一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法、装置和存储介质

摘要

本申请公开了一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法，包括：基因型区分步骤：根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；基因型解读步骤：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；报告生成步骤：根据基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。本申请根据待测样本的PCR荧光信号得到个体化用药建议报告，能够为临床选择合适的药物种类及药物剂量提供遗传证据，大大缩短了从取样到出具基因检测报告的周期，进而缩短了医疗工作者的诊疗周期。

说明书

技术领域

本申请涉及基因检测领域，具体涉及一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法、装置和存储介质。

背景技术

我国每年有约5000万的住院病人，其中至少250万与药物不良反应有关，目前药物无效率非常高，而导致药物不良反应和无效的主要因素是基因突变。药物基因组学已经引起全球高度重视，比如美国食品药品监督管理局(FDA)对氯吡格雷、可待因、丙戊酸等药物发布了药物相关基因检测警示，在使用前要进行基因检测；我国卫计委也发布了《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南(试行)》。

然而，现有的普通基因检测手段从取样到出具检测报告至少需要几天甚至几周的时间，在等待的过程中，病患很可能就错过了最佳的治疗时间窗，或只能根据传统医疗经验先进行试药，未能在第一时间结合自身的遗传特质使用最合适的药物。

如何缩短药物代谢酶和药物作用靶点基因的检测周期，快速给出相应的用药指导是缩短药物诊疗周期的难点。

发明内容

本申请的目的是提供一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法、装置和存储介质，以快速给出相应的个体化用药指导建议。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的第一方面公开了一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法，包括：

基因型区分步骤：根据待测样本中靶点基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；

基因型解读步骤：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；

报告生成步骤：根据SNP基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

需要说明的是，根据待测样本的PCR荧光信号对检测位点的基因型进行区分，并对基因型结果进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议，并根据解读结果自动生成报告，为临床选择合适的药物种类及药物剂量提供遗传证据，大大缩短了从取样到出具基因检测报告的周期，进而缩短了医疗工作者的诊疗周期。

本申请的一种实现方式中，基因型获取步骤中，获取不同位点对应的PCR荧光信号，根据PCR荧光信号的类型确定位点的碱基类型，其中，PCR荧光信号和碱基类型为一一对应的关系；

根据每个位点的碱基类型确定每个位点的SNP基因型。

本申请的一种实现方式中，基因型区分步骤之前还包括样本检测步骤，样本检测步骤包括：

获取待测样本DNA，确定待测样本DNA的检测项目和检测位点；

采用检测项目和检测位点对应的qPCR引物和荧光探针对待测样本DNA的靶标基因进行qPCR扩增；

采集靶标基因扩增过程中产生的PCR荧光信号。

本申请的一种实现方式中，检测项目包括叶酸、高血脂用药、抗心绞痛药物、氯吡格雷、华法林中的至少一种。

本申请的一种实现方式中，PCR荧光信号包括FAM荧光信号和VIC荧光信号。

本申请的第三方面还公开了一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测装置，基因型区分模块：根据待测样本中靶点基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；

基因型解读模块：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；

报告生成模块：根据基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

本申请的一种实现方式中，基因型区分模块中，根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型具体包括：

获取不同位点对应的PCR荧光信号，根据PCR荧光信号的类型确定位点的碱基类型，其中，PCR荧光信号和碱基类型为一一对应的关系；

根据每个位点的碱基类型确定每个位点的SNP基因型。

本申请的一种实现方式中，装置还包括样本检测模块，样本检测模块用于：

获取待测样本DNA，确定待测样本DNA的检测项目和检测位点；

采用检测项目和检测位点对应的qPCR引物和荧光探针对待测样本DNA的靶标基因进行qPCR扩增；

采集靶标基因扩增过程中产生的PCR荧光信号；

优选地，检测项目包括叶酸、高血脂用药、抗心绞痛药物、氯吡格雷、华法林中的至少一种；

优选地，PCR荧光信号包括FAM荧光信号和VIC荧光信号。

本申请的第三方面还包括一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测装置，装置包括存储器和处理器；

存储器，包括用于存储程序；

处理器，包括用于通过执行存储器存储的程序以实现上述药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法。

本申请的第四方面还公开了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有程序，程序能够被处理器执行以实现上述药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法。

由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：

本申请根据待测样本的PCR荧光信号对检测位点的基因型进行区分，并对基因型结果进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议，并根据解读结果自动生成报告，能够为临床选择合适的药物种类及药物剂量提供遗传证据，大大缩短了从取样到出具基因检测报告的周期，进而缩短了医疗工作者的诊疗周期；同时直接根据患者的遗传物质特性得到个体化用药建议，优化传统的用药治疗方法，从而能够辅助临床提高药物使用的安全性和有效性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法的流程框图；

图2为本申请实施例中提供的一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本申请作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

如图1所示，本实施例提供了一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法，包括：

S201、基因型区分步骤：根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；

具体地，待测样本可以通过口腔粘膜无创采样的方式获取，也可以通过便捷采血的方式获取。PCR荧光信号用于区分不同的SNP基因型，例如，对于只出现FAM荧光信号位点，表示位点的基因型为SNP野生型，同时出现FAM和VIC信号位点，表示位点的基因型为SNP杂合型，只出现VIC信号的位点，表示位点的基因型为SNP纯合突变型。对于不同的用药相关基因，通过设计荧光探针和引物对检测位点进行PCR扩增，因而可以根据PCR荧光信号确定位点的SNP基因型。

S202、基因型解读步骤：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；

具体地，基因型解读步骤通过使用基因型解读系统，可以根据不同位点的SNP基因型信息自动获取位点详情和用药结论详情，位点详情包括位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息，用药结论详情包括不同表型对应的用药建议，不仅可以直接为个体化用药提供遗传证据和用药指导，也大大缩短了取样到出具报告的时间，同时为患者争取了宝贵的治疗时间窗，大大减少了患者的诊疗周期。

例如，对于氯吡格雷，检测位点为rs4244285和rs4986893，根据是否存在碱基突变，rs4244285位点的基因型可以分为1型和2型，rs4986893位点的基因表型可以分为1型和3型，氯吡格雷检测位点的基因型和待测样本的表型关系如表1所示，因而，根据氯吡格雷检测位点的基因型可以确定待测样本的表型，进而给出不同表型对应的用药建议。

表1

S203、报告生成步骤：根据SNP基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

具体地，根据解读结果可以直接生成相应的解读报告，实现了从获取基因型信息、解读基因型信息、报告输出的快速一体化基因检测服务，可以直接根据患者的遗传物质特性得到个体化用药建议，对传统的用药治疗方式加以优化和改进，从而能够辅助临床提高药物使用的安全性和有效性。

本实施例的一种实现方式中，基因型获取步骤中，根据待测样本中靶点基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型具体包括：

获取不同位点对应的PCR荧光信号，根据PCR荧光信号的类型确定位点的碱基类型，其中，PCR荧光信号和碱基类型为一一对应的关系；

根据每个位点的碱基类型确定每个位点的SNP基因型。

具体地，对于不同的检测项目和检测位点，通过预先设计好的荧光探针和引物以及靶标基因扩增产生PCR荧光信号可以确定检测位点的碱基类型，也即是突变碱基还是原始碱基，根据碱基类型可以确定位点的基因型是野生型、杂合型或纯合突变型。

例如，对于氯吡格雷，通过设计分别标记有FAM荧光集团和VIC集团的荧光探针，采集FAM信号和VIC信号，可以确定检测位点的基因型；若PCR荧光信号仅为FAM信号，则表明该位点的碱基类型只有原始碱基，则PCR荧光信号对应的靶标基因的位点为SNP野生型；若PCR荧光信号为FAM信号和VIC信号，则表明该位点的碱基类型既有原始碱基，也有突变碱基，则PCR荧光信号对应的靶标基因的位点为SNP杂合型；若PCR荧光信号为VIC信号，表明该位点的碱基类型只有突变碱基，则PCR荧光信号对应的靶标基因的位点为SNP纯合突变型。

本实施例的一种实现方式中，基因型区分步骤之前还包括样本检测步骤，样本检测步骤包括：

获取待测样本DNA，确定待测样本DNA的检测项目和检测位点；

采用检测项目和检测位点对应的qPCR引物和荧光探针对待测样本DNA的靶标基因进行qPCR扩增；

采集靶标基因扩增过程中产生的PCR荧光信号。

具体地，检测项目为基因或用药相关基因，例如叶酸、高血脂用药、抗心绞痛药物、氯吡格雷、华法林用药相关基因。不同检测项目的检测位点可以根据《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南》的建议而定，不同位点所需的荧光探针不同，以实现通过荧光信号区分不同位点的SNP基因型。

本实施例的一种实现方式中，通过DNA裂解液裂解释放、加热、冷却、与DNA稳定液混合、离心等步骤获取待测样本DNA，将待测样本DNA和上机试剂混合进行qPCR检测。其中，上机试剂为PCR的预混物，含有酶，dNTP，无酶无菌水，荧光探针和引物等。

本实施例的一种实现方式中，荧光探针为TaqMan探针，根据靶标基因设计合成与之特异性杂交的探针，对于位点不同的碱基，在设计荧光探针时根据位点碱基类型确定其对应的序列和荧光基团，并在探针的5'端标记有不同的荧光基团，3'端标记淬灭基团，正常情况下两个基团的空间距离很近，荧光基因因淬灭而不能发出荧光，PCR扩增时，引物与该探针同时结合到模板上，探针的结合位置位于上下游引物之间。

当扩增延伸到探针结合的位置时，Taq酶利用5'外切酶活性，将探针5'端连接的荧光分子从探针上切割下来，从而使其发出荧光，根据荧光信号的类型可以判断位点的碱基类型，进而确定位点的SNP基因型。

本实施例的一种实现方式中，PCR荧光信号包括FAM荧光信号和VIC荧光信号。具体地，FAM信号为qPCR仪FAM通道采集的信号，VIC信号为qPCR仪VIC通道采集的信号，通过采集两个通道的PCR荧光信号，可以确定不同位点的SNP基因型。

本实施例通过上述检测方法能够实现一个完整的药物代谢酶及药物作用靶点基因检测，根据检测结果不仅可以直接为个体化用药提供遗传证据和用药指导，也大大缩短了取样到出具报告的时间，同时为患者争取了宝贵的治疗时间窗，大大减少了患者的诊疗周期；此外，本实施例上述基因检测方法可以实现根据患者的遗传物质特性得到个体化用药建议，对传统的用药治疗方式加以优化和改进，从而能够辅助临床提高药物使用的安全性和有效性。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

因此，如图2所示，本实施例一实施例中，药物代谢酶和药物作用靶点基因检测装置，包括：基因型区分模块301、基因型解读模块302以及报告生成模块S303。

具体地，基因型区分模块301用于根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；

基因型解读模块302用于对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；

报告生成模块303用于根据SNP基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

本实施例的一种实现方式中，基因型区分模块中，根据待测样本中靶点基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型具体包括：

获取不同位点对应的PCR荧光信号，根据PCR荧光信号的类型确定位点的碱基类型，其中，PCR荧光信号和碱基类型为一一对应的关系；

根据每个位点的碱基类型确定每个位点的SNP基因型。

本实施例的一种实现方式中，装置还包括样本检测模块，样本检测模块用于：

获取待测样本DNA，确定待测样本DNA的检测项目和检测位点；

采用检测项目和检测位点对应的qPCR引物和荧光探针对待测样本DNA的靶标基因进行qPCR扩增；

采集靶标基因扩增过程中产生的PCR荧光信号。

本实施例的一种实现方式中，检测项目包括叶酸、高血脂用药、抗心绞痛药物、氯吡格雷、华法林中的至少一种。

本实施例的一种实现方式中，PCR荧光信号包括FAM荧光信号和VIC荧光信号。

本申请另一实施例还提供一种药物代谢酶和药物作用靶点基因检测装置，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于通过执行上述存储器存储的程序以实现如下方法：基因型区分步骤：根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；基因型解读步骤：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；报告生成步骤：根据SNP基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

本申请另一种实施例还提供一种计算机可读存储介质，介质上存储有程序，该程序能够被处理器执行以实现如下方法：基因型区分步骤：根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号区分不同位点的SNP基因型；基因型解读步骤：对不同位点的SNP基因型进行解读，确定待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议；报告生成步骤：根据SNP基因型解读结果生成报告，输出待测样本的SNP位点名称、靶标基因、参考碱基、突变碱基、表型信息以及不同表型对应的用药建议中的至少一组。

下面通过具体实施例对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例1

本实施例以氯吡格雷为例，通过样本检测步骤、基因型区分步骤、基因型解读步骤以及报告生成步骤，给出从采样到出具基因检测报告的整个过程，以对本实施例药物代谢酶和药物作用靶点基因检测方法进行说明。

本实施例使用的原料可以根据本领域技术人员熟知的方式获取。其中，本实施例DNA裂解液、DNA稳定液购自赛默飞世尔科技公司。

本实施例用于采集PCR荧光信号的PCR仪为天隆Gentier32R双通道(FAM、VIC)PCR仪；本实施例用于裂解细胞、释放DNA的干式恒温器由杭州瑞诚仪器有限公司生产，型号为Minni Box；本实施例用于震荡混合试剂的旋涡混合器型号为SCILOGEX/MX-S；本实施例用于离心分离的6孔和8孔离心机型号为SCILOGEX/D1008E。

一、样本检测步骤

具体地，样本检测步骤包括采样、信息录入、信息核对以及样本处理、上机检测等步骤完成对样本的采集和检测，以获取待测样本的PCR荧光信号。

1、采样

具体地，采样可以通过口腔粘膜无创采样或便捷采血的方式进行样本收集以获得待测样本。本实施例采用口腔粘膜无创采样采集样本。

2、信息录入

信息录入的内容包括：样本编码，检测项目选择，姓名，性别和出生日期，勾选“《知情同意书》”，单击提交完成在线信息录入。本实施例的一种具体实现方式中，可以在“瑞奥康晨”公众号“个人中心”选择“样本登记”，也可以登录生产管理和报告自动化系统：www.realomics.com，进行信息录入。

3、信息核对

样本检测员登录生产管理和报告自动化系统，核对样本编号及其他相关信息，确认无误后，选择“确认收样”。

4、样本处理

对采集的待测样本进行手动快速摇晃或离心机低速快速离心，使得拭子棒上的细胞充分融入液体中；吸取10ul样本于样本管中，加入DNA裂解液于样本管中，用移液器吸取并吹打，使DNA裂解液和样本充分混合，然后盖上管子，用干式恒温器在95℃高温加热3分钟，然后将样本置于室温中冷却30秒；而后，在样本中加入10ul DNA稳定液，用移液器吸取并吹打使DNA稳定液和样本充分混合，然后盖上管盖，短暂离心；吸取离心后的样本2ul，加入到检测项目的上机试剂中，用移液器吸取并吹打使上机试剂和样本充分混合，然后盖上管盖，快速离心，使上机试剂落入样本管底部并消除泡沫；将样本管放入qPCR检测仪器中，并盖好上盖，以用于进行PCR荧光信号的检测。

5、上机检测

样本处理好后上机，输入实验名称，名称规则自定义，如“FGDP20200001”，设置PCR扩增参数，选择启动，等待35分钟即可得到待测样本的PCR荧光信号。具体地，设置PCR扩增参数：反应体系10ul；热盖温度105℃；预变性95℃，恒温时长20秒；2步法扩增95℃，恒温时长3秒，60℃恒温时长20秒，循环数40；荧光信号选择FAM和VIC信号。

选择“运行监控”，检查设备与电脑连接情况，并启动程序。35-40分钟后，运行完毕，进而得到文件名称为FGDP20200001.tlpd的检测结果。

二、基因型区分步骤

由于不同的检测项目使用的荧光探针已经明确不同基因型对应的FAM和VIC信号，因而根据待测样本中靶标基因的PCR荧光信号可以区分不同位点的SNP基因型。

具体地，对于氯吡格雷用药相关基因，根据《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南》，检测rs4244285和rs4986893两个位点，点击rs424428位点对应的PCR荧光信号区域，只有FAM信号，表明rs4244285位点是野生型基因型，点击rs4986893位点对应的PCR荧光信号区域，有FAM信号和VIC信号，表明rs4986893位点是杂合型基因型。

获得氯吡格雷用药相关基因的位点信息后，将其整理至数据模板，得到“氯吡格雷数据模板.xlsx”，以供后续解读系统进行解读。

三、基因型解读步骤

登录生产管理和报告自动化系统：www.realomics.com，在数据中心，选择样本相应渠道，然后上传“氯吡格雷数据上传模板.xlsx”。上传数据成功后，回到“订单中心”，此时订单显示状态为“解读中”，点击“生成报告”，即可以下载报告的PDF版本，生成氯吡格雷用药相关基因检测报告。

具体地，该检测报告包括：位点名称rs4244285、rs4986893，氯吡格雷用药相关基因名称CYP2C19，参考碱基是G，突变碱基是A，rs4244285位点对应的基因表型是1型，rs498689位点对应的基因表型是3型，待测样本的表型为IM(中间代谢型)，以及IM(中间代谢型)对应的氯吡格雷用药建议。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。