Published April 22, 2021 | Version v1
Publication Open

Qualitative and quantitative detection of surgical pathogenic microorganisms Escherichia coli and Staphylococcus aureus based on ddPCR system

Creators

  • 1. First Hospital of Shanxi Medical University
  • 2. Shanxi Medical University
  • 3. Peking University People's Hospital
  • 4. Peking University

Description

Bacterial culture and drug susceptibility testing are used to identify pathogen infections. Nevertheless, the process requires several days from collection to the identification of bacterial species and drug-resistance patterns. The digital PCR system is a rapidly developing quantitative detection technology widely applied to molecular diagnosis, including copy number variations, single nucleotide variant analysis, cancer biomarker discovery, and pathogen identification. This study aimed to use a droplet digital PCR system to identify bacteria in blood samples and explore its ability to identify pathogen in bacteremia. Then, we designed primers and probes of SWG-9 and COA gene for E. coli and S. aureus to identify in blood samples with the ddPCR system. The system had demonstrated extremely high detection accuracy in blood samples, and the detection rate of E. coli was 13.1-21.4%, and that of S. aureus was 50-88.3%. Finally, blood samples containing both E. coli and S. aureus were tested to evaluate further the accuracy and applicability of this method, indicating the detection rates range from 18.1% to 97%. The ddPCR system is highly promising as a qualitatively and quantitatively screening method for rapidly detecting pathogen.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُستخدم الثقافة البكتيرية واختبار الحساسية للأدوية لتحديد العدوى المسببة للأمراض. ومع ذلك، تتطلب العملية عدة أيام من الجمع إلى تحديد الأنواع البكتيرية وأنماط مقاومة الأدوية. نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي هو تقنية كشف كمي سريعة التطور يتم تطبيقها على نطاق واسع على التشخيص الجزيئي، بما في ذلك اختلافات أرقام النسخ، وتحليل متغير النوكليوتيدات المفردة، واكتشاف المؤشرات الحيوية للسرطان، وتحديد مسببات الأمراض. هدفت هذه الدراسة إلى استخدام نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي لتحديد البكتيريا في عينات الدم واستكشاف قدرتها على تحديد مسببات الأمراض في تجرثم الدم. بعد ذلك، قمنا بتصميم مواد تمهيدية ومجسات لجين SWG -9 و COA لـ E. coli و S. aureus لتحديدها في عينات الدم باستخدام نظام ddPCR. أظهر النظام دقة عالية للغاية في الكشف عن عينات الدم، وكان معدل الكشف عن الإشريكية القولونية 13.1-21.4 ٪، وكان معدل الكشف عن البكتيريا العنقودية الذهبية 50-88.3 ٪. أخيرًا، تم اختبار عينات الدم التي تحتوي على كل من E. coli و S. aureus لتقييم دقة هذه الطريقة وقابليتها للتطبيق، مما يشير إلى أن معدلات الكشف تتراوح من 18.1 ٪ إلى 97 ٪. يعد نظام ddPCR واعدًا للغاية كطريقة فحص نوعيًا وكميًا للكشف السريع عن مسببات الأمراض.

Translated Description (French)

La culture bactérienne et les tests de sensibilité aux médicaments sont utilisés pour identifier les infections pathogènes. Néanmoins, le processus nécessite plusieurs jours entre la collecte et l'identification des espèces bactériennes et des modèles de pharmacorésistance. Le système de PCR numérique est une technologie de détection quantitative en développement rapide largement appliquée au diagnostic moléculaire, y compris les variations du nombre de copies, l'analyse des variants mononucléotidiques, la découverte de biomarqueurs du cancer et l'identification des agents pathogènes. Cette étude visait à utiliser un système de PCR numérique par gouttelettes pour identifier les bactéries dans les échantillons de sang et explorer sa capacité à identifier les agents pathogènes dans la bactériémie. Ensuite, nous avons conçu des amorces et des sondes du gène SWG-9 et COA pour E. coli et S. aureus afin de les identifier dans des échantillons de sang avec le système ddPCR. Le système avait démontré une précision de détection extrêmement élevée dans les échantillons de sang, et le taux de détection d'E. coli était de 13,1-21,4 %, et celui de S. aureus était de 50-88,3 %. Enfin, des échantillons de sang contenant à la fois E. coli et S. aureus ont été testés pour évaluer davantage l'exactitude et l'applicabilité de cette méthode, indiquant que les taux de détection varient de 18,1 % à 97 %. Le système ddPCR est très prometteur en tant que méthode de dépistage qualitatif et quantitatif pour détecter rapidement les agents pathogènes.

Translated Description (Spanish)

El cultivo bacteriano y las pruebas de susceptibilidad a los medicamentos se utilizan para identificar infecciones por patógenos. Sin embargo, el proceso requiere varios días desde la recolección hasta la identificación de especies bacterianas y patrones de resistencia a los medicamentos. El sistema de PCR digital es una tecnología de detección cuantitativa de rápido desarrollo ampliamente aplicada al diagnóstico molecular, que incluye variaciones en el número de copias, análisis de variantes de un solo nucleótido, descubrimiento de biomarcadores de cáncer e identificación de patógenos. Este estudio tuvo como objetivo utilizar un sistema de PCR digital de gotas para identificar bacterias en muestras de sangre y explorar su capacidad para identificar patógenos en bacteriemia. Luego, diseñamos cebadores y sondas del gen SWG-9 y COA para E. coli y S. aureus para identificar en muestras de sangre con el sistema ddPCR. El sistema había demostrado una precisión de detección extremadamente alta en muestras de sangre, y la tasa de detección de E. coli fue del 13,1-21,4%, y la de S. aureus fue del 50-88,3%. Finalmente, se analizaron muestras de sangre que contenían tanto E. coli como S. aureus para evaluar aún más la precisión y aplicabilidad de este método, lo que indica que las tasas de detección oscilan entre el 18,1% y el 97%. El sistema ddPCR es muy prometedor como método de cribado cualitativo y cuantitativo para detectar rápidamente patógenos.

Files

s41598-021-87824-5.pdf.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2bac69bb300a39e3088d4f6bf60387d6
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف النوعي والكمي عن الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض الجراحية الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية على أساس نظام ddPCR
Translated title (French)
Détection qualitative et quantitative des micro-organismes pathogènes chirurgicaux Escherichia coli et Staphylococcus aureus sur la base du système ddPCR
Translated title (Spanish)
Detección cualitativa y cuantitativa de microorganismos patógenos quirúrgicos Escherichia coli y Staphylococcus aureus basada en el sistema ddPCR

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3113039300
DOI
10.1038/s41598-021-87824-5

Is supplement to
https://openalex.org/W2897123201 (Other)
https://openalex.org/W2888677667 (Other)
https://openalex.org/W2888471476 (Other)
https://openalex.org/W2806492237 (Other)
https://openalex.org/W2521321542 (Other)
https://openalex.org/W2394249650 (Other)
https://openalex.org/W2316397625 (Other)
https://openalex.org/W2113559596 (Other)
https://openalex.org/W2112992429 (Other)
https://openalex.org/W2081251259 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1839693751
  • https://openalex.org/W1973207608
  • https://openalex.org/W1975704243
  • https://openalex.org/W1986163307
  • https://openalex.org/W2034819892
  • https://openalex.org/W2050717506
  • https://openalex.org/W2066259210
  • https://openalex.org/W2087724329
  • https://openalex.org/W2113559596
  • https://openalex.org/W2128446740
  • https://openalex.org/W2319992147
  • https://openalex.org/W2579829632
  • https://openalex.org/W2771055634
  • https://openalex.org/W2899736836
  • https://openalex.org/W2903593003
  • https://openalex.org/W3015434703
  • https://openalex.org/W3021274772
  • https://openalex.org/W3024506939