一种检测肺癌化疗相关基因的引物组、试剂和/或试剂盒、系统及其应用

摘要

本发明涉及一种检测肺癌化疗相关基因的引物组、试剂和/或试剂盒、系统及其应用。本发明所述引物组包含检测ERCC1、MTHFR、GSTP1、XRCC1、DYNC2H1、ABCB1、CYP2C8*3、TP53、NQO1、CBR3、SOD2、CYP2C19、UGT1A1*6、TYMS、NT5C2和CDA基因突变的引物。本发明所述引物组、试剂、试剂盒、系统及其应用具有准确性高、特异性强、灵敏性高和精密度好等优点，同时还具有节省样本、检测周期短、操作简易和分析方便等优势。

说明书

技术领域

本发明涉及基因检测领域，具体而言，涉及一种检测肺癌化疗相关基因的引物组、试剂和/或试剂盒、系统及其应用。

背景技术

化疗过程常伴随各种不良反应，比如，骨髓毒性是非常常见的化疗非特异性毒性，表现为白细胞减少、血小板减少(多见吉西他滨等药物)、化疗相关性贫血(多见于顺铂等药物)；化疗相关性呕吐，顺铂、大剂量环磷酰胺(≥1000mg/m2)等药物，致吐发生率达90％～100％；化疗相关腹泻，轻者使患者的生活质量下降，重者可引起发生酸碱失衡水电解质紊乱等发症，甚至导致患者死亡，腹泻为伊立替康主要剂量限制性毒性；化疗相关外周神经毒性，铂类(奥沙利铂、顺铂、卡铂)，紫杉类(紫杉醇、多西他赛)，长春新碱常导致外周神经毒性；化疗相关手足综合症，常见引起手足综合征的药物脂质体多柔比星(19％)等。以上不良反应及病人药敏性、耐药性均与特定基因变异具有相关性。通过检测与化疗药相关的药物基因组，提供个体化的用药选择及剂量调整，对于提高疗效和改善患者心理及生活质量具有重要意义，同时，对药物研发以及病因探究也十分重要。

药物基因组检测为胚系检测，目前常用的检测方法很多，包括PCR-直接测序法、PCR-焦磷酸测序法、荧光定量PCR法、PCR-基因芯片法、PCR-电泳分析、PCR-高分辨率熔解曲线法、等位基因特异性PCR法、PCR-限制性片段长度多态性方法、原位杂交等，但这些方法都各自缺陷。比如， PCR-直接测序法通量低，且对样本消耗大，平均每个位点检测需消耗100ng；PCR-焦磷酸测序法对于多个单碱基重复的序列的准确性偏低；荧光定量PCR法不能检出未知突变，且探针价格昂贵； PCR-基因芯片法和PCR-电泳分析法通也都难于检出未知突变；原位杂交法通量太低，大量分型时工作量大，并且只适用于部分SNP分型。

而这些检测方法中真正能够有效和低成本的应用于肺癌化疗药物基因组准确检测的现有技术中并不多见，现有技术中亟需一种快速、有效、易操作、成本低的针对肺癌化疗药物基因组的检测手段，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种检测肺癌化疗相关基因的引物组、试剂和/或试剂盒、系统及其应用，以期快速、有效、易操作、低成本地检测肺癌化疗药物相关基因的突变。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种检测肺癌化疗药物相关基因的引物组，所述引物组包含检测ERCC1、MTHFR、GSTP1、X RCC1、DYNC2H1、ABCB1、CYP2C8*3、TP53、NQO1、CBR3、SOD2、CYP2C19、UGT1A1*6、TYMS、NT5C2和CDA基因突变的引物。

在一些实施方式中，所述突变包括rs4880、rs1801133、rs716274、rs1800566、rs151264360、 rs4244285、rs1695、rs1056892、rs11572080、rs25487、rs4148323、rs1045642、rs2072671、rs11615、 rs1042522、rs3212986和rs11598702位点。

在一些实施方式中，所述引物组包括扩增引物和单碱基延伸引物；优选地，所述扩增引物包括 PCR上游引物及PCR下游引物，所述PCR上游引物序列分别如SEQ ID NO.1-17所示；所述PCR下游引物序列分别如SEQ ID NO.18-34所示；所述单碱基延伸引物序列分别如SEQ ID NO.35-51所示。

本发明还涉及：一种检测肺癌化疗药物相关基因的检测试剂和/或试剂盒，所述试剂和/或试剂盒包括前述的引物组；优选地，所述试剂盒还包括其他试剂，可选地，所述其他试剂包括PCR反应试剂，SAP反应试剂，单碱基延伸反应体系和核酸质谱分析试剂中的一种或多种。

本发明还涉及：前述引物组用于制备检测肺癌化疗药物相关基因的试剂和/或试剂盒中的应用。

本发明还涉及：前述引物组、试剂和/或试剂盒的使用方法，所述方法包括使用所述引物组或试剂盒对DNA样本进行PCR反应，优选地，所述方法还包括进行SAP反应、单碱基延伸反应和/或核酸质谱分析；优选地，所述PCR反应的退火温度为56～62℃，例如58℃或60℃。

在一些实施方式中，所述核酸质谱分析为MALDI-TOF法。

在一些实施方式中，所述引物组中扩增引物的工作浓度为0.4～0.6μmmol/5μL，优选为0.5μ mmol/5μL；所述DNA样本为30～50ng，优选为40ng。

在一些实施方式中，所述方法为非诊断目的。

本发明还涉及一种检测肺癌化疗药物相关基因的系统，所述系统包括PCR反应模块、SAP反应模块、单碱基延伸反应模块和/或质谱检测模块；

其中，所述PCR反应模块用于使用前述引物组对待测样品进行PCR反应；

所述SAP反应模块用于对所述PCR反应获得的反应液进行SAP处理；

所述单碱基延伸反应模块用于对所述SAP处理所得处理液进行单碱基延伸反应；

所述质谱检测模块用于对所述单碱基延伸反应所得反应液进行质谱分析。

在一些实施方式中，所述质谱检测模块为MALDI-TOF检测模块。

本发明的有益效果：

(1)本发明基于核酸质谱平台，通过对PCR引物和单点延伸引物的筛选以及体系的优化，使其具有准确性高、特异性强、灵敏性高和精密度好等优点，所有位点聚类清晰，基本无灰区，误检可能小。

(2)本发明的检测涵盖药物类型广，包括7类化疗药，涵盖临床常用肺癌化疗药物类型。

(3)本发明操作简单，分析方便，同时检测周期短，每例样本检测17个SNP位点，仅进行2 个PCR反应。

(4)本发明节省成本，每例样本检测17个SNP位点，仅需要40ng gDNA，可采用口腔脱落细胞采样。

(5)本发明短序列插入/缺失(TYMS基因rs151264360位点)检测结果较一代有明显改善，一代测序检测杂合缺失样本时,缺失位点后出现套峰，本发明检测杂合缺失样本时,有明显区分的双峰。

附图说明

图1：退火温度56℃(左)时rs4244285的原始峰图；

图2：退火温度60℃(右)时rs4244285的原始峰图；

图3：退火温度56℃(左)时rs4148323的原始峰图；

图4：退火温度60℃(右)时rs4148323的原始峰图；

图5：实施例2所述PCR反应的程序；

图6-图22：使用MALDI-TOF分别针对rs4880、rs1801133、rs716274、rs1800566、rs1512643 60、rs4244285、rs1695、rs1056892、rs11572080、rs25487、rs4148323、rs1045642、rs2072671、rs1 1615、rs1042522、rs3212986和rs11598702的检测聚类图；

图23：杂合缺失样本一代测序图：缺失位点后出现双峰；

图24：本发明杂合缺失样本峰图。

具体实施方式

本发明公开了引物及其组合、试剂盒及其应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明所采用的技术方案如下

本发通过对现有技术分析和实验筛选，最终确立针对与铂类、紫杉类等肺癌化疗药物相关的16 个基因的17个SNP位点进行检测，这些位点具有显著代表性和临床意义。具体的检测基因和检测位点，如下表1所示：

表1本发明的检测和检测位点

本发明总体试验步骤如下：

1、根据上述与用药相关的SNP，设计PCR引物及单碱基延伸引物，并将17个SNP检测位点分配至2个孔内；

2、经过PCR、SAP消化、单碱基延伸、树脂脱盐及核酸质谱飞行，对每一个位点的出峰情况及聚类情况进行分析，以出峰明显且聚类清晰为位点检测成功指标；不成功位点，重新设计引物、分孔并重复上述流程；

3、方案进行准确性、精密度、灵敏性(突变型检出)及特异性(野生型检出)验证。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。

实施例1引物设计优化

1)引物序列优化

本发明针对表1位点，根据软件和设计经验综合设计PCR引物及单碱基延伸引物，以gDNA为模板检测引物工作效率，通过多轮设计和反复优化，最终筛选出最佳PCR引物及单碱基延伸引物，具体参见表2和3的引物序列。

表2.PCR引物序列

表3.单点延伸引物序列

2)退火温度体系优化

退火温度是反应体系中的重要参数，实验过程中发现，当PCR反应退火温度按常规设为56℃时，部分位点的扩增效率很低，如rs4244285位点扩增失败率10％以上(参见图1)，rs4148323位点扩增失败率5％以上(见图3)；经反复实验，当PCR反应退火温度提高至60℃时，包括rs4244285、rs4 148323等在内各位点扩增成功率均接近100％(参见图2和4)。因此，最终将退火温度设定为60℃。

实施例2体系验证

本发明体系验证包括准确性、特异性、灵敏性、精密度和人员间对比等，具体地：

本发明准确性验证方案：各位点检测20例，与Sanger测序比较，预期目标95％。

本发明特异性验证方案：包含在准确性中，预期目标95％。

本发明灵敏验证方案：包含在准确性中，预期目标95％。

本发明精密度验证方案(含批内、批间、人员比对，不涉及仪器间比对)，预期目标95％。

批内精密度：每一例样本同一批次重复3次，比较批内精密度：

批间精密度：同一操作者分多批次检验同样样本，比较批间精密度；

人员间比对：2位操作者检测同样样本，比较人员间结果的差异。

具体试验步骤如下：

1、gDNA提取：初始外周血投入量200μl，使用QIAamp DNA Mini Kit提取，50ulddH₂O洗脱；

2、PCR流程

(1)样本稀释至10ng/μl；

(2)按下表配制PCR反应体系(以下为单个样本量，样本DNA共需40ng)

表4.PCR反应体系

(3)封膜，vortex混匀30秒，500g离心1分钟；

(4)将板放上PCR仪进行以下热循环：

95℃2分钟

30个循环：

95℃ 15秒

60℃ 15秒

72℃ 15秒

72℃5分钟

4℃保温

2、SAP流程

(1)取出PCR板，500g离心3分钟；

(3)按下表配制SAP反应体系(以下为单个样本量)；

表5.SAP反应体系

试剂每孔加样[μl]×2Nanopure Water,Autoclaved1.533.06SAP Buffer0.170.34SAP Enzyme(1.7U/μl)0.30.6总体积[μL]2.004.00

(1)每孔加2μl SAP混液；

(2)封膜，vortex混匀30秒，500g离心1分钟；

(3)将板放上PCR仪进行以下热循环：

57℃ 40分钟

65℃ 5分钟

4℃ 保温

3、EXT(单碱基延伸)流程

(1)取出PCR板，500g离心3分钟；

(2)按下表配制EXT反应体系(以下为单个样本量)；

表6.EXT反应体系

(3)加入2μl iPLEX延伸混液；

(4)封膜，vortex混匀30秒，500g离心1分钟；

(5)将板放上PCR仪进行以下热循环，PCR程序如图5所示。

4、树脂脱盐

取出PCR板，500g离心3分钟；把洁净树脂(Resin)铺平在dimple plate应孔上，风干最少10 分钟；样本板每一个有样本的孔里加入10ul水；封板，vortex 10秒，500g离心1分钟；轻轻将样本板凌空反转，放在已放树脂的dimple plate上，然后将dimple plate连样本板一起反转(过程中两快板不可水平移动)，让树脂掉到孔里；取下dimple plate，样本板封板，旋转器上颠倒摇匀3分钟； 2000g离心5分钟。

5、Dispensing点样

使用MALDI-TOF(基质辅助激光解吸电离-飞行时间)质谱仪获得数据各位点聚类图(均聚类清晰)。

试验结果：以其中1例样本举例，其准确性验证结果如表8所示。

表8准确性验证一代与MassARRAY结果对比

SNP_ID一代测序结果MassARRAY结果rs4880AAAArs1801133AGAGrs716274AAAArs1800566GGGGrs151264360WT/DELWT/DELrs4244285GGGGrs1695AAAArs1056892GAGArs11572080CCCCrs25487CCCCrs4148323GGGGrs1045642GGGGrs2072671AAAArs11598702CCCCrs11615AAAArs1042522GGGGrs3212986CCCC

以该例样本rs4880位点举例，其精密度验证结果见表9。

表9 rs4880位点精密度验证结果

整体上，本申请所有位点聚类清晰，见图6-22，基本无灰区，误检可能小。本申请的各位点检测准确性(包含灵敏度及特异性)及精密度验证，见表10。

表10.准确性、灵敏度、特异性验证结果

SNP_ID准确性灵敏度特异性批内精密度批间精密度人员对比rs4880100％100％100％100％100％100％rs1801133100％99％100％100％100％100％rs716274100％100％100％100％100％100％rs1800566100％100％99％100％100％100％rs151264360100％100％100％100％100％100％rs4244285100％100％100％100％100％100％rs1695100％100％100％100％100％100％rs1056892100％100％100％100％100％100％rs11572080100％100％100％100％100％100％rs25487100％100％100％100％100％100％rs4148323100％100％100％100％100％100％rs1045642100％100％100％100％100％100％rs2072671100％100％100％100％100％100％rs11598702100％100％99％100％100％100％rs11615100％100％100％100％100％100％rs1042522100％100％100％100％100％100％rs3212986100％99％100％100％100％100％

此外，短序列插入/缺失(TYMS基因rs151264360位点)检测结果较一代有明显改善，一代测序检测杂合缺失样本时，缺失位点后出现套峰，而本申请检测杂合缺失样本时，有明显区分的双峰 (参见图23和24)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

SEQUENCE LISTING

<110> 江苏先声医学诊断有限公司

<120> 一种检测肺癌化疗相关基因的引物组、试剂和/或试剂盒、系统及其应用

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<170> PatentIn version 3.3

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<212> DNA

<213> 人工序列

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acgttggatg ttctacctgg cgcccatata 30

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<212> DNA

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<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 46

tcacggtgta taatgatc 18

<210> 47

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 47

cctactgtga tgcactcac 19

<210> 48

<211> 19

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 48

ttgctcacag gagaccaat 19

<210> 49

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 49

atcgacaaat tcacaggaca c 21

<210> 50

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 50

agaatgacag aagctgctca ac 22

<210> 51

<211> 22

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 51

aggacaggac aagaagcaga ag 22