc xét nghiệm cho
kết quả Tổng
dƣơng tính Chủng vi khuẩn số
chủng md femA gltA phoA oprL h
− Staphylococcus aureus 5 5 − − −
− Acinetobacter baumannii 5 − 5 − −
− Escherichia coli 5 − − 5 −
− Pseudomonas aeruginosa 5 − − − 5
5 Klebsiella pneumoniae 5 − − − −
_ Streptococcus suis 5 _ _ _ _
5 Tổng số 30 5 5 5 5
Kết quả thu được ở bảng 1 cho thấy 25 chủng chứa gen đích gồm
Staphylococcus aureus (n=5), Acinetobacter baumannii (n=5), Escherichia
coli (n=5), Pseudomonas aeruginosa (n=5), Klebsiella pneumoniae (n=5) cho
kết quả dương tính, chủng vi khuẩn còn lại Streptococcus suis (n=5) cho kết
quả âm tính. Điều này chứng tỏ phản ứng multiplex PCR đã tối ưu có độ nhạy
và độ đặc hiệu cao, có khả năng khuếch đại chính xác gen đích trong chủng
vi khuẩn quan tâm. Trong trường hợp này, kĩ thuật multiplex PCR chứng tỏ
được độ nhạy và độ đặc hiệu là 100% trong việc phát hiện đúng các chủng
vi khuẩn. Dự đoán giá trị âm tính và dương tính của kĩ thật multiplex PCR
52
là 100%.
3.5. Kết quả thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên mẫu bệnh
phẩm
3.5.1. Kết quả thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên các mẫu
bệnh phẩm cấy máu
Nhằm mục tiêu đưa phương pháp multiplex PCR áp dụng vào thực tiễn
để chẩn đoán và phát hiện nhanh nhiễm khuẩn huyết, chúng tôi thử nghiệm
phương này trên mẫu bệnh phẩm cấy máu trước. Phương pháp multiplex PCR
được thử nghiệm trên 68 mẫu bệnh phẩm của bệnh nhân nghi ngờ nhiễm
khuẩn huyết nhận được từ bệnh viện Thanh Nhàn. Các mẫu này đã được mã
hóa để tăng tính khách quan cho thử nghiệm.
Đầu tiên, DNA của các chủng vi khuẩn từ 68 mẫu bệnh phẩm cấy máu
được tách chiết bằng phương pháp đun sôi (theo mô tả phần vật liệu và
phương pháp nghiên cứu). Tiếp theo, chúng tôi dùng DNA đã tách chiết được
để làm khuôn cho phản ứng multiplex PCR. Kết quả multiplex PCR được
điện di triểm tra trên gel agarose 1% và so sánh với kết quả cấy máu.
Hình 3.8. Thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên mẫu bệnh phẩm
53
cấy máu.
Hình ảnh điện di sản phẩm multiplex PCR trên một số mẫu bệnh phẩm
cấy máu. 1. Đối chứng âm, 2. Marker 1kb, 3-17. Sản phẩm multiplex PCR
của các mẫu BN1-BN15.
Kết quả điện di kiểm tra trên gel agarose cho thấy sản phẩm PCR của
các mẫu bệnh phẩm BN2 (đường chạy 4), BN4 (đường chạy 6), BN8 (đường
chạy 10), BN10 (đường chạy 12), BN12 (đường chạy 14) cho kết quả dương
tính với các băng sáng rõ tương ứng với kích thước của các gen đích gltA
(722 bp) của chủng Acinetobacter baumannii, mdh (364 bp) của chủng
Klebsiella pneumonia, femA (296 bp) của chủng Staphylococcus aureus, phoA
(890 bp) của chủng Escherichia coli và oprL (504 bp) của chủng
Pseudomonas aeruginosa. Các mẫu bệnh phẩm còn lại bao gồm BN1 (đường
chạy 3), BN3 (đường chạy 5), BN5 (đường chạy 7), BN6 (đường chạy 8),
BN7 (đường chạy 9), BN9 (đường chạy 11), BN11 (đường chạy 13), BN13
(đường chạy 15), BN14 (đường chạy 16), BN15 (đường chạy 17) cho kết quả
âm tính. Mẫu đối chứng (đường chạy 1) là đối chứng âm cho kết quả âm tính
chứng tỏ hóa chất mà chúng tôi sử dụng có độ tinh khiết cao và quá trình thao
tác thí nghiệm đảm bảo không bị nhiễm. Các mẫu bệnh phẩm âm tính có thể
là các chủng vi khuẩn gây bệnh khác hoặc có thể chứa chủng vi khuẩn quan
tâm mà gen đích không được khuếch đại hoặc không có bất kỳ chủng vi
khuẩn nào. Ngoài ra, trong tổng số 68 mẫu bệnh phẩm cấy máu mà chúng tôi
khảo sát còn có các mẫu dương tính và âm tính khác. Do đó, để kh ng định
kết quả, chúng tôi tiến hành so sánh kết quả multiplex PCR của 68 mẫu cấy
máu này với kết quả cấy máu để đánh khả năng phát hiện sinh vật đích
bằng phương pháp multiplex PCR. Kết quả so sánh được thể hiện ở Bảng
54
3.3 dưới đây.
Bảng 3.3. So sánh kết quả multiplex PCR trên các mẫu bệnh phẩm cấy
máu
với kết quả của phƣơng pháp cấy máu
ST Mã bệnh nhân Kết quả multiple PCR Kết quả cấy máu T
BN1 Âm tính Âm tính 1
BN2 Acinetobacter baumannii Acinetobacter baumannii 2
BN3 Âm tính Cầu khuẩn Gr (+) 3
BN4 Klebsiella pneumonia Klebsiella pneumonia 4
BN5 Âm tính Âm tính 5
BN6 Âm tính Âm tính 6
BN7 Âm tính Trực khuẩn Gr(+) 7
BN8 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 8
BN9 Âm tính Cầu khuẩn Gr (+) 9
BN10 Escherichia coli Escherichia coli 10
BN11 Âm tính Âm tính 11
BN12 Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas 12
aeruginosa
BN13 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính 13
BN14 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính 14
BN15 Nấm candida Knisie Âm tính 15
BN16 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính 16
BN17 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính 17
BN18 Âm tính Âm tính 18
BN19 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính 19
BN20 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính 20
55
BN21 Citrobacter sp Âm tính 21
ST Mã bệnh nhân Kết quả multiple PCR Kết quả cấy máu T
BN22 22 Âm tính Âm tính
BN23 23 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính
BN24 24 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN25 25 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus
BN26 26 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN27 27 Streptococus Pneumonie Âm tính
BN28 28 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN29 29 Nấm candida Knisie Âm tính
BN30 30 Nấm candida Knisie Âm tính
BN31 31 Escherichia coli Escherichia coli
BN32 32 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN33 33 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính
BN34 34 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN35 35 Âm tính Âm tính
BN36 36 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính
BN37 37 Âm tính Âm tính
BN38 38 Streptococcus Âm tính
Pneumonie
BN39 39 Nấm candida Knisie Âm tính
BN40 40 Pseudomonas sp Âm tính
BN41 41 Cầu khuẩn Gr (+) Âm tính
BN42 42 Trực khuẩn Gr(-) Âm tính
BN43 43 Trực khuẩn Gr(+) Âm tính
BN44 44 Âm tính Âm tính
56
BN45 45 Citrobacter sp Âm tính
ST Mã bệnh nhân Kết quả multiple PCR Kết quả cấy máu T
BN46 Escherichia coli Escherichia coli 46
BN47 Escherichia coli Escherichia coli 47
BN48 Âm tính Cầu khuẩn Gr (+) 48
BN49 Escherichia coli Escherichia coli 49
BN50 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 50
BN51 Klebsiella pneumonia Klebsiella pneumonia 51
BN52 Escherichia coli Escherichia coli 52
BN53 Âm tính Tụ cầu da 53
BN54 Escherichia coli Escherichia coli 54
BN55 Âm tính Tụ cầu da 55
BN56 Âm tính Âm tính 56
BN57 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 57
BN58 Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas 58
aeruginosa
BN59 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 59
BN60 Âm tính Tụ cầu da 60
BN61 Âm tính Trực khuẩn gram(-) 61
BN62 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 62
BN63 Âm tính Tụ cầuda 63
BN64 Escherichia coli Escherichia coli 64
BN65 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 65
BN66 Âm tính Tụ cầu da 66
BN67 Âm tính Âm tính 67
57
BN68 Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 68
Dữ liệu thu được ở Bảng 3.3 cho thấy kết quả của phương pháp
multiplex PCR hoàn toàn trùng khớp với kết quả cấy máu. Trong đó có 21
mẫu dương tính gồm 8 mẫu Staphylococcus aureus, 8 mẫu Escherichia coli, 1
mẫu Acinetobacter baumannii, 2 mẫu Klebsiella pneumonia và 2 mẫu
Pseudomonas aeruginosa. Kết quả này kh ng định rằng phương pháp
multiplex PCR có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, có khả năng phát hiện đồng
thời và chính xác 5 chủng vi khuẩn khác nhau gây nhiễm khuẩn huyết. Hơn
nữa, kết quả này còn cho thấy phương pháp multiplex PCR có độ tin cậy. Do
đó, chúng tôi tiếp tục tiến hành thử nghiệm phương pháp multiplex PCR trực
tiếp trên các mẫu lâm sàng.
3.5.2. Kết quả thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên các mẫu lâm
sàng
Mẫu lâm sàng mà chúng tôi sử dụng trong nghiên cứu này là 15 mẫu
máu của các bệnh nhân nghi ngờ mắc nhiễm khuẩn huyết do bệnh viện Thanh
Nhàn cung cấp.
Đầu tiên, DNA của vi khuẩn từ các mẫu máu được tách chiết bằng kit
Qiagen theo chỉ dẫn của kit. Tuy nhiên, do vi khuẩn trong mẫu máu chưa qua
nuôi cấy nên có số lượng ít và DNA thu được chứa phần lớn là DNA người.
Do đó, chúng tôi xử lý DNA người, làm giàu DNA vi khuẩn trước khi tiến
hành PCR. Kết quả của phản ứng multiplex PCR được điện di kiểm tra trên
58
gel agarose 1% và được thể hiện trên Hình 3.9.
Hình 3.9. Thử nghiệm phƣơng pháp multiplex PCR trên mẫu lâm sàng
Hình ảnh điện di sản phẩm multiplex PCR trên các mẫu lâm sàng (máu của
bệnh nhân nghi nhiễm khuẩn huyết). 1-15. Sản phẩm multiplex PCR của 1-15
mẫu lâm sàng, 16. Marker 1kb, 17. Đối chứng âm.
Kết quả điện di trên gel agarose cho thấy sản phẩm PCR của các mẫu
máu số 4 (đường chạy 4), 6 (đường chạy 6), 8 (đường chạy 8), 14 (đường
chạy14) xuất hiện các băng sáng rõ có kích thước tương ứng với gen mdh
(364 bp) của chủng Klebsiella pneumonia, phoA (890 bp) của chủng
Escherichia coli, femA (296 bp) của chủng Staphylococcus aureus và gltA
(722 bp) của chủng Acinetobacter baumannii. Riêng mẫu số 12 (đường chạy
12) xuất hiện hai băng có kích thước 364 bp (mdh) và 890 bp (phoA). Như
vậy, mẫu 4 dương tính với chủng Klebsiella pneumonia, mẫu 6 dương tính
với Escherichia coli, mẫu 8 dương tính với Staphylococcus aureus, mẫu 14
dương tính với Acinetobacter baumannii, mẫu 12 dương tính với Klebsiella
pneumonia và Escherichia coli. Mẫu đối chứng âm (đường chạy 17) cho kết
quả âm tính chứng tỏ hóa chất mà chúng tôi sử dụng có độ tinh khiết cao và
quá trình thao tác thí nghiệm đảm bảo không bị nhiễm. Kết quả thu được cho
thấy phương pháp multiplex PCR có độ nhạy, độ đặc hiệu cao và hiệu quả
59
trong việc phát hiện nhanh và đồng thời các sinh vật đích trên mẫu lâm sàng.
Phương pháp multiplex PCR có nhiều ưu điểm nổi bật trong việc phát
hiện nhanh và đồng thời nhiều vi khuẩn đích so với PCR đơn mồi. Kĩ thuật
multiplex PCR cũng được thiết lập dễ dàng ở nhiều phòng thí nghiệm bao
gồm các phòng thí nghiệm y học và thực phẩm miễn là các phòng thí nghiệm
đó được trang bị máy PCR.
Mặc dù hầu hết các phương pháp nuôi cấy truyền thống vẫn hữu dụng
và có giá trị, song phương pháp phát hiện nhanh các chủng vi khuẩn gây bệnh
như PCR là công cụ không thể thiếu ở các phòng thí nghiệm vi sinh y học.
Phát hiện các chủng gây nhiễm khuẩn bằng phương pháp nuôi cấy truyền
thống và các xét nghiệm hóa sinh có thể mất 5 ngày để có kết quả, trong khi
đó PCR chỉ cần khoảng 5 giờ. Việc chẩn đoán nhanh rất quan trọng đối với
bệnh nhân để có liệu pháp điều trị hợp lý, giảm được thời gian nằm viện và
60
chi phí điều trị.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Từ các kết quả thu được trong công trình nghiên cứu này, chúng tôi đưa
ra một số kết luận sau:
1. Đã lựa chọn và thiết kế thành công 5 cặp mồi đặc hiệu 5 gen đích của
các chủng nhiễm khuẩn huyết gồm Staphylococcus aureus, Klebsiella
pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli và Pseudomonas
aeruginosa.
2. Đã tối ưu và lựa chọn được nồng độ mồi femA là 0.5 µM và các mồi
oprL là 0.3 µM, mdh là 0.3 µM, gltA là 0.3 µM, phoA là 0.3 µM nhiệt độ gắn mồi tối ưu là 59oC, Master Mix tốt nhất là Master Mix hãng Bioline
3. Thử nghiệm thành công phương pháp multiplex PCR trên 68 mẫu
bệnh phẩm cấy máu và 15 mẫu máu. Kết quả tương đồng với phương pháp
nuôi cấy (phát hiện 5 tác nhân gây bệnh Staphylococcus aureus, Klebsiella
pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Escherichia coli và Pseudomonas
aeruginosa).
KIẾN NGHỊ
1. Xác định ngưỡng phát hiện của phản ứng multiplex PCR.
2. Tạo bộ kit phát hiện nhanh vi khuẩn gây nhiễm khuẩn huyết bằng
61
phương pháp multiplex PCR.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Đạt Anh, Đặng Quốc Tuấn (2012), Tình trạng sepsis nặng và sốc
nhiễm khuẩn, Hồi sức cấp cứu và chống độc, Bệnh viện Bạch Mai, tr.11-18.
2. Nguyễn Thị Thanh Hà (2015), Nghiên cứu đặc điểm lâm sàng và vi sinh ở
bệnh nhân nhiễm khuẩn huyết do Acinetobacter baumannii, Luận án tiến sĩ,
Viện nghiên cứu khoa học y dược lâm sàng 108, Bộ Quốc Phòng, Bộ
GD&ĐT.
3. Nguyễn Văn Kính (2008), Phân tích thực trạng sử dụng kháng sinh tại Việt
Nam, GARP Việt nam, http://www.cddep.org/sites/cddep.org truy cập
ngày 16/11/ 2013.
4. Vũ Đình Phú (2013), Khảo sát nhiễm trùng bệnh viện và sử dụng kháng sinh
tại khoa Hồi sức tích cực ở Việt Nam, Hội nghị kháng kháng sinh Châu Á,
Bệnh viện Bạch Mai.
5.
Phùng Thị Bích Thủy, Khúc Thị Rềnh Hoa, Phan Thu Chung, Tạ Anh Tuấn,
Nguyễn Thanh Liêm (2012), “Ứng dụng kỹ thuật real time PCR đa mồi trong
chẩn đoán các căn nguyên gây nhiễm trùng huyết ở trẻ em tại Bệnh viện Nhi
trung ương”, Tạp chí y học Việt Nam, tháng 9 – số đặc biệt 2012 tập 397, tr.
336-341.
6.
Phạm Hùng Vân và Tập thể (2010), "Nghiên cứu đa trung tâm về tình hình
đề kháng imipenem và meropenem của trực khuẩn gram âm dễ mọc kết quả
trên 16 bệnh viện tại việt nam", Tạp chí Y học Tp. HCM, 14 (2), tr.280-286.
TIẾNG ANH
7. Anbazhagan D., Mui W. S., Mansor M., Yan G. O., Yusof M. Y., Sekaran
S.D. (2011), “Development of conventional and real-time multiplex PCR
assays for the detection of nosocomial pathogens”, Braz J Microbiol., 42(2),
pp. 448-458.
8. Abraham E., Matthay M. A., Dinarello C. A. (2000), “Consensus conference
62
definitions for sepsis, septic shock, acute lung injury, and acute respiratory
distress syndrome: time for a reevaluation”, Critical Care Medicine, 28(1),
pp. 232–235.
9. Angus D. C, Linde-Zwirble W. T., Lidicker J., Clermont G., Carcillo J.
(2001), “Epidemiology of severe sepsis in the United States: analysis of
incidence, outcome, and associated costs of care”, Critical Care Medicine,
29(7), pp. 1303–1310.
10. Angus D. C., Van der Poll T. (2013), “Severe sepsis and septic shock”, The
New England Journal of Medicine, 369(9), pp. 840–851.
11. Anthony A. L., Folasade T. O., Rita O. O., Oyin O. O., Ibironke D.,
Chukwudi C. E., Agwu U. N., Comfort N. A., Ita O. L., Godwin I. O.
(2016), “Incidence, Clinical Outcome and Risk Factors of Intensive Care
Unit Infections in the Lagos University Teaching Hospital (LUTH), Lagos,
Nigeria”, Plos one, DOI:10.1371.
12. Artero A., Zaragoza R., Nogueira J. M. (2012), Epidemiology of Severe
Sepsis and Septic Shock, Severe Sepsis and Septic Shock, In Tech,
www.intechopen.com, Aceess on 16 feb 2013.
13. Aydemir O., Aydemir Y., Ozdemir M. (2014), “The role of multiplex PCR
test in identification of bacterial pathogens in lower respiratory tract
infections”, Pak J Med Sci., 30(5), pp. 1011-1016.
14. Barenfanger J, Graham D. R., Kolluri L., Sangwan G., Law-horn J. (2008),
“Decreased mortality associated with prompt Gramstaining of blood
cultures”, American Journal of Clinical Pathology, 130(6), pp. 870–876.
15. Bartual S.G., Seifert H., Hippler C., Angeles M., Wisplinghoff H.,
Rodriguez-Valera F. (2005), “Development of a multilocus sequence
typing scheme for characterization of clinicalisolates of Acinetobacter
baumannii”, Journal of Clinical Microbiology, 43(9), pp. 4382-4390.
16. Bone R. C., Balk R. A., Cerra F. B., Dellinger R. P., Fein A. M., Knaus W.
A., Schein R. M., Sibbald W. J. (1992), “Definitions for sepsis and organ
63
failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis. The
ACCP/SCCM Consensus Conference Committee. American College of
Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine”, Chest, 101(6), pp.
1644-1655.
17. Bradford P. A. (2001), “Extended spectrum β-lactamases in the 21st century:
characterization, epidemiology, and detection of this important resistance
threat”, Clinical Microbiology Review, 14(4), pp. 933–951.
18. Brahm G., Brett G., Adrienne R. et al. (2005), "International pediatric sepsis
consensus conference: Definitions for sepsis and organ dysfunction in
pediatri ", Pediatr Crit Care Med, 6, pp. 2-8.
19. Caliendo A. M., Gilbert D. N., Ginocchio C. C., Hanson K. E., May L.
(2013) “Bettertests, bett ercare: improve diagnosti for infectious diseases”,
Clinical Infectious Diseases: an official publication of the Infectious
Diseases Society of America, 57( 3), pp. 139–170.
20. Cefai C., Richards J., Gould F. K., McPeake P. (1990), “An outbreak of
Acinetobacter
respiratory
tract
infection
resulting
from
incomplete
disinfection of ventilatory equipment”, The Journal of Hospital Infection,
15(2), pp. 177-182.
21. Centers for Disease Control: Increase in national hospital discharge survey
rates for septicemia United States, 1979 –1987, JAMA 1990, 263, pp. 937–
938.
22. Chang H., Tang C., Hsu Y., Wan L., Chang Y., Lin C., Tseng Y., Lin Y.,
Sheu J. J., Lin W., Chang Y., Ho M., Lin C., Ho C., Lai C. (2009),
“Nosocomial outbreak of infection with multidrug-resistant Acinetobacter
baumannii in a medical center in Taiwan”, Infection Control and Hospital
Epidemiology, 30(1), pp. 34-38.
23. Chapin K., Musgnug M. (2003), “Evaluation of three rapid methods for the
direct identification of Staphylococcus aureus from positive blood cultures”,
Journal of Clinical Microbiology, 41, 4324–4327.
64
24. Chaulagain B. D., Jang S. J., Ahn G. Y. et al. (2012), "Molecular
Epidemiology of an Outbreak of Imipenem-Resistant
Acinetobacter
baumannii Carrying the ISAba1-blaOXA-51-like Genes in a Korean
Hospital", Jpn. J. Infect., 65, pp.162-166.
25. Daniel D. V., Lim A. J. R., Pirnay J., Struelens M., Christian V.,
Duinslaeger L., Alain V., Pierre C. (1997), “Direct detection and
identification of Pseudomonas aeruginosa in clinicalsamples such as skin
biopsy specimens and expectorations by multiplex PCR based on two outer
membrane lipoprotein genes oprI and oprL”, Journal of Clinical
Microbiology, 35(6), pp. 1295–1299.
26. Dellinger R. P., Levy M. M., Rhodes A., Annane D., Gerlach H. (2013).
“Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of
severe sepsis and septic shock: 2012”, Critical Care Medicine, 41, pp. 580–
637.
27. Divatia J. (2012), "Management of sepsis in Indian ICUs: Indian data from
the MOSAI study ", Critical Care, 16 (3), pp.90.
28. Elixhauser A., Friedman B., Stranges E. (2009), "Septicemia in U.S.
Hospitals", Agency for Healthcare and Quality, 122, pp. 1- 13.
29. Eser O. K., Alp S., Ergin A., Ipçi K., Alp A., Gür D., Hasçelik G. (2012),
“Comparison of culture and real-time PCR methods in the detection of
Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae in acute otitis media
effusion specimens”, Mikrobiyol Bul, 46(4), pp. 676-681.
30. Fagon, J. Y., Chastre J., Hance A. J., Montravers P., Novara A., Gibert C.
(1993), “Nosocomial pneumonia in ventilated patients: a cohort study
evaluating attributable mortality and hospital stay”, American Journal of
Medicine, 94(3), pp. 281–288.
31. Fleischmann C., Scherag A., Adhikari N.K., Hartog C.S., Tsaganos T.,
Schlattmann P., Angus D. C., Reinhart K. (2016), “Assessment of Global
Incidence and Mortality of Hospital-treated Sepsis: Current Estimates and
65
Limitations”, Am J Respir Crit Care Med., 193(3). pp. 259-272.
32. Gadsby N. J., Russell C. D., McHugh M. P., Mark H., Conway Morris A.,
Laurenson I. F., Hill A. T , Templeton K. E. (2016), “Comprehensive
Molecular Testing for Respiratory Pathogens in Community-Acquired
Pneumonia”, Clin Infect Dis., 62(7), pp. 817-23.
33. Geha D.J., James R.U., Cynthia A.G., David H.P. (1994), “Multiplex PCR
for identification of methicillin-resistant Staphylococci in the clinical
laboratory”, Journal of Clinical Microbiology, 32(7), pp. 1768-1772.
34. Grundmann H., Kropec A., Hartung D., Berner R., Daschner F. (1993),
“Pseudomonas aeruginosa in a neonatal intensive care unit: reservoirs and
ecology of the nosocomial pathogen”, The Journal of Infectious Diseases,
168, pp. 943–947.
35. Haanpera M., Jalava J., Huovinen P., Meurman O., Ranta kokko Jalava K.
(2007), “Identification of alphahemolytic streptococci by pyrosequencing the
16S rRNA gene and by use of VITEK 2”, Journal of Clinical Microbiology,
45, pp. 762–770.
36. Hall MZ., Williams SN., DeFrances CJ. (2011), "Inpatient Care for
Septicemia or Sepsis: A Challenge for Patients and Hospitals", NCHS Data
Brief, 62, pp.1-8.
37. Harrison DA., Welch CA., Eddleston JM. (2006), "The epidemiology of
severe sepsis in England, Wales and Northern Ireland, 1996 to 2004:
secondary analysis of a high quality clinical database, the ICNARC Case
Mix Programme Database", Critical Care, 10, pp.42.
38. Hassanain A., Chan Y.Y., Alyaa A., Habsah H., Kirnpal Kaur B.S., Karim
A., Manickam R. (2009), “A pentaplex PCR assay for the detection of
methicillin
resistant Staphylococcus aureus and Panton Valentine
Leucocidin”, BioMed Central Microbiology, 9(113), pp. 1-8.
39. Hotchkiss R. S., Monneret G., Payen D. (2013), “Sepsis-induced
immunosuppression: from cellular dysfunctions to immunotherapy”, Nature
66
Reviews Immunology, 13(12), pp. 862–874.
40.
Jason P., Younsuck K., Bin D. et al. (2011), "Management of severe sepsis
in patients admitted to Asian intensive care units: prospective cohort study",
BMJ, 342, pp. 32-45.
41.
Jbara I., Baysallar M., Kiliç A., Yetişer S., Unay B., Açikel C., Yapar M.,
Doğanci L. (2007), “Comparison of culture and polymerase chain reaction
methods for the detection of Haemophilus influenzae, Streptococcus
pneumoniae and Moraxella catarrhalis in cerebrospinal fluids and middle
ear effusions”, Mikrobiyol Bul., 41(4), pp. 495-502.
42.
Josefson P., Stralin K., Ohlin A., Ennefors T., Dragsten B. (2011),
“Evaluation of a commercial multiplex PCR test (Septi-Fast) in the
etiological diagnosis of community-onset bloodstream infections”, European
Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases: official publication
of the European Society of Clinical Microbiology, 30(9), pp. 1127–1134.
43. Kirn T. J, Weinstein M. P. (2013), “Update on blood cultures: how to obtain,
process, report, and interpret”, Clinical Microbiology and Infection: the
official publication of the European Society of Clinical Microbiology and
Infectious Diseases, 19(6), pp. 513–520.
44. Kong R.Y.C., So C.L., Law W.F., Wu R.S.S. (1999), “A sensitive and
versatile multiplex PCR system for the rapid detection of enterotoxigenic
(ETEC), enterohaemorrhagic (EHEC) and enteropathogenic (EPEC) strains
of Escherichia coli”, Marine Pollution Bulletin, 38(12), pp. 1207-1215.
45. Kumar A., Haery C., Paladugu B., Symeoneides S., Taiberg L. (2006), “The
duration of hypotension before the initiation of antibiotic treatment is a
critical determinant of survival in a murine model of Escherichia coli septic
shock: asso-ciation with serum lactate and inflammatory cytokine levels”,
The Journal of Infectious Diseases, 193(2), pp. 251–258.
46. Kurutepe S., Ecemiş T., Ozgen A., Biçmen C., Celik P., Aktoğu Özkan S.,
Sürücüoğlu S. (2012), “Investigation of bacterial etiology with conventional
67
and multiplex PCR methods in adult patients with community-acquired
pneumonia” Mikrobiyol Bul., 46(4), pp. 523-531.
47. Labelle A. J., Micek S. T., Roubinian N., Kollef M. H. (2008), “Treatment
related risk factors for hospital mortality
in Candida bloodstream
infections”, Critical Care Medicine, 36(11), pp. 2967–2972.
48. Lambiase A., Piazza O., Rossano F. et al. (2012), “Pesistence of
carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii strains in an Italian intensive
care unit during a forty-six month study periode”, New Microbiological, 35,
pp. 199-206.
49. Leea N. Y., Leea C. C., Huang W. H., Tsuic K. C., Hsuehb P. R., Koa W. C.
(2012), “Carbapenem Therapy for Bacteremia Due to Extended-Spectrum-β-
Lactamase-Producing Escherichia
coli or Klebsiella pneumoniae:
Implications of Ertapenem Susceptibility”, Antimicrobial Agents and
Chemotherapy, 56(6), pp. 2888-2893.
50. Levy M. M.,
Fink M.
P., Marshall
J.
C.
(2001),
“SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS
international
sepsis
definitions
conference”, Critical Care Medicine, 31(4), pp. 1250–1256.
51. Levy M.M., Fink M.P., Marshall J.C., Abraham E., Angus D., Cook D.,
Cohen J., Opal S. M., Vincent J. L., Ramsay G. (2003), “SCCM/
ESICM/ACCP/ATS/SIS
international
sepsis definitions conference”,
Intensive Care Medicine, 29, pp. 530–538. Liesenfeld O., Lehman L., Hunfeld K. H., Kost G. (2014), “Molecular
52.
diagnosis of sepsis: new aspects and recent developments”, European
Journal of Microbiology and Immunology, 4 (1), pp. 1–25.
53. Lomholt J. A., Poulsen K., Kilian M. (2001), “Epidemic populationstructure
of Pseudomonas aeruginosa: evidence for a clone that is pathogenicto the
eye and that has a distinct combination of virulence factors”, Infection
Immunology, 69(10), pp. 6284–6295.
54. Maiden M. C., Bygraves J. A., Feil E., Morelli G., Russell J. E., Urwin R.,
68
Zhang Q., Zhou J., Zurth K., Caugant D. A., Feavers I. M., Achtman M.,
Spratt B. G. (1998), “Multilocus sequence typing: a portable approach to
identification of clones within populations of pathogenic microorganisms”,
Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 95(6), pp. 3140–
3145.
55. Mancini N., Carletti S., Ghidoli N., Cichero P., Burioni R. (2010), “The era
of molecular and other nonculture based methods in diagnosis of sepsis”,
Clinical Microbiology Reviews, 23(1), pp. 235–251.
56. Martin G. S., Mannino D. M., Eaton S, Moss M. (2003), “The epidemiology
of sepsis in the United States from 1979 through 2000”, The New England
Journal of Medicine, 348, pp. 1546–1554.
57. Martin, G. S. (2012), “Sepsis, severe sepsis and septic shock: changes in
incidence, pathogens and outcomes”, Expert Review of Anti-infective
Therapy, 10(6), pp. 701–706.
58. Mayr F. B., Yende S., Linde-Zwirble W. T., Peck-Palmer O. M., Barnato A
.E. (2010), “Infection rate and acute organ dysfunction risk as explanations
for racial differences in severe sepsis”, JAMA: the journal of the American
Medical Association, 303(24), pp. 2495–2503.
59. Mehrotra M., Wang G., Johnson W.M. (2000), “Multiplex PCR for detection
of genes for Staphylococcus aureus enterotoxins, exfoliative toxins, toxic
shock syndrome toxin 1, and methicillin resistance”, Journal of Clinical
Microbiolog, 38(3), pp. 1032-1035.
60. Nordmann P., Gniadkowski M., Giske C. G., Poirel L., Wood-ford N.
(2012), “Identification and screening of carbapenemase producing
Enterobacteriaceae”, Clinical Microbiology and Infection, 18(5), pp. 432–
438.
61. Oliveira K., Haase G., Kurtzman C., Hyldig-Nielsen J J., Stender H. (2001),
“Differentiation of Candida albicans and Candida dubliniensis by fluorescent
in situ hybridization with peptide nucleic acid probes”, Journal of Clinical
69
Microbiology, 39(11), pp. 4138–4141.
62. Opal S. M., Garber G. E., LaRosa S. P., Maki D. G., Freebairn R. C. (2003),
“Systemic host responses
in severe sepsis analyzed by causative
microorganism and treatment effects of drotrecogin alfa (activated)”,
Clinical Infectious Diseases, 37(1), pp. 50–58.
63. Osek J.
(2001), “Multiplex polymerase Chain
reaction assay
for
identification of Escherichia coli strains”, Journal of Veterinary Diagnostic
investigation, 13(4), pp. 308-311.
64. Paolucci M., Landini M. P., Sambri V. (2010), “Conventional and molecular
techniques for the early diagnosis of bacteraemia”, International Journal of
Antimicrobial Agents, 36(2), pp. 6–16.
65. Perez-roth E., Claverie F., Villar J., Mendez S. (2001), “Multiplex PCR for
simultaneous identification of Staphylococcus aureus and detection of
methicilin and mupirocin resistance”, Journal of Clinical Microbiology,
39(11), pp. 4037-4041.
66. Pirnay J. P., De Vos D., Cochez C., Bilocq F., Vanderkelen A., Zizi M.,
Ghysels B., Cornelis P. (2002), “Pseudomonas aeruginosa displays an
epidemic population structure”, Environment Microbiology, 4(12), pp. 898–
911.
67. Prathiba K., Chow C., Gamini K., Chit L. P. (2004), “Rapid detection of
Klebsiella pneumoniae from blood culture bottles by real-time PCR”,
Clinical Microbiology, 42(3), pp. 1337–1340.
68. Qian Q., Tang Y. W., Kolbert C. P., Torgerson C. A., Hughes J. G. (2001),
“Direct
identification of bacteria from positive blood cultures by
amplification and sequencing of the 16S rRNA gene: evaluation of BACTEC
9240 instrument true-positive and false-positive results”, Journal of Clinical
Microbiology, 39(10), pp. 3578–3582.
69. Ramsamy Y., Hardcastle T. C., Muckart D. J. (2016), “Surviving Sepsis in
the Intensive Care Unit: The Challenge of Antimicrobial Resistance and the
70
Trauma Patient”, World journar of surgery, DOI: 10.1007/s00268-016-3531-
0.
70. Rangel Frausto M. S., Pittet D., Costigan M., Hwang T., Davis C. S. (1995),
“The natural history of the systemic inflammatory response syndrome
(SIRS). A prospective study”, JAMA: the journal of the American Medical
Association, 273(2), pp. 117–123.
71. Russmann H., Kempf V. A., Koletzko S., Heesemann J., Auten-rieth I. B.
(2001), “Comparison of fluorescent in situ hybridization and conventional
culturing for detection of Helicobacter pylori in gastric biopsy specimens”.
Journal of Clinical Microbiology, 39(1), pp. 304–308.
72. Sautter R. L., Bills A. R., Lang D. L., Ruschell G., Heiter B. J. (2006),
“Effects of delayed-entry conditions on the recovery and detection of
microorganisms from BacT/ALERT and BAC-TEC blood culture bottles”,
Journal of Clinical Microbiology, 44(4), pp. 1245–1249.
73. Savitha, N., Prasanthi, N., Dasarathy, R., Gayathri A. (2006), “Genotyping
ofmethicillin- resistant
Staphylococcus aureus
isolates from Indian
hospitals” , Current Science, 91(10), pp. 1364-1369.
74. Shepard J. R., Addison R. M., Alexander B. D., Della Latta P., Gherna M.
(2008), “Multicenter evaluation of the Candida albicans/Candida glabrata
peptide nucleic acid fluorescent insitu hybridization method for simultaneous
dualcolor identification of C. Albicans and C. glabrata directly from blood
culture bottles”, Journal of Clinical Microbiology, 48(1), pp. 50–55.
75. Tang Y. W., Kilic A., Yang Q., McAllister S. K., Li H. (2007), “StaphPlex
system for rapid and simultaneous identification of antibiotic resistance
determinants and Panton-Valentine leukocidin detection of staphylococci
from positive blood cultures”, Journal of Clinical Microbiology, 45(6), pp.
1867–1873.
76. Thong, K. L., Lai, M. Y., Teh C. S. J., Chua K. H. (2011), “Simultaneous
detection of methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Acinetobacter
71
baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas
aeruginosa by multiplex PCR”, Tropical Biomedicine, 28(1), pp. 21–31.
77. Tsalik E. L., Jones D., Nicholson B., Waring L., Liesenfeld O. (2010),
“Multiplex PCR to diagnose bloodstream infections in patients admitted
from
the emergency department with sepsis”, Journal of Clinical
Microbiology, 48(1), pp. 26–33.
78. Turenne C. Y., Witwicki E., Hoban D. J., Karlowsky J. A., Kabani A. M.
(2000), “Rapid identification of bacteria from positive blood cultures by
fluorescence-based PCR-single-strand conformation polymorphism analysis
of the 16S rRNA gene”, Journal of Clinical Microbiology, 38(2), pp. 513–
520.
79. Vincent J. L. (2000), “Procalcitonin: the marker of Sepsis”, Critical Care
Medicine, 28(4), pp. 1226–1228.
72
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Hình ảnh Chromas trình tự gen mdh của Klebsiella pneumoniae
Phụ lục 2: Hình ảnh Chromas trình tự gen femA của Staphylococcus aureus
Phụ lục 3: Hình ảnh Chromas trình tự gen oprL của Pseudomonas aeruginosa
i
Phụ lục 4: Hình ảnh Chromas trình tự gen phoA của Escherichia coli
Phụ lục 5: Hình ảnh Chromas trình tự gen gltA của Acinetobacter baumannii
ii
Phụ lục 6: Kết quả phân tích Blast gen oprL của Pseudomonas aeruginosa
iii
Phụ lục 7: Kết quả phân tích Blast gen gltA của Acinetobacter baumannii
iv
Phụ lục 8: Kết quả phân tích Blast gen phoA của Escherichia coli
v
Phụ lục 9: Kết quả phân tích Blast gen mdh của Klebsiella pneumoniae
vi
Phụ lục 10: Kết quả phân tích Blast gen femA của Staphylococcus aureus
vii
STT
Họ tên
Khoa
Kết quả cấy máu
HSTC HSTC CTCH
HSTC
Mã (kí hiệu mẫu) 2300m 2297m 2369m 2079m 2309m
1 Đỗ Bá L 2 Nguyễn Đức L 3 Cao Thị V 4 Đào Văn H 5 Hà Phương A 6 Nguyễn Thị Q 7 Nguyễn Văn T 8 Nguyễn Đức M 9 Nguyễn Văn Q 10 Lê Văn P 11 Bùi Thanh T 12 Nguyễn Xuân T 13 Tạ Thị L 14 Nguyễn Đình K 15 Phạm Văn T 16 Phạm Văn K 17 Vũ Thị H 18 Phạm văn T 19 Nguyễn Thế Ng 20 Tạ Thị L 21 Lương Thị G 22 Đỗ Văn H 23 Cao Dụ T
2272 2238m 2278m 2253m 2011m 2044m 2105m 2342m 2300m 2314m 2364m 2351m 2337m 2339m 2279m 2367m 2365m
Âm tính A.baumannii Cầu khuẩn Gr (+) K. pneumonia Âm tính Âm tính Trực khuẩn Gr(+) S.aureus Cầu khuẩn Gr (-) E.Coli Âm tính P.aeruginosa Trực khuẩn Gr(-) Trực khuẩn Gr(-) Nấm candida Knisie Cầu khuẩn Gr (+) Cầu khuẩn Gr (+) Nấm candida Knisie Cầu khuẩn Gr (+) Cầu khuẩn Gr (+) Citrobacter sp Cầu khuẩn Gr (+) Trực khuẩn Gr(-)
24 Lưu Thị B 25 Nguyễn Đức M 26 Đỗ Văn H 27 Nguyễn Viết C
2302m 2238m 2367m 2348
HSTC HSTC NTT HSTC HSTC C1 HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC CC Nội HSGM Thận TN CTCH HSTC HSTC HSTC (VT2) HSTC HSTC HSTC HSTC VT1
28 Phạm Trí D 29 Lê Hữu P 30 Nguyễn Viết C
2303m 2250m 2348m
Độtquỵ HSTC HSTC
31 Lê Văn P 32 Trần Trung H 33 Nguyễn Xuân L
2249m 2222m 2326m
HSTC HSTC
Cầu khuẩn Gr (+) S.aureus Cầu khuẩn Gr (+) Streptococus. Pneumonie Cầu khuẩn Gr (+) Nấm candida Knisie Streptococus. Pneumonie E.Coli Cầu khuẩn Gr (+) Trực khuẩn Gr(-)
viii
2262m
34 Nguyễn Thị B 35 Nguyễn Thị Q 36 Trần Thị S 37 Đào Văn H 38 Nguyễn Viết C
2396m 2067m 2247m
39 Phạm Văn T 40 Phạm Thanh K 41 Doãn Thị K 42 Lê Văn L 43 Trần Thế P 44 Đào Văn H 45 Lương Thị G 46 Lê Văn P 47 Nguyễn Văn L 48 Nguyễn.T.M.T 49 Nguyễn văn V 50 Lê Thị Ng 51 Nguyễn Viết V 52 Trần Văn Ng 53 Vũ Xuân 54 Nguyễn Văn V 55 Dương văn T 56 Bùi Thanh T 57 Lê Tiến T 58 Nguyễn Xuân T 59 Nguyễn Thị D 60 Hoàng Sinh L 61 Nguyễn Văn L 62 Lê Tiến T 63 Nguyễn Viết T 64 Vũ Văn Q 65 Lê Tiến T 66 Vũ Thị V 67 Bùi Thanh T 68 Lê Thị C
HSTC HSTC TT HSTC HSTC (VT2) GMHS TTM HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC HSTC CTCH HSTC GMHS HSTC HSTC NTH HSTC CTCH GMHS HSTC HSTC HSTC GMHS
2351m 2391m 2218m 2261m 2326m 2067m 2380m 2249m 2159m 2331m 2158m 2136m 2221m 2277m 2056m 2158m 2030m 2011m 2085m 2043m 2109m 2046m 2330m 2086m 2091m 2096m 2085m 2062m 2011m 2069m
Cầu khuẩn Gr (-) Âm tính Trực khuẩn Gr(-) Âm tính Streptococus. Pneumonie Nấm candida Knisie Pseudomonas sp Cầu khuẩn Gr (+) Trực khuẩn Gr(-) Trực khuẩn Gr(+) Âm tính Citrobacter sp E.Coli E.Coli Cầu khuẩn Gr (+) E.Coli S.aureus K. pneumonia E.Coli Tụ cầu da E.Coli Tụ Cầu da Âm tính S.aureus P.aeruginosa S.aureus Tụ cầu da Trực khuẩn Gr(-) S.aureus Tụ cầu da E.Coli S.aureus Tụ cầu da Âm tính S.aureus
Phụ lục 11: Danh sách 68 bệnh nhân
ix