CN102304565B

CN102304565B - 一种hfe基因多态性检测特异性引物和液相芯片

Info

Publication number: CN102304565B
Application number: CN201110110664.XA
Authority: CN
Inventors: 许嘉森; 甘丹翠; 庄少娴
Original assignee: Surexam Bio Tech Co Ltd
Current assignee: Surexam Bio Tech Co Ltd
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102304565A

Abstract

本发明公开了一种HFE基因多态性检测特异性引物和液相芯片，该液相芯片主要包括有：由5’端的tag序列和3’端的特异性引物组成的ASPE引物，所述特异性引物序列选自：针对G83A的SEQ ID NO.5及SEQ ID NO.6、针对G100C的SEQ ID NO.7及SEQ ID NO.8中的一对以上；分别包被有特异的anti-tag序列的微球；扩增引物。所述的HFE基因多态性检测液相芯片具有非常好的信号-噪声比，并且所设计的探针以及anti-tag序列之间基本上不存在交叉反应，tag标签序列、anti-tag标签序列的选取以及tag标签序列与具体ASPE引物的结合，能够避免交叉反应，实现多个多态性位点的并行检测。

Description

一种HFE基因多态性检测特异性引物和液相芯片

技术领域

本发明属于分子生物学领域，涉及医学和生物技术，具体的是涉及一种HFE基因多态性检测特异性引物和液相芯片。

背景技术

遗传性血色素沉着症（hereditary hemochromatosis，HH）是一种由于HFE基因突变造成的铁负荷过量，是人体先天性对铁代谢的破坏。HFE分子通过与转铁蛋白受体反应影响转铁蛋白与转铁蛋白受体间的相互作用,从而调节体内铁平衡。遗传性血铁沉着症因HFE基因发生突变，将导致HFE蛋白异常，无法调控吸收铁的蛋白。患者消化道吸收铁质的调控机制失调，蓄积于肝脏，心脏，胰脏，关节等器官，而出现组织病变，大量吸收铁质，造成体内铁质无法代谢而累积，逐步损伤身体组织。

血色沉着症基因HFE定位于第6条染色体长臂，编码343个氨基酸大小的一种膜蛋白。HFE基因的突变将使HFE分子不能被微球蛋白转运到细胞表面，从而失去对转铁蛋白和转铁蛋白受体作用的调节功能，因此，HFE基因突变会增加铁的存储，并提高患HH的风险。

本发明目标检测的HFE基因突变位点，如下表所示：

序号	HFE位点突变的内容	简写
			1	SEQ ID NO.17的第83位核苷酸，发生G→A突变	G83A
2	SEQ ID NO.18的第100位核苷酸，发生G→C突变	G100C

目前，对HFE基因多态性进行检测、分析的方法很多，如：直接测序法、荧光定量PCR、PCR-RFLP分析法等等，其中最常用的方法有荧光定量PCR和PCR-RFLP分析法。荧光定量PCR具有操作简便、结果快捷、量化等优点，但是，该技术存在样品易污染，易发生交叉反应，假阳性率高的缺点；而PCR-RFLP法是基于基因突变造成的限制性内切酶识别位点的改变，如位点丢失或产生新位点，通过PCR扩增某一特定片段，再用限制性内切酶酶切扩增产物，电泳观察片段的大小，这种方法用于检测酶切位点改变的基因突变，可直接判断基因型，但该法不能用于没有产生新酶切位点的基因突变检测。再次，以上这些方法都存在着检测通量的局限性，每次只能检测一种突变类型，不能满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的之一是提供HFE基因多态性检测液相芯片，该液相芯片可用于检测HFE基因两种常见基因型G83A和G100C的野生型和突变型。

实现上述目的的技术方案如下：

一种HFE基因多态性检测液相芯片，主要包括有：

A.针对HFE基因的不同多态性位点分别设计的野生型和突变型特异性ASPE引物，每种ASPE引物由5’端的tag序列和3’端的针对目的基因多态性位点的特异性引物序列组成，所述特异性引物序列选自：针对G83A的SEQ ID NO.5及SEQ ID NO.6、针对G100C的SEQ ID NO.7及SEQ ID NO.8中的一对以上；所述tag序列选自SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.4中的序列；

B.分别包被有特异的anti-tag序列的、具有不同颜色编码微球，所述anti-tag序列选自SEQID NO.9～SEQ ID NO.12中的序列，且所述anti-tag序列能相应地与A中所选tag序列互补配对，所述anti-tag序列与微球连接中间还设有间隔臂序列；

C.用于扩增具有G83A和G100C中的一个以上多态性位点的HFE基因的目标序列引物。

优选地，所述扩增引物为：针对G83A的SEQ ID NO.13及SEQ ID NO.14、和/或针对G100C的SEQ ID NO.15及SEQ ID NO.16。

优选地，所述ASPE引物为：针对G83A的由SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.5组成的序列及由SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.6组成的序列、针对G100C的由SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.7组成的序列及由SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.8组成的序列中的一对以上。

本发明的另一目的是提供一种用于HFE基因多态性检测的特异性引物。

实现上述目的的技术方案如下：

一种用于HFE基因多态性检测的特异性引物，选自：针对G83A的SEQ ID NO.5及SEQ IDNO.6、针对G100C的SEQ ID NO.7及SEQ ID NO.8中的一对以上。

本发明的主要优点在于：

1.本发明所提供的检测液相芯片的检测结果与测序法的吻合率高达100％。且检测所需要的时间远远低于常用的测序技术，特别符合实际应用需要。由于在非常大量的特异性引物中，经过大量试验，反应验证，得到最优组合的液相芯片系统。所制备的HFE基因多态性检测液相芯片具有非常好的信号-噪声比，并且所设计的探针以及anti-tag序列之间基本上不存在交叉反应，tag标签序列、anti-tag标签序列的选取以及tag标签序列与具体ASPE引物的结合，能够避免交叉反应，实现多个SNP位点的并行检测。

2.本发明通过发明人长期积累的设计经验和大量的实验操作，从众多的特异性引物中选取了最优的组合。本发明设计的ASPE引物特异性引物能够灵敏特异地识别目标检测的突变位点，准确区分各种型别的基因型；在同一个反应体系中，不同的特异性引物之间、特异性引物与非目标检测的PCR扩增产物之间基本上不存在交叉反应，检测特异性好，交叉反应率低于3％；除了能够检测单个位点突变情况，也能够同时并行检测多个突变位点的多态性情况，检测效果一致。

3.本发明的检测方法步骤简单，两种多态性位点检测可通过一步多重PCR即可完成两个含有SNP位点的目标序列的扩增，避免了反复多次PCR等复杂操作过程中存在的诸多不确定因素，因而可大大提高检测准确率，体现了精确的同时定性、定量分析特征。

4本发明不仅克服了传统固相芯片敏感性不高，检测结果的可重复性差的缺陷，同时对现有的液相芯片技术进行改进，使得所制备微球能适用于不同的检测项目，具有很强的拓展性。检测的荧光信号值大大提高，从而使得检测的灵敏度进一步得到提高，信噪比增强，检测结果更加准确可靠。

具体实施方式

实施例1HFE基因多态性检测液相芯片，主要包括有：

一、ASPE引物

针对HFE基因的两种常见基因型G83A和G100C的野生型和突变型，分别设计特异性引物序列。其中，ASPE引物由“Tag序列+特异性引物序列”组成。ASPE引物序列如下表所示：

表1HFE基因的ASPE引物序列（Tag序列+特异性引物序列）

每条ASPE引物包括两个部分，5’端为针对相应微球上anti-tag序列的特异性tag序列，3’端为突变型或野生型特异的引物片段（如上述表1所示）。所有ASPE引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。合成后的每条引物分别用10mmol/L Tris Buffer配制成100pmol/mL的贮存液。

二、anti-tag序列包被的微球

根据所设计的ASPE特异性引物片段，选择tag序列，最大限度地减少各微球的anti-tag序列之间以及tag与ASPE特异性引物片段可能形成的二级结构，选择的4种微球编号与微球上相应的anti-tag序列如表2所示：

表2微球编号与微球上相应的anti-tag序列

选择的4种微球购自美国Luminex公司，将anti-tag序列包被于微球上。anti-tag序列与微球之间连接有5－10个T的间隔臂序列，即在每个anti-tag序列前加上一段5－10个T的间隔臂序列，anti-tag序列由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。将合成的anti-tag序列用灭菌ddH₂O配成100nmol/ml的贮存液。所述间隔臂为用于将anti-tag与微球表面间隔开来或是将anti-tag置于亲水性环境中的序列。通过在anti-tag序列与微球之间设置适当长度的间隔臂序列，可减少空间位阻，提高杂交反应的效率以及杂交反应的特异性。常见的间隔臂序列包括多聚dT，即poly（dT），寡聚四聚乙二醇以及（CH2）n间隔臂（n≥3），如（CH2）12、（CH2）18等。另外，如果存在poly（dA）干扰，还可以用poly（TTG）作为间隔臂。本发明间隔臂优选为5－10个T，微球包被的过程如下：

分别取5×10⁶个上述编号的羧基化的微球（购自Luminex公司）悬浮于50ul0.1mol/L的MES溶液中（pH4.5），加入10ul合成的anti-tag分子（100nmol/ml）。配制10ng/ml的EDC（N-（3-Dimethylaminopropyl-N-ethylcarbodiimide）（购自Pierce Chemical公司）工作液。往微球悬液中加入2.5ul的EDC工作液，恒温孵育30分钟，再加入2.5ul的EDC工作液，再恒温孵育30分钟。反应结束后，用0.02％的Tween-20洗涤一次，再用0.1％的SDS液洗涤一次。将洗涤后的包被有anti-tag序列的微球重悬于100ul的Tris-EDTA溶液[10mmol/L Tris（pH8.0）]，1mmol/LEDTA中，2-8℃避光保存。

三、扩增出含有突变位点的目标序列的引物

针对HFE基因的两种常见基因型G83A和G100C，设计扩增引物对（见表3），分别扩增出两条含有多态性位点的目标序列。

表3扩增出具有多态性位点的目标序列的引物

所有引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。合成后的每条引物分别用10mmol/L Tris Buffer配制成100pmol/mL的贮存液。

实施例2运用HFE基因检测液相芯片对样本的检测

所述各种溶液的配方如下：

50mM的MES缓冲液（pH5.0）配方（250ml）：

2×Tm杂交缓冲液

试剂	来源	终浓度	每250ml的用量
				1MTris-HCl，pH8.0	SigmaT3038	0.2M	50ml
5MNaCl	Sigma S5150	0.4M	20ml
				Triton X-100	Sigma T8787	0.16％	0.4ml

过滤后贮存于4℃。

ExoSAP-IT试剂盒购自美国USB公司。

生物素标记的dCTP购自上海生工生物工程技术服务有限公司。

一、样本的DNA提取：

参照《分子克隆》关于DNA提取的相关方法，得到待检测的DNA。

二、待测样品的PCR扩增

设计两对引物，多重PCR一步扩增出分别含有HFE基因的两种常见基因型G83A和G100C共两条的目标序列，产物大小分别为246bp和328bp，引物序列（SEQ ID NO.13-16）见上述表3所示。

首先配制多重PCR引物工作液：分别各取SEQ ID NO.13-16的引物贮存液100ul于1.5ml微量离心管中，混合均匀即为多重PCR引物工作液。多重PCR反应体系如下：

PCR扩增程序为：95℃3min；94℃30s，56℃30s，72℃40s，30个循环；72℃10min；4℃保存备用。

三、PCR产物的酶切处理

1.取7.5ul PCR反应后的产物，加入1ul10×SAP缓冲液、1ul SAP酶和0.5ul Exo-I酶；

2.37℃孵育15min，80℃孵育15min，灭活多余的酶。酶切处理后的产物直接用于后续的ASPE引物延伸反应。

四、位点特异的引物延伸反应（ASPE）

利用上述设计的ASPE引物进行引物延伸反应，在反应过程中掺入生物素标记的dCTP，从而使反应后的产物带上多个的生物素标记。

首先配制混合的ASPE引物工作液：分别取待检测基因相应的野生型和突变型ASPE引物贮存液10ul于1.5ml微量离心管中，加入10mmol/L Tris Buffer补至200ul，混合均匀即为ASPE混合引物工作液。ASPE反应的体系如下：

反应程序为：96℃2min；94℃30s，54℃1min，72℃2min，30个循环；4℃保存备用。

五、杂交反应

1.根据设计的ASPE引物，每组选择相应的4种微球（每种微球浓度均为2.5×10⁵个/ml）；

2.分别取1ul每种编号的微球于1.5ml的微量离心管中；

3.微球于≥10000g离心1-2min；

4.弃去上清，微球重悬于100ul的2×Tm杂交缓冲液中，涡旋混匀；

5.取25ul上述微球悬液于96孔滤板相应的孔中，对照孔加25ul的ddH₂O；

6.取5-25ul的ASPE反应液于相应的孔中，用ddH₂O补足至50ul；

7.用锡箔纸包住96孔板以避光，95℃60s，37℃15min孵育杂交；

8.杂交后的微球于≥3000g离心2－5min；

9.去上清，将微球重悬于75ul的1×Tm杂交缓冲液中；

10.微球于≥3000g离心2－5min；

11.将微球重悬于75ul的1×Tm杂交缓冲液中，加入15ul浓度为10ug/ml的链霉亲和素-藻红蛋白（SA-PE）；

12.37℃孵育15min，于Luminex仪器上检测。

六、结果检测与数据分析

反应后产物通过Luminex系列分析仪器检测。检测结果如表4、表5和表6所示。

对荧光值（MFI）和数据处理有以下要求：

1.每个位点需至少有一个等位基因MFI大于300而且大于10×PCR阴性对照MFI；

2.NET MFI=样品MFI－PCR阴性对照MFI（NET MFI小于0的以0表示）；

3.满足以上两个条件的数据，按下列公式计算突变比值：

突变比值＝突变型NET MFI÷（突变型NET MFI＋野生型NET MFI）

4.根据经验对每个检测位点的突变比值确定阈值（cut-off值），以划分野生型纯合子、杂合子和突变型纯合子。

使用本方法检测20份样本的HFE基因多态性位点，实验数据符合上述要求，因此可计算得它们的突变比值。阈值（cut-off值）的设置如下：突变比值范围在0%-20%视为野生型纯合子；30%-70%视为杂合子；80%-100%视为变异型纯合子。以测序法检测与液相芯片结果作对照，计算本发明所提供的分型方法检测结果的吻合率。本方法检测20份样本的HFE基因型检测结果与测序结果吻合率达到100％。可见本发明所提供的HFE基因多态性检测液相芯片能够准确地检测出HFE基因多态性位点类型，且结果稳定可靠。

表4样本检测结果（MFI）

表5样本HFE基因突变比值（%）

表6样本HFE基因突变类型分析结果

样本号	液相芯片检测结果	测序结果
			1	野生型	野生型

2	野生型	野生型
			3	野生型	野生型
4	野生型	野生型
			5	野生型	野生型
6	野生型	野生型
			7	野生型	野生型
8	野生型	野生型
			9	83AA	83AA
10	野生型	野生型
			11	野生型	野生型
12	野生型	野生型
			13	83GA	83GA
14	野生型	野生型
			15	野生型	野生型
16	100CC	100CC
			17	野生型	野生型
18	野生型	野生型
			19	野生型	野生型
20	野生型	野生型

实施例3不同的ASPE引物的液相芯片对HFE基因多态性位点的检测

一、液相芯片制备的设计（Tag序列及Anti-Tag序列的选择）

以HFE基因G83A位点突变检测液相芯片为例，分别针对G83A的野生型和突变型设计ASPE引物3’端的特异性引物序列，而ASPE引物5’端的Tag序列则选自SEQ ID NO.1-SEQ IDNO.4，相应的，包被于微球上的与对应tag序列互补配对的anti-tag序列选自SEQ ID NO.9-SEQ ID NO.12。具体设计如下表（表7）所示。ASPE引物的合成、anti-tag序列包被微球、扩增引物、检测方法等如实施例1和实施例2所述。

表7液相芯片制备的设计

二、样品检测

采用上述设计制备的液相芯片，按实施例2所述检测过程和方法对样品21-40进行检测，检测结果如下：

表8样本检测结果与基因多态性分析

其它针对不同的突变位点的液相芯片，ASPE引物运用不同的Tag序列，其结果依然稳定可靠，具体数据省略。而ASPE引物选用实施例1中tag序列与特异性引物序列搭配时，效果更佳（信噪比更好），参见本实施例试验组1。其它不同tag序列与特异性引物序列搭配，与实施例2和本实施例的结果相同，具体数据省略。

实施例4HFE基因多态性检测特异性引物序列的选择

一、液相芯片制备的设计（野生型和突变型特异性引物序列的选择）

以HFE基因G100C位点突变检测液相芯片为例，分别针对G100C的野生型和突变型设计ASPE引物3’端的特异性引物序列，包括本发明实施例1中优选的特异性引物序列和两条备选的特异性引物序列，如表9所示。其中，

内碱基为多态性位点。

表9特异性引物序列

以HFE基因G100C位点突变检测液相芯片为例，分别针对G100C的野生型和突变型设计ASPE引物3’端的特异性引物序列，而ASPE引物5’端的Tag序列则固定为实施例1中的最佳效果序列，并选用与之相对应的anti-tag序列，具体设计如下表（表10）所示。ASPE引物的合成、anti-tag序列包被微球、扩增引物、检测方法等如实施例1和实施例2所述。

表10液相芯片制备的设计之二

二、样品检测

采用上述设计制备的液相芯片，按实施例2所述检测过程和方法对样品41-60进行检测，检测结果如下：

表11样本检测结果与基因多态性分析

其它针对不同的突变位点的液相芯片，ASPE引物运用不同的特异性引物序列，其结果依然稳定可靠，具体数据省略。而ASPE引物选用实施例1中特异性引物序列与tag序列搭配时，效果更佳（信噪比更好），参见本实施例试验组7。其它不同特异性引物序列与tag序列搭配，与实施例2和本实施例的结果相同，具体数据省略。

以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims

1.一种HFE基因多态性检测液相芯片，其特征在于，主要包括有：

C.用于扩增具有G83A和G100C中的一个以上多态性位点的HFE基因的目标序列引物，所述扩增引物为：针对G83A的SEQ ID NO.13及SEQ ID NO.14、和/或针对G100C的SEQ ID NO.15及SEQ ID NO.16。

2.根据权利要求1所述的HFE基因多态性检测液相芯片，其特征在于，所述ASPE引物选自：针对G83A的由SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.5组成的序列及由SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.6组成的序列、针对G100C的由SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.7组成的序列及由SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.8组成的序列中的一对以上。

3.根据权利要求1所述的HFE基因多态性检测液相芯片，其特征在于，

A.所述ASPE引物为：针对G83A的由SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.5组成的序列及由SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.6组成的序列、和针对G100C的由SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.7组成的序列及由SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.8组成的序列；

C.所述扩增引物为：针对G83A的SEQ ID NO.13及SEQ ID NO.14、和针对G100C的SEQ IDNO.15及SEQ ID NO.16。

4.根据权利要求1－3任一项所述的HFE基因多态性检测液相芯片，其特征在于,所述间隔臂序列为5－10个T。