CN101532049A - 一种用于指导儿童个性化教育培养基因芯片及其检测套组和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可判断儿童性格、智商、运动、二手烟危害、近视易感性、肥胖易感性等多个相关基因之基因型的基因芯片及其套组和检测方法。它是利用PCR扩增将核酸样品中含有的靶序列标记上标记物，利用特异探针与靶序列的杂交作用，使基因芯片上该特异探针点位置上积聚标记物，从而使该点可被特异地检出。经过扫描仪观察杂交结果并对照基因芯片点阵排布图进行分析，便可获得样品的相关基因型信息。这种方法具有基因芯片的高度并行性、多样性、操作简便、结果可靠等特点；可根据该法所检测到的多个相关基因的基因型，对儿童进行因材施教，制定个性化教育培养方案，更有利地促进儿童健康成长。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断技术和检测领域，更具体地，涉及一种基因芯片，以及包括该芯片的检测儿童个性化教育培养相关基因各基因型的寡核苷酸芯片套组和方法。
背景
遗传与环境对人类身心健康发展的作用探讨一直是医学遗传学研究的焦点。通过比较同卵双生和异卵双生孪生子的研究表明，人体的生长发育以及大脑各部分功能的发展与完善受到遗传因素和环境因素的影响和制约，其中大约40-50％受遗传因素的影响。由于遗传因素目前人们无法掌控，而环境因素却是人们可以创造和调节，因此可根据儿童本身的遗传因素，为其创设量身定做的外部环境(包括自然和社会环境)，强化优势天赋，消除潜在的不良人格，因材施教，进行个性化教育培养。
发明内容
1.发明目的：
本发明的目的在于通过“儿童教育培养基因芯片”对被检测儿童进行基因芯片检测，分析儿童的性格、智商、运动、二手烟危害、近视易感性、肥胖易感性等相关的易感基因，从而使家长能及时了解孩子的基因信息，预测儿童最初的性格和天赋，根据儿童所具有的遗传特性，创造合适的生活环境，制定针对性的教育计划，制定合理的个性化培养方案，充分发挥儿童的优势天赋，取长补短，因材施教，培养儿童健康成长。本基因芯片，包括片基，多个检测区域的微阵列排列的核苷酸片段，连接于片基之上。所述核苷酸片段，为一组长度在11-2000个碱基的人工编码寡核苷酸序列，每个序列由支持片段和特异片断组成。支持片段为胸腺嘧啶的重复序列(poly T)，长度为5-30个碱基，位于序列的5’端。特异片段为至少包括序列号为SEQ ID NO.1至36的核苷酸序列或具有与上述序列85％以上同源的连续核苷酸序列的人工编码序列，或者是具有上述特征的PCR产物，该特异片段的5’端的第一个碱基与上述支持片段的3’端的最后一个碱基相连。多个检测区域为12个或少于12个包含相同探针排列、但彼此独立的检测区，每个检测区里排列了15～100个探针点，探针点直径不大于5mm。所述的片基包括玻璃、硅芯片、陶瓷材料、金属、聚二氟乙烯膜或醋酸纤维膜等材料。
同时，本发明还提供了一种检测儿童个性化教育培养相关基因的基因型的套组。该套组包括(a)上述检测儿童个性化教育培养相关基因的基因型的芯片；(b)PCR扩增液(c)特异性引物，为一组部分序列的5′端带有标记物修饰的寡核苷酸片段(d)杂交溶液，所述及的特异性引物至少包括序列号为SEQ IDNO.37至72的核苷酸序列或具有与上述序列85％以上同源的连续核苷酸序列的人工编码序列，或者是具有上述特征的PCR产物。所述的标记物为荧光基团或其它化学发光基团。
本发明的检测内容包括：通过检测性格的相关基因，可以对儿童最初的性格进行基本的评估，针对孩子的性格弱点进行反向培养，通过改变家庭环境和制定针对性的培养方案来改变遗传性格，对孩子的先天弱点进行正确的指导、教育；通过检测智商的相关基因，可以对儿童的智商进行基本的评估，根据儿童先天智商，进行针对性的后天学习和早期教育，对智力的开发和发展都很重要；通过检测运动的相关基因，可以对儿童是否具有此方面体育运动天赋进行基本的评估；通过检测二手烟危害的相关基因，对儿童是否要远离二手烟以及将来是否适合吸烟可以进行基本评估，如果孩子是代谢酶基因缺陷者，解毒能力差，那么二手烟对其成长发育就会造成比较大的危害；通过检测近视的相关基因，可以对儿童将来是否会有近视的倾向进行基本评估，携带易感基因的儿童患近视的风险性大大增加，因此在日常生活中需要加强注意预防；通过检测中、重度肥胖的相关基因，可以对儿童将来是否会有肥胖倾向进行基本评估，中、重度的肥胖与遗传因素关系紧密，携带肥胖易感基因的儿童需要控制饮食和增加活动量，避免形成中重度肥胖。
2.技术方案：
本发明主要提供了一种基因芯片，一种由多种特异性片段连接于片基上所得的具有多个检测区域的芯片，以及一套含有多条特异性扩增引物的PCR扩增体系和杂交液体系所组成的检测套组，同时提供了该套组的检测流程。所涉及的这些特异性核苷酸序列详细列于下表(序列编号与序列表中的序列鉴别号一一对应)。特别的，本发明所提供的特异性核苷酸序列包括下表中的序列以及具有与下表中的序列85％以上同源的连续核苷酸序列的所有人工编码序列或PCR产物。
表一.核苷酸序列总表
| SEQ ID NO. | 序列 | 长度 |
| 1 | atgagtgatc gggcagc | 17 |
| 2 | atgagtggtc gggcagc | 17 |
| 3 | gtaatatagt ggaaatg | 17 |
| 4 | gtaatattgt ggaaatg | 17 |
| 5 | cttgtacatc cagcaga | 17 |
| 6 | cttgtacgtc cagcaga | 17 |
| 7 | tgatgcacga gaataggc | 18 |
| 8 | tgatgcatga gaataggc | 18 |
| 9 | gcttctgaat ctacaat | 17 |
| 10 | gcttctgatt ctacaat | 17 |
| 11 | tcgctggcat gaaggac | 17 |
| 12 | tcgctggcgt gaaggac | 17 |
| 13 | acgcgcgccc ttttctg | 17 |
| 14 | acgcgcgctc ttttctg | 17 |
| 15 | attagaatat gtcaagt | 17 |
| 16 | attataatat gtcaagt | 17 |
| 17 | tgatattgca ggcgtta | 17 |
| 18 | tgatatttca ggcgtta | 17 |
| 19 | cgaacacatg atagaag | 17 |
| 20 | cgaacacgtg atagaag | 17 |
| 21 | tcctgcccgc tcatcga | 17 |
| 22 | tcctgccccc tcatcga | 17 |
| 23 | agaagaggca gactcag | 17 |
| 24 | agaagaggga gactcag | 17 |
| 25 | ttcagcggct tccaatg | 17 |
| 26 | ttcagcgtct tccaatg | 17 |
| 27 | tggagggcgc gcacgag | 17 |
| 28 | tggagggtgc gcacgag | 17 |
| 29 | ggcatacact aaagtga | 17 |
| 30 | ggcatacact gaagtga | 17 |
| 31 | gcaaatacat ctccctc | 17 |
| 32 | gcaaatacgt ctccctc | 17 |
| 33 | actgaaccct ggggtgc | 17 |
| 34 | actgagccct ggggtgc | 17 |
| 35 | aagcagcaga cgaaata | 17 |
| 36 | aagcagcaga tgaaata | 17 |
| 37 | tctgccactt actagctatg tgact | 25 |
| 38 | tgacaccgca aaggggaatt gt | 22 |
| 39 | caattacatg tcttctctgt cactgga | 27 |
| 40 | gatgtatgat gaatgctttt gtaggtg | 27 |
| 41 | aggtgccaac ggagattcaa ga | 22 |
| 42 | cttactgagt cttcagtcca aacatgc | 27 |
| 43 | caccagtgaa ttagttagag caccg | 25 |
| 44 | agtggctaag atacttgtgc aagta | 25 |
| 45 | tgccattgca ctttatagtc tgattac | 27 |
| 46 | taaggacaca tgagaacaac aacaac | 26 |
| 47 | agatcgtgga cgccgtgatt c | 21 |
| 48 | ctggtgccac cttggcagtt ta | 22 |
| 49 | acctctgttt ccaaattttt ccagcg | 26 |
| 50 | agcgccttag acactgggat ga | 22 |
| 51 | ccatataact ctgcatagag gcatca | 26 |
| 52 | gatcagcact gctgaatgct taaac | 25 |
| 53 | gcagattcac attgacaatg tggatc | 26 |
| 54 | tgaagttgcc gtgtcactca taact | 25 |
| 55 | tctgtcttgt ttctgctttc tcccta | 26 |
| 56 | aggcacttga ctactgagca tcac | 24 |
| 57 | caattgggcc cttccagaca c | 21 |
| 58 | caaatgcttc acagtcctga tctca | 25 |
| 59 | gcatagaaag cagtttagga aatagga | 27 |
| 60 | ccacttcaga cacccagcat | 20 |
| 61 | gccttggttg acctaccttg atct | 24 |
| 62 | atggtggcct tatgactgat gtgat | 25 |
| 63 | tcagctgtcc gcccagtttc | 20 |
| 64 | tagtccacct ggtatctggc aaaac | 25 |
| 65 | tcgtttcaaa ttacagggtc aactgc | 26 |
| 66 | tgaacttcca gcaggccctg a | 21 |
| 67 | atccttccac gcacatcctc ttc | 23 |
| 68 | gctggttgat gtcccaggca ata | 23 |
| 69 | acttgggagg ttcaagctgc ttc | 23 |
| 70 | tggaatgcga tggcatgatc tca | 23 |
| 71 | cagccaacta ctatgggggt agaag | 25 |
| 72 | cagtgtggcc ctatatttgg agct | 24 |
上表所列的各序列的用途在于：
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因SNAP-25编号为rs363050的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.1-2。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因CHRM2编号为rs324650的A/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.3-4。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因CHRM2编号为rs2350780的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.5-6。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因CHRM2编号为rs2061174的C/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.7-8。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因CHRM2编号为rs8191992的A/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.9-10。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因COMT编号为rs4680的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.11-12。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因NET编号为rs2242446的C/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.13-14。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因TPH2编号为rs4570625的G/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.15-16。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因TPH2编号为rs4341581的G/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.17-18。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因BDNF编号为rs6265的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.19-20。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因ABCG1编号为rs225374的G/C基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.21-22。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因ABCG1编号为rs914189的C/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.23-24。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因MAOA编号为rs6323的G/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.25-26。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因D4DR编号为rs1800955的C/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.27-28。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因ALDH2编号为rs671的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.29-30。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因GSTP编号为rs1695的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.31-32。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因MYOC编号为rs2421853的A/G基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.33-34。
用于特异性检测儿童个性化教育培养相关基因MYOC编号为rs235858的C/T基因型的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.35-36。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因SNAP-25编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.37-38。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因CHRM2编码区分别对应于rs324650、rs2350780，rs2061174，rs8191992四个多态性特异区段DNA的寡核苷酸，列于SEQ ID NO.39-46。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因COMT编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.47-48
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因NET编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.49-50。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因TPH2编码区分别对应于rs4570625和rs4341581两个多态性特异区段DNA的寡核苷酸，列于SEQ ID NO.51-54。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因BDNF编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.55-56。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因ABCG1编码区分别对应于rs225374和rs9141892两个多态性特异区段DNA的寡核苷酸，列于SEQ ID NO.57-60。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因MAOA编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.61-62。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因D4DR编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.63-64。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因ALDH2编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.65-66。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因GSTP编码区特异区段DNA的寡聚核苷酸，列于SEQ ID NO.67-68。
用于扩增特异性检测儿童个性化教育培养相关基因MYOC编码区分别对应于rs2421853和rs235858两个多态性特异区段DNA的寡核苷酸，列于SEQ ID NO.69-72。
本发明可通过以下技术方案来加以实现：经过对儿童口腔粘膜或静脉血的抽提处理从样品中提取出人的基因组核酸，然后经过PCR扩增，使得靶序列带上标记物；然后以此靶序列去结合芯片中的特异探针，并最终被固定在芯片检测区的相应探针捕获；然后用扫描仪对检测点阵进行观察并对照芯片的探针排布图，确定该靶序列的特性。
本方法检测过程可按如下步骤进行：
(1)芯片制备是将合成的儿童个性化教育培养相关基因的特异性探针按照一定的区域排布顺序点制到基片上，封闭后干燥备用。上述的探针排布不要求对探针序列的认识，具体位置排布也与探针序列无关。
(2)样品制备是选用去杂质溶液、裂解液等溶液对样品进行处理，使组织细胞裂解，释放其内含的核酸，作为下续扩增步骤的模板。
(3)PCR扩增是选用特异性的引物对裂解所得的核酸中的SNAP-25、CHRM2、COMT、NET、TPH2、BDNF、ABCG1、MAOA、D4DR、ALDH2、GSTP、MYOC等基因片断进行扩增，该扩增体系中的引物或4种脱氧核苷三磷酸中的一种(或几种)带有标记物，因此扩增反应完成后产物也带上标记物。
(4)杂交过程是将扩增产物与杂交混合液按一定比例混合后加到点制好的芯片检测区上，用杂交盒形成一个密封的杂交环境，并将之置于一定温度下孵育一定时间，杂交过程中，扩增产物被检测区里特定位置上的探针捕获，并最终堆积在该特定位置上。
(5)扫描仪检测该点阵，对照探针点阵排布图，当某基因型的特异探针点的位置上显示有标记物的堆积现象(可表现为荧光信号等)，则可判断样品为该基因型，并由此获取与儿童的性格、智商、运动、二手烟危害、近视易感性、肥胖易感性等相关的个体基因型信息。
3.优点及效果：
基因芯片是90年代中期发展起来的一项前沿生物技术，它融合了生命科学、化学、微电子技术、计算机科学、统计学和生命信息学等多种学科的最新技术，具有高度并行性、多样性、微型化和自动化这四大特点，同时，它还具有操作简便、信息综合处理能力强、结果可靠和仪器配套齐全等优势，因而备受青睐。
本方法通过在特异扩增产物上标记标记物，并使之积聚在相应特异探针点的位置上，形成可通过扫描仪观察的检测点阵。通过利用该检测点阵对被检测儿童进行基因芯片检测，针对儿童的性格、智商、运动、二手烟危害、近视易感性、肥胖易感性等多个相关基因的基因型特征进行因材施教，制定个性化教育培养方案，更有利地促进儿童健康成长。
具体实施实例
下文将以一例儿童个性化教育培养基因芯片的检测实例为例说明本发明的具体实施方案。然而，下述实施例仅仅是本发明的一个个例，因此，本发明不仅限于下述实施例。
1.设计特异性探针和引物
从Genbank等数据库获得可靠的儿童个性化教育培养相关基因SNAP-25、CHRM2、COMT、NET、TPH2、BDNF、ABCG1、MAOA、D4DR、ALDH2、GSTP、MYOC等序列，并对这些序列进行BLAST分析，获得同源序列。利用生物信息学软件，根据以上各个儿童个性化教育培养相关基因的同源序列，设计探针；同样利用生物信息学软件，按同样的方法设计引物。
2.合成探针和引物
按照表1列出的序列合成。上游引物的5′端带有Cye5荧光素标记，探针的5′端加氨基修饰。
3.制备芯片
根据探针杂交动力学要求及点样仪操作说明设计探针点阵排布图，并根据该排布图设定点样程序。用50％的二甲亚砜(DMSO)将合成的探针溶解，浓度为10μmol/L。使用点样仪按预先设定好的程序进行点样。按照不同要求从十几点到一百点，点的大小为100-1000微米，点间距根据点的数量确定。点好的芯片于室温晾干，然后以封闭液封闭玻片，洗涤后离心甩干备用。
4.处理样品
用口腔拭子刮取儿童的口腔粘膜，并将该拭子投入缓冲液中，煮沸，提取基因组DNA。如需长期保存，应置-20℃冰箱中。
5.PCR扩增
在反应管中加入上步提取所得DNA和扩增反应混合物，反应混合物包括Taq酶、上游带有荧光素Cye5标记的引物对、足量的dNTP、适量的镁离子等。扩增条件如下：94℃预变性10分钟；94℃变性30秒，52℃退火30秒，72℃延伸1分钟，循环30次；最后72℃延伸7分钟
6.杂交
把步骤3制备的芯片置于杂交盒中，并覆盖上盖片，吸取13μL步骤5的扩增产物，通过盖片上的进样口进样至芯片的特定检测区域中，盖上杂交盒盖，并用铁扣将杂交盒密封，然后将整个杂交盒置于45℃水浴锅中保温2小时。
保温结束后，将杂交盒水平取出，打开铁扣取出芯片，先于洗液中轻涮数下，再于蒸馏水中轻涮数下，取出芯片并离心甩干。
7.检测
杂交信号通过激光扫描仪进行检测，获得的图像用分析软件分析每个基因探针位点的杂交信号的强弱，从而确定样品中各个性化教育培养相关的基因的基因型。
序列表
<110>上海芯超生物科技有限公司
<120>一种用于指导儿童个性化教育培养基因芯片及其检测套组和方法
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Claims (13)
1、一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，包括片基，多个检测区域的微阵列排列的核苷酸片段，连接于片基之上，其特征在于所述核苷酸片段，为一组长度在11-2000个碱基的人工编码寡核苷酸序列，每个序列由支持片段和特异片断组成。
2根据权利要求1所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及的支持片段为胸腺嘧啶的重复序列(poly T)，长度为5-30个碱基，其5’端与片基连接。
3、根据权利要求1所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及的特异片段至少包括序列号为SEQ ID NO.1至36的核苷酸序列或具有与上述序列85％以上同源的连续核苷酸序列的人工编码序列，或者是具有上述特征的PCR产物，该特异片段的5’端的第一个碱基与权利要求2所述的支持片段的3’端的最后一个碱基相连。
4、根据权利要求1所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及的片基包括玻璃、硅芯片、陶瓷材料、金属、聚二氟乙烯膜或醋酸纤维膜等材料。
5、根据权利要求1所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及的片基是经过表面修饰的，修饰的手段包括醛基修饰、氨基修饰、特殊标记物表面包被等化学及生物学表面处理。
6、根据权利要求1或2所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及核苷酸片段的5′端可带有氨基修饰。
7、根据权利要求1所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片，其特征在于所述及的多个检测区域的微阵列，是12个或少于12个包含相同探针排列、但彼此独立的检测区，每个检测区里排列了15～100个探针点，探针点直径不大于5mm。
8、一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的套组，其特征在于包括：
(a)权利要求1—7中任一项所述的检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片；
(b)PCR扩增液
(c)特异性引物，为一组部分序列的5′端带有标记物修饰的寡核苷酸片段；
(d)杂交溶液。
9、根据权利要求8所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的套组，其特征在于所述及的特异性引物至少包括序列号为SEQ ID NO.37至72的核苷酸序列或具有与上述序列85％以上同源的连续核苷酸序列的人工编码序列，或者是具有上述特征的PCR产物。
10、根据权利要求8所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的套组，其特征在于所述及的标记物为荧光基团或其它化学发光基团。
11、一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的方法，包括：
(a)提供权利要求9、10所述的引物和PCR扩增液与待测样品进行以下反应，94℃预变性10分钟；94℃变性30秒，52℃退火30秒，72℃延伸1分钟，循环30次；最后72℃延伸7分钟。
(b)提供权利要求1-7任一项所述的检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的基因芯片与(a)项反应产物杂交，杂交温度为45℃；
(c)用扫描仪扫描芯片。
12、根据权利要求11所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的方法，其特征在于所述及的待测样品提纯于儿童的口腔粘膜或者静脉血。
13、根据权利要求11所述的一种检测儿童个性化教育培养相关基因的各种基因型的方法，其特征在于该法可运用于与儿童的性格、智商、运动、二手烟危害、近视易感性、肥胖易感性等相关的个体基因型的辅助判断。
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| CN108018351A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-05-11 | 谢向阳 | 一种与摄入高脂食物所致代谢疾病相关的生物标志物及其应用 |
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2008
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Effective date of registration: 20101214 Address after: Pudong city Shanghai 201203 libing Road No. 151 Applicant after: Shanghai Outdo Biotech Co., Ltd. Address before: 201203, room 8, building 200, 402 Newton Road, Zhangjiang hi tech park, Shanghai, Pudong Applicant before: Shanghai Miraculous Gene Chip Technology Development Co., Ltd. |
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