本發(fā)明屬生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域,是一種檢測(cè)MSH3基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)的引物和檢測(cè)方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)在已經(jīng)明確DNA的甲基化與腫瘤的發(fā)生有著密切的聯(lián)系,DNA的甲基化在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著極其重要的角色,其異常是通過影響癌基因和抑癌基因的表達(dá)以及基因組的穩(wěn)定性而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展的。抑癌基因的高度廣泛甲基化使DNA發(fā)生轉(zhuǎn)錄抑制,抑癌基因的不能表達(dá)參與了腫瘤的發(fā)生。近年來,癌基因和抑癌基因的甲基化與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展之間的關(guān)系已成為腫瘤研究的另一熱點(diǎn)。
MSH3基因定位于5q11-13,cDNA全長(zhǎng)4374bp,含24個(gè)外顯子,其編碼產(chǎn)物參與DNA復(fù)制中錯(cuò)配或未配對(duì)堿基的識(shí)別與切除。在膀胱癌中對(duì)MSH3基因的研究,包括單核苷酸多態(tài)性,雜合子丟失,基因突變及微衛(wèi)星DNA不穩(wěn)定性等方面,均無顯著意義。通過一些實(shí)驗(yàn)研究,推測(cè)表遺傳改變,如MSH3基因啟動(dòng)子序列的甲基化,可能在膀胱癌的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要角色,也就是說MSH3基因在膀胱癌中的表達(dá)受其啟動(dòng)子甲基化調(diào)控。
目前研究發(fā)現(xiàn),hMSH2、MSH3基因的啟動(dòng)子甲基化異常與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)缺失是遺傳性非息肉病性結(jié)直腸癌發(fā)病的重要原因。在散發(fā)性大腸癌、胃癌、肝癌、肺癌、右半結(jié)腸根治術(shù)癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌及子宮內(nèi)膜癌等腫瘤中,均存在hMSH2、MSH3基因的表達(dá)異?,F(xiàn)象,顯示DNA錯(cuò)配修復(fù)表達(dá)缺失與腫瘤發(fā)病相關(guān),國(guó)內(nèi)外學(xué)者在子宮內(nèi)膜癌、子宮頸癌、腎細(xì)胞癌、結(jié)腸癌、直腸癌、胃癌等多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)hMSH2、MSH3基因表達(dá)下調(diào)。
目前對(duì)于MSH3啟動(dòng)子甲基化檢測(cè)的常規(guī)方法有:甲基化特異性PCR(MSP)、亞硫酸氫鹽焦磷酸測(cè)序、甲基化敏感性高分辨率熔解曲線分析(MS-HRM),甲基化特異性PCR(MS-PCR)等。其中MSP法是使用PCR擴(kuò)增檢測(cè)來判斷樣本是否存在甲基化,該法實(shí)用且普遍,但假陽性較高,穩(wěn)定性較差;亞硫酸氫鹽焦磷酸測(cè)序因其操作繁瑣,因此不適合大批量檢測(cè);MS-HRM是通過將單堿基序列的差異轉(zhuǎn)變成熔解曲線的差異,從而判斷是否存在甲基化,這種方法對(duì)儀器的要求頗高,需要帶HRM模塊的熒光定量PCR儀,同時(shí)該法只能分析檢測(cè)片段整體甲基化狀態(tài),而不能明確每個(gè)CG位點(diǎn)的甲基化狀態(tài);MS-PCR是基于PCR開發(fā)的技術(shù),主要是在檢測(cè)中加入了TaqMan探針,從而保證了較高的靈敏度和準(zhǔn)確度,但其對(duì)于多個(gè)甲基化位點(diǎn)的檢測(cè),也只能做到整體化分析,同時(shí)探針成本較高,因此該法較適用于少數(shù)位點(diǎn)大量樣本檢測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)用于檢測(cè)MSH3基因啟動(dòng)子甲基化的引物,包括一對(duì)特異性擴(kuò)增兼并引物SEQ NO 1和SEQ NO 2,其序列為:
SEQ NO 1:5’-YGTTTTTYGTTAGGTTTTGTYGTC-3’;
SEQ NO 2:5’-ACRCCAAAATCCACCTAATCR-3’。
R堿基代表A或G,Y堿基代表C或T,所述SEQ NO 1和SEQ NO 2同時(shí)也為雙向測(cè)序引物。
本發(fā)明提供的另一個(gè)技術(shù)方案是:用于檢測(cè)MSH3基因啟動(dòng)子甲基化的方法,包括:
(1)提取樣本中的DNA;
(2)將步驟(1)中提取的DNA進(jìn)行亞硫酸氫鹽處理;
(3)以步驟(2)中的DNA作為模板,使用SEQ NO1和SEQ NO 2擴(kuò)增MSH3基因片段,獲得PCR擴(kuò)增產(chǎn)物;
(4)對(duì)步驟(3)中獲得的產(chǎn)物測(cè)序;
(5)根據(jù)步驟(4)的測(cè)序結(jié)果,得到序列CG位點(diǎn)的甲基化結(jié)果;
其中,PCR擴(kuò)增反應(yīng)條件為:第一階段,92-97℃預(yù)變性5-15min;第二階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度62-66℃90sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)12-18次,每循環(huán)一次,所述退火溫度降低0.5℃;第三階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度53-57℃30sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)24-34次;第四階段,72℃10min;第五階段,擴(kuò)增反應(yīng)結(jié)束,擴(kuò)增產(chǎn)物在4℃下保存。
所述的測(cè)序?yàn)镾anger測(cè)序,測(cè)序引物為:
SEQ NO 1:5’-YGTTTTTYGTTAGGTTTTGTYGTC-3’;
SEQ NO 2:5’-ACRCCAAAATCCACCTAATCR-3’。
該方法檢測(cè)的樣本為石蠟切片樣本、全血樣本、新鮮組織樣本或細(xì)胞系樣本。
更進(jìn)一步地,本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)MSH3基因啟動(dòng)子甲基化的試劑盒的技術(shù)方案,包括亞硫酸鹽修飾、PCR擴(kuò)增試劑以及Sanger測(cè)序試劑、陽性對(duì)照品、陰性對(duì)照品,其中:
(1)亞硫酸鹽處理試劑包括:Bisulfite Mix、RNase free water、DNA Protect Buffer;
(2)PCR擴(kuò)增試劑:10*PCR Buffer、2mM dNTP、5*Q Solution Buffer、5U/ul Taq酶、10uM擴(kuò)增引物(SEQ NO1、SEQ NO 2)以及滅菌水;
(3)酶純化試劑:EXOI、CIP;
(4)測(cè)序試劑:Bigdye Terminator V3.1、無水乙醇、EDTA、及測(cè)序引物(SEQ NO 1、SEQ NO 2)。
其中,陽性對(duì)照品為經(jīng)過所有胞嘧啶甲基化修飾的全甲基化正常人群血液基因組DNA,陰性對(duì)照品為正常人群血液基因組DNA。
本發(fā)明采用Touch-down PCR擴(kuò)增和Sanger測(cè)序法MSH3啟動(dòng)子甲基化檢測(cè),針對(duì)石蠟切片DNA片段化嚴(yán)重,在造成亞硫酸氫鹽處理飽和的情況下,仍出現(xiàn)的有效模板濃度很低的情況,Touch-down PCR擴(kuò)增可確保正、反向擴(kuò)增引物與樣本DNA模板的結(jié)合發(fā)生在最互補(bǔ)的序列之間,當(dāng)退火溫度降低到非特異性擴(kuò)增發(fā)生的水平時(shí),特異性擴(kuò)增產(chǎn)物在此時(shí)已經(jīng)有一個(gè)幾何數(shù)的起始優(yōu)勢(shì),豐度較高,在剩余的擴(kuò)增反應(yīng)中,特異性擴(kuò)增產(chǎn)物與非特異擴(kuò)增產(chǎn)物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng),但是因非特異性擴(kuò)增產(chǎn)物豐度較低,特異性擴(kuò)增產(chǎn)物始終優(yōu)先擴(kuò)增,從而產(chǎn)生單一的占主導(dǎo)地位的特異性擴(kuò)增產(chǎn)物。而Sanger測(cè)序法是檢測(cè)基因甲基化的金標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高,并且很大程度上地節(jié)省了檢測(cè)成本。
由于DNA序列在經(jīng)亞硫酸鹽處理后,其部分C堿基會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)門,導(dǎo)致序列區(qū)域內(nèi)CG含量和TM值發(fā)生較大程度的變異,進(jìn)而影響常規(guī)引物設(shè)計(jì)軟件在其序列上獲得理想的引物序列。因此,本發(fā)明中PCR采用的擴(kuò)增引物以及測(cè)序引物均為自行設(shè)計(jì),其中測(cè)序引物使用兼并堿基,從而使得陰性、陽性都可在同一體系擴(kuò)增。同時(shí),擴(kuò)增引物的使用比例經(jīng)過多次優(yōu)化實(shí)驗(yàn),相對(duì)于其它文獻(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)的引物具備了更加理想的擴(kuò)增效率。
因此,本發(fā)明的檢測(cè)方法具備了檢測(cè)出率高,檢測(cè)穩(wěn)定性好,準(zhǔn)確度高以及低污染風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢(shì)。檢測(cè)結(jié)果將有助于預(yù)見相關(guān)腫瘤疾病的早期,同時(shí)具有潛在的指導(dǎo)臨床醫(yī)生個(gè)體化治療的作用。
附圖說明
圖1和圖2是本發(fā)明的檢測(cè)基因甲基化的方法檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)序列,圖1為陰性標(biāo)準(zhǔn)序列,圖2為陽性標(biāo)準(zhǔn)序列。
圖3是本發(fā)明的檢測(cè)基因甲基化的實(shí)施例中陰性檢測(cè)的結(jié)果圖,圖4是本發(fā)明的檢測(cè)基因甲基化的實(shí)施例中陽性結(jié)果的圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)注意的是,實(shí)施例中未說明的常規(guī)條件和方法,通常按照所屬領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)人員常規(guī)采用方法:譬如,奧斯柏和金斯頓主編的《精編分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》第四版,或者按照制造廠商所建議的步驟和條件。
實(shí)施例1
MSH3基因啟動(dòng)子區(qū)CG島甲基化檢測(cè)試劑盒包括一對(duì)特異性兼并引物SEQ NO 1和SEQ NO 2,同時(shí),此引物為測(cè)序引物,其堿基序列如下所示:
SEQ NO 1:5’-YGTTTTTYGTTAGGTTTTGTYGTC-3’;
SEQ NO 2:5’-ACRCCAAAATCCACCTAATCR-3’;
MSH3基因啟動(dòng)子區(qū)CG島甲基化檢測(cè)試劑盒還包括如下試劑:
(1)亞硫酸鹽處理試劑:Bisulfite Mix、RNase free water、DNAProtect Buffer;
(2)PCR擴(kuò)增試劑:10*PCR Buffer、2mM dNTP、5*Q Solution Buffer、5U/ul Taq酶、10uM擴(kuò)增引物(SEQ NO1、SEQ NO 2)以及滅菌水;
(3)酶純化試劑:EXOI,CIP;
(4)測(cè)序試劑:Bigdye Terminator V3.1,無水乙醇,EDTA,及測(cè)序引物(SEQ NO 1,SEQ NO 2)。
(5)陽性質(zhì)控品:已確定的MSH3基因啟動(dòng)子區(qū)CG島甲基化的DNA。陰性質(zhì)控品:已確定的MSH3基因啟動(dòng)子區(qū)CG島無甲基化的DNA??瞻讓?duì)照品:滅菌水。
實(shí)施例2
DNA提取試劑和方式。
取石蠟切片(5-10μm厚,1×1cm2大小)5-8張,將石蠟包埋組織收集到1.5mL離心管內(nèi),短暫離心;加入1mL組織透明液,充分振蕩,13200rpm離心1min,移除上清液;加入0.5mL組織透明液,充分振蕩,13200rpm離心1min,移除上清液;加入1mL乙醇(96-100%),劇烈振蕩,13200rpm室溫離心2min,移除上清液;打開蓋子,室溫(15-25℃)或金屬浴37℃孵育直到剩余乙醇完全揮發(fā);取180μL Buffer ATL對(duì)管內(nèi)組織進(jìn)行吹吸重懸,然后加入20μL蛋白酶K,再次振蕩;將含有混合液的離心管置于56℃的金屬浴上,孵育1h,期間顛倒混勻3次,直至樣品完全溶解;將離心管轉(zhuǎn)移至90℃的金屬浴上,再次孵育1h;短暫離心,將管蓋上的溶液甩至管底;向管內(nèi)加入200μL Buffer AL,充分振蕩混勻。然后加入200μL乙醇(96-100%),再次振蕩混勻;短暫離心,將管蓋上的溶液甩至管底;小心將混合液用移液器轉(zhuǎn)移至含有QIAamp MinElute column吸附柱的2mL收集管內(nèi),8000rpm離心1min,棄收集管,將吸附柱置于一個(gè)新的收集管上;向吸附柱內(nèi)加入500μL Buffer AW1,務(wù)必不要打濕吸附柱管口邊緣。8000rpm離心1min,棄收集管,將吸附柱置于一個(gè)新的收集管上;向吸附柱內(nèi)加入500μL Buffer AW2,務(wù)必不要打濕吸附柱管口邊緣。8000rpm離心1min,棄收集管,將吸附柱置于一個(gè)新的收集管上;13200rpm室溫離心3min,以徹底甩掉吸附膜上殘留的溶液;將吸附柱將吸附柱置于一個(gè)干凈的1.5mL離心管上(自備),小心向膜中央滴加50μL Buffer ATE;13200rpm室溫離心1min,取收集到的DNA溶液1.5μL用NanoDrop檢測(cè)所得DNA的濃度和純度;將剩余的DNA溶液于-20℃保存。
實(shí)施例3
亞硫酸鹽處理試劑和方法如下。
操作步驟:將實(shí)施例2提取的基因組DNA與1.5mlEP管中使用雙蒸水稀釋至50ul加5.5ul新鮮配制的3MNaOH溶液,42℃水浴30min;水浴期間配制以下溶液:10mM氫醌溶液(Hydryquinone):取55mg氫醌于50ml水中溶解;3.6mol/LNaHSO3:取18.8g NaHSO3加入40ml水中,并以3MNaOH溶液調(diào)節(jié)溶液PH至5.0,最終定容至50ml。加30ul 10mM氫醌溶液和520ul3.6mol/LNaHSO3至上述水浴后溶液中,EP管外包裹以鋁箔紙避光,輕柔顛倒混勻溶液,管內(nèi)加100ul石蠟油,短暫離心使石蠟油蓋住液面,防止水浴過程中水分的蒸發(fā)并限制氧化50℃避光水浴16h;水浴完后將移液器槍頭伸入石蠟油層下,先輕輕加壓使其中一小段石蠟油排出,然后小心吸取約580ulDNA溶液至潔凈的1.5mlEP管中,使用PCR產(chǎn)物回收試劑盒回收DNA,所得到的DNA溶于50ul去離子水,加5.5ul新鮮配制的3MNaOH,室溫放置15min,然后加33ul 10M乙酸銨中和NaOH,使溶液PH=7,也加入4ul 10mg/ml葡萄糖作為沉淀位置指示劑,加入270ul冰無水乙醇,至于-20℃,過夜沉淀后,4℃,12000rpm離心,30min,倒掉上清液,收集沉淀,加入500ul70%乙醇,洗劑沉淀,4℃12000rpm,5min離心兩次;倒掉上清,室溫干燥至沉淀由不透明變?yōu)榘胪该骰蛲该鲿r(shí),依DNA沉淀多少加入30-50ul雙蒸水溶解沉淀。
利用本發(fā)明所述的DNA亞硫酸氫鈉處理試劑和方法,可以獲得更高的DNA回收率,高轉(zhuǎn)化率,同時(shí)可以降低DNA降解率和片段化率,從而提高了PCR擴(kuò)增和后續(xù)分析技術(shù)的靈敏度。
實(shí)施例4
PCR檢測(cè)方法如下。
PCR引物為:所有引物純度達(dá)到PAGE級(jí)或HPLC級(jí),不含雜帶。提供合成結(jié)構(gòu)出具的合成產(chǎn)物的質(zhì)檢證明,如PAGE電泳結(jié)果或HPLC分析圖譜,證明使用引物達(dá)到檢測(cè)要求。MSH3的引物序列如下:
F:5’-YGTTTTTYGTTAGGTTTTGTYGTC-3’;
R:5’-ACRCCAAAATCCACCTAATCR-3’;
PCR檢測(cè)反應(yīng)體系為:8-10×PCR緩沖液、0.8-1.2mM dNTPs、0.8-1.2uM擴(kuò)增引物(SEQ NO 1和SEQ NO 2)、0.5-2ng模板DNA,0.05-0.1U/ul DNA聚合酶。
所述dNTPs包括:10mM dATP、10mM dCTP、10mM dTTP、10mM dGTP。
所述PCR緩沖液包括:TRIS.CL、氯化鉀、硫酸鎂和氯化鎂。
PCR檢測(cè)的反應(yīng)條件為:第一階段,92-97℃預(yù)變性5-15min;第二階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度62-66℃90sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)12-18次,每循環(huán)一次,所述退火溫度降低0.5℃;第三階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度53-57℃30sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)24-34次;第四階段,72℃10min;第五階段,擴(kuò)增反應(yīng)結(jié)束,擴(kuò)增產(chǎn)物在4℃下保存。
電泳檢測(cè)后將所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行酶純化,測(cè)序反應(yīng),上機(jī)測(cè)序;
所述酶純化的反應(yīng)條件為:37℃50min,95℃5min。所述測(cè)序反應(yīng)的反應(yīng)條件為:95℃4min,95℃15S;50℃20S;60℃2min,25個(gè)循環(huán)。
依據(jù)相關(guān)軟件獲得樣本的MSH3啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)。以亞硫酸鹽處理后的MSH3啟動(dòng)子序列為標(biāo)準(zhǔn)序列,通過軟件分析獲得樣本的MSH3啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)。
針對(duì)石蠟切片DNA片段化嚴(yán)重,而亞硫酸氫鹽修飾飽和狀態(tài)下仍呈現(xiàn)有效模板濃度低的問題,將Touch-down PCR擴(kuò)增和Sanger測(cè)序相結(jié)合,可顯著提高檢測(cè)靈敏度。
實(shí)施例5
子宮頸癌樣本檢測(cè):
選擇石蠟切片樣本10例,3例為已確診子宮頸癌樣本,3例為正常人樣本,其余4例為未知樣本。利用本發(fā)明的試劑盒按照實(shí)施例3中的方法進(jìn)行樣本DNA提取、亞硫酸處理、純化回收、PCR擴(kuò)增、測(cè)序及結(jié)果分析。
(1)材料:待測(cè)樣本、陽性質(zhì)控品、陰性質(zhì)控品、空白對(duì)照。
(2)儀器:移液器、高速離心機(jī)、NANODROP1000、渦旋震蕩以、冰箱、電泳儀、凝膠拍照系統(tǒng),ABI 3500XL Genetic Analyzer,PCR儀。
(3)試劑:DNA聚合酶(凱杰),DNA純化試劑(凱杰),dNTPs(TaTaRa)、純化水,亞硫酸鹽處理試劑(凱杰),EXOI(NEB),CIP(NEB),Bigdye Terminator(NEB).
(4)引物:所有引物純度達(dá)到PAGE級(jí)或HPLC級(jí),不含雜帶。提供合成結(jié)構(gòu)出具的合成產(chǎn)物的質(zhì)檢證明,如PAGE電泳結(jié)果或HPLC分析圖譜,證明使用引物達(dá)到檢測(cè)要求。MSH3的引物序列如下:
F:5’-YGTTTTTYGTTAGGTTTTGTYGTC-3’;
R:5’-ACRCCAAAATCCACCTAATCR-3’;
(5)PCR檢測(cè),反應(yīng)體系為:8-10X PCR緩沖液、0.8-1.2mM dNTPs、0.8-1.2uM如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)增引物、0.5-2ng模板DNA,0.05-0.1U/ul DNA聚合酶。
(6)所述dNTPs中包括10mM dATP、10mM dCTP、10mM dTTP、10mM dGTP,所述PCR緩沖液包含TRIS.CL、氯化鉀、硫酸鎂和氯化鎂。
(7)所述PCR檢測(cè)的反應(yīng)條件為:第一階段,92-97℃預(yù)變性5-15min;第二階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度62-66℃90sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)12-18次,每循環(huán)一次,所述退火溫度降低0.5℃;第三階段,變性溫度92-97℃30sec,退火溫度53-57℃30sec,延伸溫度72℃30sec,循環(huán)24-34次;第四階段,72℃10min;第五階段,擴(kuò)增反應(yīng)結(jié)束,擴(kuò)增產(chǎn)物在4℃下保存。
(8)電泳檢測(cè)后將所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行酶純化,測(cè)序反應(yīng),上機(jī)測(cè)序;
(9)所述酶純化的反應(yīng)條件為:37℃50min,95℃5min。所述測(cè)序反應(yīng)的反應(yīng)條件為:95℃4min,95℃15S;50℃20S;60℃2min,25個(gè)循環(huán)。
(10)依據(jù)相關(guān)軟件獲得樣本的MSH3啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)。以亞硫酸鹽處理后的MSH3啟動(dòng)子序列為標(biāo)準(zhǔn)序列,通過軟件分析獲得樣本的MSH3啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)。
10例樣本的MSH3基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)結(jié)果如下表所示:
檢測(cè)樣本的MSH3基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)結(jié)果如圖3和圖4所示,圖3為S4樣本檢測(cè)結(jié)果,結(jié)果為陰性(箭頭指CG位點(diǎn))。圖4為為S1樣本檢測(cè)結(jié)果,結(jié)果為陽性(箭頭指CG位點(diǎn))。
SEQUENCE LISTING
<110> 福州艾迪康醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所有限公司
<120> MSH3基因啟動(dòng)子甲基化檢測(cè)的引物和檢測(cè)方法
<130>
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
ygtttttygt taggttttgt ygtc 24
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
acrccaaaat ccacctaatc r 21
<210> 3
<211> 198
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
tgttttttgt taggttttgt tgttgggttg ttatttttgt tttgttatgt tttgttggaa 60
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<210> 4
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<212> DNA
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