CN102304581A

CN102304581A - 用于检测kras基因突变的试剂盒及其检测方法

Info

Publication number: CN102304581A
Application number: CN201110256633A
Authority: CN
Inventors: 曾庆; 邹鸿志; 吴岚晓; 张颖芬
Original assignee: HELIXGEN (GUANGZHOU) CO Ltd
Current assignee: HELIXGEN (GUANGZHOU) CO Ltd
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: CN102304581B

Abstract

本发明提供了一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的试剂盒，其包括检测反应液；以及SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对。本发明还提供一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的方法，该方法包括：(a)提取待测样品的基因组DNA；(b)对所提取的基因组DNA进行PCR扩增，其中，扩增使用SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对；以及(c)对扩增产物进行HRM分析。本发明的方法简单、高效、快速且成本低，适合临床单位应用。

Description

用于检测KRAS基因突变的试剂盒及其检测方法

技术领域

本发明涉及用于检测KRAS基因突变的试剂盒及其检测方法，更具体地说，本发明涉及一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的试剂盒及其检测方法。

背景技术

基因导向性的个体化治疗是近年来临床医学和药物研发的主要趋势。KRAS基因突变是目前较为确定的表皮生长因子受体（EGFR）靶向药物预测因素。研究表明，肿瘤患者KRAS基因突变状态与EGFR靶向药物治疗结、直肠癌、非小细胞肺癌的疗效密切相关，当患者肿瘤存在KRAS基因突变时，靶向药物疗效不佳。结、直肠癌和非小细胞肺癌患者使用EGFR靶向药物治疗前，应检测KRAS基因状态，该基因检测能为临床个体化治疗提供科学依据，避免不必要的用药和减少药物毒副作用。

目前对KRAS基因突变检测的方法主要包括：测序、单链构象多态性 (SSCP)、变性高效液相色谱 (DHPLC)、荧光定量PCR法、基因芯片、液相芯片等方法。测序法因为可以读到DNA每个碱基的变化，目前被认为是检测基因突变的金标准方法，但因为灵敏度低，检测异质性较高的临床肿瘤组织样本时假阴性率高，同时，测序步骤繁琐、耗时长，对设备和操作人员的要求较高，不易于形成标准化操作的临床诊断产品。SSCP、DHPLC、基因芯片、液相芯片等方法也因操作复杂、对设备要求高，目前仅在科研单位实验室应用。荧光定量PCR法检测基因突变是通过序列特异性探针实现的，该方法灵敏度高、特异性好，目前已有基于该方法的检测KRAS基因突变的试剂盒，但该方法需荧光标记的特异性探针，一种探针只能进行一种基因突变类型的检测，因此检测试剂成本高，操作相对复杂，目前临床上尚未大规模使用。

因此，有必要提供一种改进的方法以实现对KRAS基因突变的快速、有效且精确的检测。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于：提供一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的试剂盒，所述试剂盒包括检测反应液；以及SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对。

在本发明的一个实施方式中，所述检测反应液包含PCR缓冲液、dNTP混合液、MgCl₂、DNA聚合酶以及荧光染料。在本发明的一个实施方式中，所述试剂盒还包括突变对照标准品和野生对照标准品，所述突变对照标准品包含KRAS基因第12密码子和/或第13密码子的突变型序列，所述野生对照标准品包含野生型KRAS基因序列。在优选的实施方式中，所述试剂盒还包括所述试剂盒的使用说明书。此外，本发明所使用的PCR缓冲液、dNTP混合液、MgCl₂、DNA聚合酶以及荧光染料皆为PCR反应的常用材料，可从市场购得。另外，荧光染料可选择饱和荧光染料，例如LC Green、LC Green Plus、Eva Green或SYTO 9等。

本发明的另一目的在于：提供一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的方法，所述方法包括以下步骤：(a) 提取待测样品的基因组DNA；(b) 对所提取的基因组DNA进行PCR扩增，其中扩增使用SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对；以及 (c) 对扩增产物进行HRM分析，从而确定所述密码子12和/或密码子13是否发生突变。

在一个实施方式中，上述步骤(a)中所述待测样品为来自结肠癌、直肠癌或非小细胞肺癌的肿瘤组织或其石蜡病理切片。优选地，所述待测样品为来自结肠癌、直肠癌或非小细胞肺癌的肿瘤组织。更优选地，所述待测样品为来自结肠癌的肿瘤组织。在另一个实施方式中，优选地，所述待测样品为来自结肠癌的肿瘤组织的石蜡病理切片。

在一个实施方式中，上述步骤(a)中所述基因组DNA的浓度被调节至2-8 ng / µL。优选地，所述基因组DNA的浓度被调节至3-7 ng / µL。更优选地，所述基因组DNA的浓度被调节至4-6 ng / µL。更优选地，所述基因组DNA的浓度被调节至4 ng / µL。

在一个实施方式中，上述步骤(b)中所述PCR扩增的反应条件为：在94℃预变性3-5分钟，然后以94℃ 10-15秒、65℃ 30-45秒进行50次循环。在优选的实施方式中，所述反应条件为：在94℃预变性4-5分钟，然后以94℃ 12-15秒、65℃ 30-40秒进行50次循环。在更优选的实施方式中，所述反应条件为：在94℃预变性5分钟，然后以94℃ 15秒、65℃ 30秒进行50次循环。

在一个实施方式中，在进行步骤(c)中所述HRM分析前PCR产物经94℃ 30秒变性和40℃ 30秒复性后，在75℃到94℃收集荧光。

在优选的实施方式中，在步骤(b)中同时进行对突变对照标准品和野生对照标准品的PCR扩增，且在步骤(c)中同时进行对突变对照标准品和野生对照标准品的HRM分析。所述突变对照标准品包含KRAS基因第12密码子和/或第13密码子的突变型序列，所述野生对照标准品包含野生型KRAS基因序列。

本发明的另一目的在于：提供一种用于预测患者对表皮生长因子受体(EGFR)靶向药物治疗效果的方法，所述方法包括以下步骤：(a) 提取所述患者的肿瘤组织的样本；(b) 提取所述样本的基因组DNA；(c) 确定所述基因组DNA中KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变状态；以及(d)根据所述突变状态确定患者对表皮生长因子受体(EGFR)靶向药物治疗效果。

在本发明的实施方式中，所述EGFR靶向药物主要有两类：一类作用于受体胞内区的小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)，主要包括吉非替尼、埃罗替尼(Erlotinib)、EKB-569、PKI-166、GW-2016及CI-1033等；另一类作用于受体胞外区的单克隆抗体(MAb)，包括西妥昔单抗(cetuximab)、ABX-EGF及EMD 72000等。

本发明采用高分辨率熔解曲线（HRM）分析技术，该技术是近几年来兴起的一种用于鉴别基因序列差异的分析方法。其检测原理是运用PCR方法特异性扩增肿瘤细胞KRAS基因片段，继之用HRM法分析扩增片段的差异，在HRM分析步骤中，由于反应体系中使用了一种小分子荧光饱和染料，使突变导致的DNA分子熔解温度的微小差异都能突显出来。这种DNA分析技术以野生型基因组DNA为参照，能分辨出待检测样本中是否含有突变型基因，具有极高的灵敏度和准确性。该技术不受突变碱基位点与类型局限，无需序列特异性探针，特别适用于突变位点较集中且临床上无需区分具体突变类型的突变检测，检测突变灵敏度高于传统测序。

本发明的试剂盒方法可以检测KRAS基因外显子2密码子12和密码子13上的所有突变类型。在PCR结束后直接运行高分辨熔解，即可完成对样品突变的分析。与其它KRAS基因突变检测方法相比较，本发明方法具有其以下优点：简单：HRM无需序列特异性探针，不受碱基位点局限，同时检出已知或未知突变；全程闭管操作，避免交叉污染；易形成标准化操作的体外诊断试剂产品；高效：可检测出低至1%的突变分子，检测灵敏度和特异性高；快速：可同时分析多个样本，在60-90分钟内完成检测；成本低：无需荧光标记探针，试剂成本低，适合临床单位应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步说明。

图1为本发明的一个实施方式的样本中含有KRAS基因第12密码子GGT>GAT突变的HRM分析图。

图2为本发明的一个实施方式的样本中不含KRAS基因第12密码子GGT>GAT突变的HRM分析图。

图3为本发明的一个实施方式的样本中含有KRAS基因第13密码子GGC>GAC突变的HRM分析图。

图4为本发明的一个实施方式的样本中不含KRAS基因第13密码子GGC>GAC突变的HRM分析图。

图5为本发明的一个实施方式的样本中含有KRAS基因第12密码子GGT>TGT突变的HRM分析图。

图6为本发明的一个实施方式的样本中不含KRAS基因第12密码子GGT>TGT突变的HRM分析图。

图7为对不同突变比例的KRAS G12D（GGT>GAT）突变质粒标准品检测的HRM分析图，其显示突变检出灵敏度达1%。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和实验详细说明本发明的特征，但是，可以理解的是，说明书中的具体实施方式仅仅用于对本发明进行说明，并不能被解释为对本发明的限制。

实施例

实施例1. 临床采集的结肠癌肿瘤组织样本KRAS基因发生在密码子12的G12D（GGT>GAT）突变的检测

在本实施例中，采用本发明的方法检测结肠癌肿瘤组织样本基因发生在密码子12处是否发生突变。实验方案如下：

1. 样品处理和基因组DNA提取：接受来自临床手术切除的结肠癌肿瘤组织样品，将肿瘤组织剪碎，按照QIAamp® DNA Mini试剂盒（凯杰生物技术（上海）有限公司）说明书操作进行基因组DNA提取。将DNA浓度调整到4 ng/µL，置于-20℃保存备用。

2. 样本DNA KRAS基因的特异性扩增（罗氏诊断产品(上海)有限公司LightCycler 480实时荧光定量PCR仪）：

反应体系的配制:

成份	体积
		2×检测反应液	4.4µL
SEQ ID NO:1/2所示的引物对	各0.3µL
		步骤1制备的样本DNA或野生对照、突变对照	5µL
反应终体积	10µL

注：在样本检测时，同步设置野生对照和突变对照。

PCR条件：在94℃ 5分钟预变性，然后94℃ 15秒、65℃ 30秒，进行50次循环。

2×检测反应液组成：

2× 检测反应液组成成分	体积（ μL ）
		PCR缓冲液（10×）	1
dNTP混合液（100mM）	0.1
		MgCl₂（25mM）	0.2
DNA聚合酶（5U/μL）	0.08
		荧光染料（10×）	1
去DNA酶蒸馏水	2.02

PCR反应引物：用于特异性扩增样品中的KRAS基因。引物序列为：

5’-TGACATGTTCTAATATAGTCACATT-3’（SEQ ID No：1），和

5’-ACTCTTGCCTACGCCACC-3’（SEQ ID No：2）。

突变对照标准品和野生对照标准品：该突变型标准品包含KRAS基因第12密码子的G12D（GGT>GAT）突变型序列，该野生型标准品包含野生型KRAS基因序列。

3. 将步骤2扩增的样本进行HRM分析（罗氏诊断产品(上海)有限公司LightCycler 480实时荧光定量PCR仪）：PCR产物经94℃ 30秒变性和40℃ 30秒复性后，在75℃到94℃收集荧光。运行HRM自动分析程序，与野生对照和突变对照参比，分析样本DNA中是否存在KRAS基因突变。

图1为样本中含有KRAS基因第12密码子GGT>GAT突变的HRM分析图；图2为样本中不含KRAS基因第12密码子GGT>GAT突变的HRM分析图。共检测100例临床样本，用前述的PCR-HRM方法进行检测，同时采用金标准测序法进行验证。PCR-HRM方法检测与金标准测序方法结果的符合率为100%。

实施例2. 临床采集的直肠癌石蜡组织样本KRAS基因发生在密码子13 G13D（GGC>GAC）突变的检测

在本实施例中，采用本发明的方法检测直肠癌肿瘤组织样本基因发生在密码子13处是否发生突变。实验方案如下：

1. 样品处理和基因组DNA提取：接受来自临床的直肠癌石蜡组织样品，样品切成5 µm，按照QIAamp®DNA FFPE Tissue 试剂盒（凯杰生物技术（上海）有限公司）说明书操作进行基因组DNA提取。将DNA浓度调整到2 ng/µl，置于-20℃保存备用。

反应体系的配制:

注：在样本检测时，同步设置野生对照和突变对照。

PCR条件：在94℃ 5分钟预变性，然后94℃ 12秒、65℃ 40秒，进行50次循环。

2×检测反应液组成：

2× 检测反应液组成成分	体积（μL）
		PCR缓冲液（10×）	1
dNTP混合液（100mM）	0.1
		MgCl₂（25mM）	0.2
DNA聚合酶（5U/μL）	0.08
		荧光染料（10×）	1
去DNA酶蒸馏水	2.02

5’-TGACATGTTCTAATATAGTCACATT-3’（SEQ ID No：1），和

5’-ACTCTTGCCTACGCCACC-3’（SEQ ID No：2）。

⑤突变对照标准品和野生对照标准品：该突变型标准品包含KRAS基因第13密码子G13D（GGC>GAC）的突变型序列，该野生型标准品包含野生型KRAS基因序列。

图3为样本中含有KRAS基因第13密码子G13D（GGC>GAC）突变的HRM分析图；图4为样本中不含KRAS基因第13密码子G13D（GGC>GAC）突变的HRM分析图。共检测100例临床样本，用前述的PCR-HRM方法进行检测，同时采用测序法进行验证。PCR-HRM方法检测与测序方法结果的符合率为100%。

实施例3. 临床采集的非小细胞肺癌肿瘤组织样本KRAS基因发生在密码子12 G12C（GGT>TGT）突变的检测

在本实施例中，采用本发明的方法检测非小细胞肺癌肿瘤组织样本基因发生在密码子13处是否发生突变。实验方案如下：

1. 样品处理和基因组DNA提取：接受来自临床的非小细胞肺癌石蜡组织样品，样品切成5 µm，按照QIAamp®DNA FFPE Tissue 试剂盒（凯杰生物技术（上海）有限公司）说明书操作进行基因组DNA提取。将DNA浓度调整到5 ng/µL，置于-20℃保存备用。

反应体系的配制:

注：在样本检测时，同步设置野生对照和突变对照。

PCR条件：在94℃ 3分钟预变性，然后94℃ 10秒、65℃ 45秒，进行50次循环。

2×检测反应液组成：

5’-TGACATGTTCTAATATAGTCACATT-3’（SEQ ID No：1），和

5’-ACTCTTGCCTACGCCACC-3’（SEQ ID No：2）。

⑤突变对照标准品和野生对照标准品：该突变型标准品包含KRAS基因第12密码子突变型序列，该野生型标准品包含野生型KRAS基因序列。

图5为样本中含有KRAS基因第12密码子G12C（GGT>TGT）突变的HRM分析图；图6为样本中不含KRAS基因第12密码子G12C（GGT>TGT）突变的HRM分析图。共检测100例临床样本，用前述的PCR-HRM方法进行检测，同时采用测序法进行验证。PCR-HRM方法检测与测序方法结果的符合率为100%。

实施例4. 灵敏度验证

利用本发明的试剂对已知突变比例的KRAS G12D（GGT>GAT）突变质粒标准品进行检测。突变型标准品包含KRAS G12D（GGT>GAT）突变型序列，野生型标准品包含野生型KRAS基因序列。

标准品稀释至2000拷贝/µL，突变型和野生型质量按0%、1%、2%、3%、4%、5%和10%的比例混合。利用本发明试剂盒中的试剂和引物对不同突变含量的标准品进行PCR扩增和HRM分析，分析对不同突变比例的KRAS突变的检出情况。

图7为对不同突变比例的KRAS G12D（GGT>GAT）突变质粒标准品检测的HRM分析图。由图7可看出，本发明的方法及试剂盒的突变检出灵敏度达1%。

实施例5. 临床试验

以南方医科大学珠江医院、广东省第二人民医院、广州医学院第二附属医院为临床试验单位，采用目前基因突变金标准检测方法-Sanger法基因测序作为对照，对本发明试剂盒进行了临床试验，操作程序与实施例1-3所示的方法类似，此处不赘述。

临床试验共检测临床石蜡病理切片标本1126例，脱落样本29例，脱落率为2.58%，脱落率在控制范围内，实际入组1097例（其中结肠癌326例、直肠癌513例和非小细胞肺癌258例）。本发明试剂盒与金标准Sanger法基因测序检测结果均阳性者355例，均阴性者732例，其中结果不一致的标本10例。本发明试剂盒的灵敏度（阳性符合率）为98.6%，特异度（阴性符合率）为99.3%，正确率（总一致率）为99.1%。经一致性检验，Kappa值为0.979，标准误差0.01（p <0.001），两种检测方法一致性为优。综上分析, 本发明KRAS基因突变检测试剂盒在检测临床石蜡包埋肿瘤组织是否存在KRAS基因突变上与金标准Sanger基因测序法检测具有很高的一致性, 本发明试剂盒可满足临床检测需要。

本发明已结合具体实施例和实验证据进行描述，但应理解的是，本领域技术人员在已公开的实施例的基础上可对本发明进行各种修改或等同替换，而不违背本发明的精神，这些修改和等同替换也被视为本发明的范围之内。

Claims

1.一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括：检测反应液；以及SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对。

2.根据权利要求1所述的试剂盒，其特征在于，所述检测反应液包含PCR缓冲液、dNTP混合液、MgCl₂、DNA聚合酶和荧光染料。

3.根据权利要求1或2所述的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒还包括突变对照标准品和野生对照标准品，所述突变对照标准品包含KRAS基因第12密码子和/或第13密码子的突变型序列，所述野生对照标准品包含野生型KRAS基因序列。

4.根据权利要求1或2所述的试剂盒，其特征在于，所述试剂盒还包括所述试剂盒的使用说明书。

5.一种用于检测KRAS基因第2外显子密码子12和/或密码子13突变的方法，所述方法包括以下步骤：

(a) 提取待测样品的基因组DNA；

(b) 对所提取的基因组DNA进行PCR扩增，其中，扩增使用SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所表示的引物对；以及

(c) 对扩增产物进行HRM分析，从而确定所述密码子12和/或密码子13是否发生突变。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述待测样品为来自结肠癌、直肠癌或非小细胞肺癌的肿瘤组织或其石蜡病理切片。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述基因组DNA的浓度被调节至2-8 ng/μL。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(b)中所述PCR扩增的反应条件为：在94℃预变性3-5分钟，然后以94℃ 10-15秒、65℃ 30-45秒进行50次循环。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在进行步骤(c)中所述HRM分析前PCR产物经94℃ 30秒变性和40℃ 30秒复性后，在75℃到94℃收集荧光。

10.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中同时进行对突变对照标准品和野生对照标准品的PCR扩增，且在步骤(c)中同时进行对突变对照标准品和野生对照标准品的HRM分析。