Research Article

A novel loop-mediated isothermal amplification-lateral-flow-dipstick (LAMP-LFD) device for rapid detection of Toxoplasma gondii in the blood of stray cats and dogs

Un nouveau dispositif de bandelette à flux latéral d’amplification isotherme médiée par les boucles (LAMP-LFD) pour la détection rapide de Toxoplasma gondii dans le sang des chats et chiens errants

¹ Department of Immunity and Biochemistry, Institute of Parasitic Disease, Zhejiang Academy of Medical Sciences 310013 Hangzhou PR China
² Hangzhou Medical College 310053 Hangzhou PR China

^* Corresponding authors: hjlv61@126.com; llsshh2003@163.com

Received: 30 November 2020
Accepted: 18 April 2021

Abstract

Toxoplasma gondii is an obligate intracellular protozoan parasite that causes toxoplasmosis and threatens warm-blooded animal and human health worldwide. Simple and applicable diagnostic methods are urgently needed to guide development of effective approaches for prevention of toxoplasmosis. Most molecular diagnostic tools for T. gondii infection require high technical skills, sophisticated equipment, and a controlled lab environment. In this study, we developed a loop-mediated isothermal amplification-lateral-flow-dipstick (LAMP-LFD) assay that specifically targets the 529 bp for detecting T. gondii infection. This novel portable device is universal, fast, user-friendly, and guarantees experimental sensitivity as well as low risk of aerosol contamination. Our LAMP-LFD assay has a detection limit of 1 fg of T. gondii DNA, and shows no cross-reaction with other parasitic pathogens, including Cryptosporidium parvum, Leishmania donovani, and Plasmodium vivax. We validated the developed assay by detecting T. gondii in DNA extracted from blood samples collected from 318 stray cats and dogs sampled from Deqing, Wenzhou, Yiwu, Lishui and Zhoushan cities across Zhejiang province, Eastern China. The LAMP-LFD device detected T. gondii DNA in 4.76 and 4.69% of stray cats and dogs, respectively. In conclusion, the developed LAMP-LFD assay is efficient, minimizes aerosol contamination, and is therefore suitable for detecting T. gondii across basic medical institutions and field settings.

Résumé

Toxoplasma gondii est un parasite protozoaire intracellulaire obligatoire qui provoque la toxoplasmose et menace la santé humaine et les animaux à sang chaud dans le monde entier. Des méthodes de diagnostic simples et applicables sont nécessaires de toute urgence pour guider le développement d’approches efficaces pour la prévention de la toxoplasmose. La plupart des outils de diagnostic moléculaire pour l’infection par T. gondii nécessitent des compétences techniques élevées, un équipement sophistiqué et un environnement de laboratoire contrôlé. Dans cette étude, nous avons développé un test par bandelettes à flux latéral d’amplification isotherme médiée par les boucles (LAMP-LFD) qui cible spécifiquement les 529 pb qui détectent une infection par T. gondii. Ce nouvel appareil portable est universel, rapide, convivial et garantit une sensibilité expérimentale ainsi qu’un faible risque de contamination par aérosol. Notre test LAMP-LFD a une limite de détection de 1 fg d’ADN de T. gondii et ne montre aucune réaction croisée avec d’autres pathogènes parasites, y compris Cryptosporidium parvum, Leishmania donovani et Plasmodium vivax. Nous avons validé le test en détectant T. gondii dans l’ADN extrait d’échantillons de sang prélevés sur 318 chats et chiens errants prélevés dans les villes de Deqing, Wenzhou, Yiwu, Lishui et Zhoushan dans la province du Zhejiang, dans l’est de la Chine. Le dispositif LAMP-LFD a détecté la prévalence de l’ADN de T. gondii chez respectivement 4,76 et 4,69% des chats et chiens errants. En conclusion, le test LAMP-LFD développé est efficace, minimise la contamination par les aérosols et convient donc à la détection de T. gondii dans les établissements médicaux simples et sur le terrain.