CN103045723A - 一种检测活动性肺结核病的试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测活动性肺结核病的诊断试剂盒，由RNA提取缓冲液，活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物、内参反转录引物、PCR引物以及荧光定量RT-PCR反应液构成，其中活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物由4个差异表达的血清miRNAs组成：hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101。本发明采用活动性肺结核病的特异血清miRNAs组合，在血清miRNAs水平上对活动性肺结核病检测，灵敏度为90.2%、特异性为75.0%，对活动性肺结核病具有早期诊断价值，可实现对活动性肺结核病的早期预警和早期诊断。
Description
技术领域
本发明属于血清生物学标志物研究，涉及检测活动性肺结核病特异的miRNA的试剂盒，通过一种能鉴定活动性肺结核病特异的miRNA去捕获血清生物学标志物，并用有定量控制的miRNA分析，在血清中检测活动性肺结核病。
背景技术
肺结核病是由结核分枝杆菌引起的慢性肺部感染性疾病，是严重威胁人类健康的疾病。中国流行形势十分严峻；现有活动性肺结核病患者约130万例，新发病例145万例/年，每年新发病例占全球人口总数的18%，死亡人数达13万例/年，超过了其他传染病死亡人数的总和。肺结核病的高发病和死亡率，以及通过空气传播，对病人、病人所接触的事物和社会都产生相当大的负担。因此，对肺结核病患者及时早期诊断是控制传染源，遏制肺结核病流行的最重要措施。目前，临床常规应用的诊断方法均有显著缺陷，如痰涂片检测--灵敏度低；结核分支杆菌培养--阳性率低（约30%）且耗时久（长达6-8周）；胸部X线检查--无肺结核病特征性改变；PCR检测--假阳性和假阴性均高；结核菌素试验--不能区分结核自然感染和卡介苗接种；血清结核抗体检测--灵敏度和特异性均不理想。因此，迫切需要发现一种特异性强的新的生物学标志物，建立快速、敏感、高效的诊断技术，防止肺结核疾病蔓延。
近年来研究表明，血清中的miRNAs能作为诊断疾病的候选生物学标志物，研究涉及前列腺癌、肝癌、肺癌、大肠直肠癌、乳腺癌、白血病及卵巢癌等多种肿瘤，且血清是方便和容易得到的样品，从血清中寻找疾病生物标志物一直以来是人们研究的热点。由于miRNAs不易在血液中被各种酶降解，并且具有组织和细胞特异性，能够用于疾病分子诊断和疾病预后预测，适合作为疾病的候选生物学标志物。根据疾病生物标志物研究的要求，应用1-2个miRNAs作为疾病标志物，特异性低。同时由于不同患者的个体差异，使得仅用1-2个miRNAs判断疾病显得极不可靠。应该筛选出一组miRNAs，建立miRNAs的组合物可使结果更加可靠。所以，研究活动性肺结核病患者特异的血清miRNAs的组合物，作为生物标志物，对早期诊断肺结核病具有重要的意义。然而，目前尚无肺结核病特异血清miRNAs组合物的研究报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测活动性肺结核病的诊断试剂盒，该试剂盒由RNA提取缓冲液，活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物、内参反转录引物、PCR引物以及荧光定量RT-PCR反应液构成，其中活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物由4个差异表达的血清miRNAs组成：hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101。
RNA提取缓冲液：QIAzol? Lysis Reagent、氯仿、无水乙醇、RWT溶液、RPE溶液和RNAase-free水。
荧光定量RT-PCR反应液：包括反转录和荧光定量PCR反应液；反转录反应液：总RNA、反转录引物（2 μM）、5×反应缓冲液、dNTP（10 mM）、RNase抑制剂、反转录酶；荧光定量PCR反应液：SYBR? Premix Ex Taq?（Tli RnaseH Plus）（2×）、PCR上游引物（10μM）、PCR下游引物（10μM）、ROX Reference Dye（50×）、模板cDNA和ddH2O。
逆转录引物序列为：
hsa-miR-29c：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTAACCG-3’；
hsa-miR-22：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACACAGTT-3’；hsa-miR-320b：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCCCGTT-3’；hsa-miR-101：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTTCAGT-3’；内参hsa-miR-16：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCGCCAA-3’。
PCR上游引物序列
hsa-miR-29c：5’-GGCGGTAGCACCATTTGAA-3’；
hsa-miR-22：5’-CGGAAGCTGCCAGTTGAAGA-3’；
hsa-miR-320b：5’-AAAAGCTGGGTTGAGAGGGCA-3’；
hsa-miR-101：5’ -GGGTACTGTGATAACTGAAGG-3’；
内参hsa-miR-16：5’-CGCGCTAGCAGCACGTAAAT-3’。
PCR通用的下游引物是：5’-AGTGCAGGGTCCGAGGTATT-3’。
试剂盒的使用方法：提取活动性肺结核病患者与健康对照者、肺炎、肺癌和慢性阻塞性肺病患者血清中的总RNA；应用血清miRNA组合物hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101的特异反转录引物对样本的总RNA进行反转录得到cDNA；应用PCR特异引物进行SYBR Green染料荧光定量PCR检测样本中血清miRNA的表达水平；应用MedCalc软件和Logistic逐步回归模型，分析血清组合物hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101的ROC曲线，曲线下面积（AUC）是0.911（P < 0.0001，95% CI = 0.847-0.954），灵敏度为90.2%、特异性为75.0%，表明该特异血清miRNAs组合物诊断活动性肺结核病具有较高的准确性。
本发明的另一个目的是提供所述的试剂盒在活动性肺结核病血清检测中的应用。
本发明试剂盒具有以下优点：（1）本发明采用活动性肺结核病的特异血清miRNAs组合，可应用于活动性肺结核病血清的早期检测，为活动性肺结核病的早期诊断提供了新的方法。并为开发miRNAs诊断试剂盒奠定了基础；（2）与以往传统的结核杆菌检测等方法相比，本发明是一种在血清miRNAs水平上的检测，对活动性肺结核病具有早期诊断价值；（3）本发明对活动性肺结核病检测的灵敏度为90.2%、特异性为75.0%，具有较高的准确性。因此本发明可实现对活动性肺结核病的早期预警和早期诊断；（4）本发明血清miRNA的检测技术先进、高通量，组合物的构建方法设计精确、合理可行，为提高活动性肺结核病的早期诊断提供了一种新的评估方法。
附图说明
图1是活动性肺结核病患者、健康对照者血清中hsa-miR-29c的表达水平。
图2是活动性肺结核病患者、肺癌患者、肺炎患者及慢性阻塞性肺病患者血清中hsa-miR-29c的表达水平。
图3是活动性肺结核病患者、健康对照者血清中hsa-miR-22的表达水平。
图4是活动性肺结核病患者、肺癌患者、肺炎患者及慢性阻塞性肺病患者血清中hsa-miR-22的表达水平。
图5是活动性肺结核病患者、健康对照者血清中hsa-miR-320b的表达水平。
图6是活动性肺结核病患者、肺癌患者、肺炎患者及慢性阻塞性肺病患者血清中hsa-miR-320b的表达水平。
图7是活动性肺结核病患者、健康对照者血清中hsa-miR-101的表达水平。
图8是活动性肺结核病患者、肺癌患者、肺炎患者及慢性阻塞性肺病患者血清中hsa-miR-101的表达水平。
图9是血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101组合物诊断活动性肺结核病的ROC曲线。
具体实施方式
本发明将结合附图和具体实施例作进一步说明，这些实例仅用于说明目的，而不用于限制本发明范围。
实施例1
一种检测活动性肺结核病的诊断试剂盒，该试剂盒有RNA提取缓冲液，活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物：hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101以及内参的反转录引物和PCR引物，荧光定量RT-PCR反应液。
逆转录引物序列为：
hsa-miR-29c：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTAACCG-3’；hsa-miR-22：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACACAGTT-3’；hsa-miR-320b：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCCCGTT-3’；hsa-miR-101：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTTCAGT-3’；
内参hsa-miR-16：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCGCCAA-3’。
PCR上游引物序列为：
hsa-miR-29c：5’-GGCGGTAGCACCATTTGAA-3’；
hsa-miR-22：5’-CGGAAGCTGCCAGTTGAAGA-3’；
hsa-miR-320b：5’-AAAAGCTGGGTTGAGAGGGCA-3’；
hsa-miR-101：5’ -GGGTACTGTGATAACTGAAGG-3’；
内参hsa-miR-16：5’-CGCGCTAGCAGCACGTAAAT-3’；
PCR通用的下游引物序列是：5’-AGTGCAGGGTCCGAGGTATT-3’。
试剂盒的使用方法：提取活动性肺结核病患者与健康对照者、肺炎、肺癌和慢性阻塞性肺病患者血清中的总RNA；应用血清miRNA组合物hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101的特异反转录引物对样本的总RNA进行反转录得到cDNA；应用PCR特异引物进行SYBR Green染料荧光定量PCR检测样本中血清miRNA的表达水平；应用MedCalc软件和Logistic逐步回归模型，分析血清组合物hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101的ROC曲线，曲线下面积（AUC）是0.911（P < 0.0001，95% CI = 0.847-0.954），灵敏度为90.2%、特异性为75.0%，表明该特异血清miRNAs组合物诊断活动性肺结核病具有较高的准确性。
试剂：总RNA提取试剂盒购自Qiagen公司；反转录试剂盒购自Fermentas公司；荧光定量PCR试剂购自TaKaRa宝生物工程（大连）有限公司。
材料：96孔板及膜购自Axygen公司。
RNA提取缓冲液：QIAzol? Lysis Reagent、氯仿、无水乙醇、RWT溶液、RPE溶液和RNAase-free水。
荧光定量RT-PCR反应液：包括反转录和荧光定量PCR反应液；反转录反应液：总RNA、反转录引物（2 μM）、5×反应缓冲液、dNTP（10 mM）、RNase抑制剂、反转录酶；荧光定量PCR反应液：SYBR? Premix Ex Taq?（Tli RnaseH Plus）（2×）、PCR上游引物（10μM）、PCR下游引物（10μM）、ROX Reference Dye（50×）、模板cDNA和ddH2O。
实施例2 试剂盒应用
检测活动性肺结核病患者、健康对照者、肺癌患者、肺炎患者及慢性阻塞性肺病患者血清中hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101的表达水平。
样本收集：活动性肺结核病患者82例、健康对照者108例，肺癌、肺炎和慢性阻塞性肺病患者各30例。
取血清样本中的总RNA：在200 μL血清样本中加入700 μL Qiagen裂解液混匀，静置5分钟；加入140μL氯仿，剧烈震荡，静置3分钟；12000 rpm，4℃ 离心15分钟后取上清，加入1.5倍体积的无水乙醇混匀；将上述混合物加到柱子中，8000 rpm离心18秒，弃收集液；加入700μL RWT 溶液，8000 rpm离心18秒，弃收集液；加入500μL RPE溶液，8000 rpm离心18秒，弃收集液，重复2次；全速，离心1分钟；加入30-60μL RNAase-free水，静置1分钟，8000 rpm离心1分钟。
引物设计：
miRNAs反转录引物：在通用茎环的3’端加上6个对应miRNAs的成熟序列3’端反向互补的碱基，通用茎环序列：5’ -GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGAC-3’
miRNAs反转录引物序列：
hsa-miR-29c：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTAACCG-3’； hsa-miR-22：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACACAGTT-3’；hsa-miR-320b：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCCCGTT-3’；hsa-miR-101：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTTCAGT-3’；内参hsa-miR-16：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCGCCAA-3’。
PCR上游引物序列：
hsa-miR-29c：5’-GGCGGTAGCACCATTTGAA-3’；
hsa-miR-22：5’-CGGAAGCTGCCAGTTGAAGA-3’；
hsa-miR-320b：5’-AAAAGCTGGGTTGAGAGGGCA-3’；
hsa-miR-101：5’ -GGGTACTGTGATAACTGAAGG-3’；
内参hsa-miR-16：5’-CGCGCTAGCAGCACGTAAAT-3’。
PCR下游通用引物序列：5’-AGTGCAGGGTCCGAGGTATT-3’。
反转录反应体系：2.5 μL总RNA，0.5μL反转录引物（2 μM），1.0μL 5×反应缓冲液，0.5μL dNTP（10mM），0.25μL RNase抑制剂， 0.25μL反转录酶，总体积5μL。反应条件：65℃反应5分钟；冰上放置10分钟；42℃延伸60分钟；70℃灭活15分钟。反应得到的cDNA用于荧光定量PCR检测。
荧光定量PCR反应体系：10μL SYBR Green Mix，0.4μL ROX染料，0.8μL上游引物（10μM），0.8μL下游引物（10μM），1.0μL cDNA模板，补ddH2O至总体积20μL。反应条件：95℃预变性30秒；95℃变性5秒，60℃退火延伸31秒，40个循环。
数据处理：miRNA表达倍数的变化公式为RQ = 2-△△CT，RQ代表相对表达变化量；△△CT =（CT miRNA -CT miR-16）实验组-（CT miRNA-CT miR-16）对照组平均值；实验设立阴性对照和重复实验，阴性对照反应体系中加ddH2O，所有荧光定量PCR均做3次重复
统计分析：采用GraphPad Prism 5软件中Nonparametric Mann-Whitney test进行统计（P < 0.05时，具有显著性差异，P < 0.01时，具有极显著性差异），差异表达的miRNA数据处理结果以平均值±标准误表示，绘制含误差线的散点图（参见图1-图8）。
实施例3 活动性肺结核病的特异血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101组合物的建立
运用MedCalc软件计算单个血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101诊断活动性肺结核病的ROC曲线，包括灵敏度、特异性和曲线下面积（AUC），结果显示血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101的AUC分别是0.723、0.711、0.702、0.706，敏感性分别是51.2%、67.5%、94.9%、90.1%，特异性分别是87.4%、70.5、36.4%、44.2%。结果说明单个血清miRNA诊断活动性肺结核病敏感性和特异性都不高。
采用Logistic逐步回归模型计算血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101组合物诊断活动性肺结核病的ROC曲线，通过数据计算和分析，构建活动性肺结核病特异血清hsa-miR-29c，hsa-miR-22，hsa-miR-320b和hsa-miR-101组合物的Logistic逐步模型的回归方程：Logit（p） = -0.4975+1.54103*（hsa-miR-29c）+ 0.35142*（hsa-miR-22）-2.07802*（hsa-miR-320b）-2.14771*（hsa-miR-101）（表1），4个血清miRNAs组合物诊断活动性肺结核病的ROC曲线，灵敏度为90.2%、特异性为75.0%，曲线下面积（AUC）是0.911（P < 0.0001，95% CI = 0.847-0.954），并绘制图形（参见图9），比单个血清miRNA，4个血清miRNAs组合物AUC在0.9以上时，诊断活动性肺结核病具有较高的准确性，同时敏感性高和特异性强。说明血清hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101组合物可用于制备活动性肺结核病的诊断试剂盒。
由于血清miRNA的稳定性和特异性，以及miRNA组合物的特异性，本发明对于活动性肺结核病的早期诊断优于目前所采用的单一检测方法，为活动性肺结核病的早期诊断提供了一种非侵入性技术，从而为提高对活动性肺结核病的早期预警和早期发现提供了一种新方法。
在本发明所提及的所有文献都在本申请中引用参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样，此外应理解，在阅读了本发明的上述讲述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
<110> 浙江大学
<120> 一种检测活动性肺结核病的试剂盒
<160> 12
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 44
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 通用茎环序列
<440> 1
gtc gta tcc agt gca ggg tcc gag gta ttc gca ctg gat acg ac
<210> 2
<211> 50
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 反转录茎环特异性引物hsa-miR-29c
<440> 2
gtc gta tcc agt gca ggg tcc gag gta ttc gca ctg gat acg act aac cg
<210> 3
<211> 50
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 反转录茎环特异性引物hsa-miR-22
<440> 3
gtc gta tcc agt gca ggg tcc gag gta ttc gca ctg gat acg aca cag tt
<210> 4
<211> 50
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 反转录茎环特异性引物hsa-miR-320b
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gtc gta tcc agt gca ggg tcc gag gta ttc gca ctg gat acg acc ccg tt
<210> 5
<211> 50
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 反转录茎环特异性引物hsa-miR-101
<440> 5
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<210> 6
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 反转录茎环特异性引物内参hsa-miR-16
<440> 6
gtc gta tcc agt gca ggg tcc gag gta ttc gca ctg gat acg acc gcc aa
<210> 7
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 荧光定量pcr引物上游引物hsa-mir-29c
<440> 7
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 荧光定量pcr引物上游引物hsa-mir-22
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cgg aag ctg cca gtt gaa ga
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<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 荧光定量pcr引物上游引物hsa-mir-320b
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<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 荧光定量pcr引物上游引物hsa-mir-101
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ggg tac tgt gat aac tga agg
<210> 11
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
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<223> 荧光定量pcr引物上游引物内参hsa-mir-16
<440> 11
cgc gct agc agc acg taa at
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 荧光定量pcr引物通用的下游引物
<440> 12
agt gca ggg tcc gag gta tt
Claims (2)
1. 一种检测活动性肺结核病的诊断试剂盒，由RNA提取缓冲液，活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物、内参反转录引物和PCR引物以及荧光定量RT-PCR反应液构成，其中活动性肺结核病特异的血清miRNA组合物由4个差异表达的血清miRNAs组成：hsa-miR-29c、hsa-miR-22、hsa-miR-320b和hsa-miR-101；所述的RNA提取缓冲液有：QIAzol? Lysis Reagent、氯仿、无水乙醇、RWT溶液、RPE溶液和RNAase-free水；所述的荧光定量RT-PCR反应液，包括反转录和荧光定量PCR反应液；其中反转录反应液有：总RNA、2 μM反转录引物、5×反应缓冲液、10 mM dNTP、RNase抑制剂、反转录酶；荧光定量PCR反应液有：SYBR? Premix Ex Taq?，Tli RnaseH Plus、PCR上游引物、PCR下游引物、ROX Reference Dye、模板cDNA和ddH2O；
逆转录引物序列为：
hsa-miR-29c：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTAACCG-3’，
hsa-miR-22：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACACAGTT-3’，hsa-miR-320b：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCCCGTT-3’，hsa-miR-101：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACTTCAGT-3’，
内参hsa-miR-16：5’-GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGACCGCCAA-3’，
PCR上游引物序列为：
hsa-miR-29c：5’-GGCGGTAGCACCATTTGAA-3’，
hsa-miR-22：5’-CGGAAGCTGCCAGTTGAAGA-3’，
hsa-miR-320b：5’-AAAAGCTGGGTTGAGAGGGCA-3’，
hsa-miR-101：5’ -GGGTACTGTGATAACTGAAGG-3’，
内参hsa-miR-16：5’-CGCGCTAGCAGCACGTAAAT-3’；
PCR通用的下游引物序列是：5’-AGTGCAGGGTCCGAGGTATT-3’。
2.根据权利要求1所述的试剂盒在活动性肺结核病血清检测中的应用。
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