CN104726547A - MicroRNA-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开MicroRNA-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用。本发明的优点在于:(1)提供的血清生物标志物具有高特异性和高敏感性的特点;(2)利用本发明制作的商品化试剂盒灵敏、安全、可靠、易操作,定量测定人血浆中Mir-199a-3p表达水平,有助于辅助胃癌诊断与早期诊断,和胃癌患者肿瘤负荷的判断。
Description
技术领域
本发明涉及生物科学领域,更具体地说,涉及微小RNA-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用。
背景技术
胃癌是危害人类健康的常见恶性肿瘤,根据世界卫生组织(WHO)2008 年的统计(世界卫生组织年度统计,2008),在全世界范围,胃癌病人的死亡率高居第二。在2006 年WHO 的统计中显示有接近950,000 个新发病例,同时有约700,000 人死于这一种疾病。在我国,每年胃癌新发患者数超过30 万,死于胃癌的人数约16 万,病死率居恶性肿瘤之首,严重威胁人民生命健康( 陈竺, 全国第三次死因回顾抽样调查报告,2008)。为降低死亡率,提高胃癌的疗效,关键是胃癌的“三早”工作,即早期发现、早期诊断及早期治疗。然而,由于绝大多数胃癌患者缺乏特异性的临床症状,故早期胃癌诊断率很低,手术率不足10%(吴云林:外科理论与实践,2005,10:401);术后病人的生存期也较短。目前,我国胃癌总体5年生存率为43.4%,术后病理分期(pathological TNM,pTNM)I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期患者的术后5 年生存率分别为75.65%、58.73%、28.Ol%和8.42%(刘炳亚: 中华胃肠外科杂志,2010,13:163)。因此,提高胃癌的早期诊断率非常重要。而一般体检和影像学检查作用有限,待能够发现和明确诊断时,往往已到了中、晚期,缺少预警价值。因此,从长远角度看,应致力于发现敏感性和特异性均较好的肿瘤标志物。此外,胃癌异质性大,预后及对治疗的反应性差别较大,对于临床评估预后以及对治疗反应性的预测与评价,均需良好的肿瘤标志物。
理想的肿瘤标志物应符合以下条件:(1)敏感性高;(2)特异性高;(3)肿瘤标志物浓度和肿瘤大小、转移、恶性程度有关,能协助肿瘤分期和判断预后;(4)半衰期短,有效治疗后浓度很快下降,能较快反映体内肿瘤的实际情况;(5)存在于体液,特别是血液中,易于检测( 刘炳亚: 中华胃肠外科杂志,2010,13:163)。
肿瘤血清标志物的研究一直是本领域的研究重点。现已有多种胃癌肿瘤标识物:如癌胚抗原(CEA),存在于胃癌及其它腺癌患者的血清中,但对早期胃癌的诊断意义较小,主要用于胃癌治疗前后的动态观察(Lipkin M:Cancer Research,1988,48:235 ;Lipkin:JBCSupplymental,1992,16:1) ;CA125、CA19-9、CA50、CA724 以及CA242 等部分糖抗原在部分胃癌患者中可升高,但其敏感性仅20 ~ 40%(Kodera Y:The American journal of gastroenterology,1996,91:49 ;Chou M:Di sease Markers,2000,16:105 ;Lai IR etal:Hepato-gastroenterology,2002,49:115 ;Edip U et al:Advances in Theray,2008,25:1075);还有研究发现肿瘤相关糖蛋白抗原-72(TAG-72)对胃癌的敏感性为69%,特异性为84%(刘军等:实用医学杂志,1999,15:4);糖蛋白抗原MG7-Ag 在血清中有40% -60%的阳性检出率,在胃癌组织中有80% -94%的阳性检出率(Ren J:Cancer,2000,88 :280);核小体组蛋白类抗原(IPO—38) 作为胃癌诊断的敏感性为57.4%,特异性超过90%(Hao Y etal:JProteome Res,2008,7:3668)以上这些指标均有利于早期胃癌的诊断。某些肿瘤基因,如DDC、c-myc、c-erb-2、p53 以及nm23 等对胃癌的发生、转移也有一定意义,但广泛应用于临床仍受限制(刘倩等,人民卫生出版社,2004)。
由于现有的胃癌生物标识物在灵敏度和特异性上的缺陷,虽然在疗效监测、提示复发、判断预后和高危人群的普查中具有一定的价值,但目前仍不能用于胃癌的确诊。为了实现对胃癌的早期高灵敏性,高特异性的诊断,急需在分子水平上寻找到更敏感、更特异的胃癌生物标志物。
本发明前期采用miRNA芯片和定量RT-PCR的方法,分析了180例胃癌病人和80例健康对照的血浆标本,给出了候选血清生物标志物,以期早期诊断和有效治疗胃癌。microRNA(miRNA,或miR)是一类进化上保守的非编码小分子RNA,长度约为20-24nt,由DNA转录生成,但并不翻译成蛋白质。成熟的miRNA与Argonaute蛋白组成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC),能与靶基因的mRNA 3’端非翻译区(3’UTR)序列发生特异性结合,通过诱导靶基因mRNA降解或抑制其翻译导致靶基因沉默。占人类基因组1%的miRNA基因通过抑制它的靶基因,调控着成千上万个编码基因的mRNA,使各种蛋白的表达处在一个合适的水平。miRNA的调控作用于生命体发生、生长、发育、分化和死亡的各个过程。
近年来, miRNA-199家族与肿瘤的关系引起了许多学者的高度重视。Garzon等对急性髓细胞样白血病血液样本进行研究, 发现miRNA-199a的高表达与不良预后相关(Garzon R, Volinia S, Liu CG, et al.MicroRNA signatures associated with cyto -genetics and prognosis in acute myeloid leukemia. Blood 2008; 111(6): 3183-3189.)。但也有研究发现miRNA-199a在大鼠口腔癌模型组织和人肝癌组织中表达下调在胃癌的研究中(Yu T, Wang XY, Gong RG, et al. The expression profile of microRNAs in a model of 7,12-dimethyl-benz anthrance-induced oral carcinogenesis in Syrian hamster. J Exp Clin),Song等发现miRNA-199a在胃癌细胞系和组织中显著上调,通过MAP3K11基因促进胃癌细胞的增殖和转移,并与预后相关。(Song G, Zeng HZ, Li J,et al. miR-199a Regulates the Tumor Suppressor Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase Kinase 11 in Gastric Cancer. Biol Pharm Bull 2010; 33(11): 1822-1827)。
发明内容
本发明的目的在于提供MicroRNA-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用。
为实现以上目的,本发明公开以下技术方案:MicroRNA-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用。
本发明的优点在于:(1)提供的血清生物标志物具有高特异性和高敏感性的特点;(2)利用本发明制作的商品化试剂盒灵敏、安全、可靠、易操作,定量测定人血浆中Mir-199a-3p表达水平,有助于辅助早期诊断胃癌。
附图说明
图1为胃癌病人术前和术后血浆中miRNA-199a-3p表达量的比较。
图2为胃癌病人术前和术后血浆中miRNA-151-5p表达量的比较。
图3为血浆中miRNA-199a-3p、miRNA-151-5p表达和联合肿瘤指标对胃癌判断的ROC曲线比较。
图4血浆中miRNA-199a-3p、miRNA-151-5p表达和联合肿瘤指标对早期胃癌判断的ROC曲线比较。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,例如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1. 血清miRNA-199a-3p作为胃癌分子标志物的研究
为研究miRNA作为血清标志物,首先收集经手术治疗的20例胃癌病人术前和20例健康对照者的血浆标本。抽提血浆中的总RNA,采用miRNA芯片,检测胃癌病人和健康对照者血浆中miRNA的表达谱,比较并筛选出具有显著差异的miRNAs。在miRNA芯片筛选的959个人类miRNAs中,通过比较胃癌病人和健康对照者的miRNA表达谱,发现44个miRNAs有显著差异,其中37个miRNAs显著上调,7个miRNAs显著下调。利用这44个差异miRNAs进行聚类分析,能将胃癌病人和健康对照者较好的区分开。设定2倍差异表达为cut-off值,差异最显著的5个上调miRNAs(miRNA-199a-3p、miRNA-26b、miRNA-151-5p、let-7f和let-7a)和2个下调miRNAs(miRNA-198和miRNA-720)进入下一步的实时荧光定量RT-PCR筛选。
收集接受手术治疗的30例胃癌病人术前、术后7天和30例健康对照者的血浆标本,通过实时荧光定量RT-PCR的方法,检测血浆中由第一部分miRNA芯片筛选出的差异miRNAs的表达。筛选胃癌病人术前与健康对照者、胃癌病人术前与术后均有显著差异的miRNAs进入大样本的验证。在由miRNA芯片筛选出的5个上调的miRNAs中,与健康对照组比较,胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p (46.2±6.3 vs. 9.4±1.2,P=0.002)和miRNA-151-5p (10.7±3.7 vs. 2.9±0.4,P=0.002)的表达量显著升高。行胃癌切除术后血浆中miRNA-199a-3p和miRNA-151-5p的表达均较手术前有显著下降(P<0.05)。而miRNA-26b (P=0.615)、let-7f (P=0.692)、let-7a (P=0.429)和下调的miRNA-198 (P=0.725)及miRNA-720 (P=0.661)的表达量在胃癌病人和健康对照组间无显著差异。因此,筛选出miRNA-199a-3p和miRNA-151-5p进入下一步的大样本验证。图1为胃癌病人术前和术后血浆中miRNA-199a-3p表达量的比较,图2为胃癌病人术前和术后血浆中miRNA-151-5p表达量的比较。
收集经手术治疗的胃癌病人180例、胃癌前病变病人20例、结直肠癌病人20例和健康对照志愿者80例的血浆并抽提总RNA,同样应用实时荧光定量RT-PCR方法,检测由第二部分筛选出的差异miRNAs在胃癌病人、胃癌前病变病人、结直肠癌病人和健康对照者血浆中的表达,分析胃癌病人血浆中miRNAs表达与胃癌临床病理特点的相关性,利用ROC曲线比较它们对胃癌诊断地AUCs,并与传统的肿瘤指标比较它们对胃癌判断的敏感性、特异性和准确性。从而最终验证出血浆中胃癌相关的miRNA肿瘤标志物。大样本的验证中,180例胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p的表达量为57.2±7.3,分别较健康对照者的13.9±2.7 (P<0.001),胃癌前病变者的19.2±2.5 (P=0.004)和结直肠癌病人的21.1±2.5 (P=0.004)均显著升高。胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p的高表达与肿瘤浆膜侵犯 (P<0.001)、N2-3淋巴结转移 (P=0.014)和Stage III和IV (P=0.003)显著相关;而与性别、年龄、肿瘤大小、位置和病理分化类型无显著相关 (P>0.05)。并且,随着胃癌TNM分期的进展,血浆中miRNA-199a-3p的表达也相应逐步升高。虽然胃癌病人血浆中miRNA-151-5p的表达 (9.1±1.4)也分别较健康对照者 (P=0.001),胃癌前病变者 (P=0.014)和结直肠癌病人 (P=0.019)显著升高。但其表达与性别、年龄、肿瘤大小、位置、肿瘤浆膜侵犯、淋巴结转移、TNM 分期和病理分化类型均无显著相关。
血浆中miRNA-199a-3p表达对胃癌判断的ROC曲线下面积 (AUC)为0.837,显著高于miRNA-151-5p的0.625 (P<0.001)和联合血清CEA、CA72-4、CA19-9和CA12-5四个肿瘤指标检测的0.681 (P=0.001)。而miRNA-151-5p与联合肿瘤指标检测的AUC间无显著差异 (P=0.158)。当血浆miRNA-199a-3p表达的cut-off值为12.15时,其对胃癌判断的敏感性为80%,特异性为75%,准确性为78%。当血浆miRNA-151-5p表达的cut-off值为2.65时,其对胃癌判断的敏感性为61%,特异性为57%,准确性为58%。而联合肿瘤指标检测对胃癌判断的敏感性为40%,特异性为76%,准确性为51%。
180例胃癌病人中有早期胃癌病人35例,其血浆中miRNA-199a-3p的表达为38.6±12.0,显著高于健康对照者。而胃癌前病变者和健康对照者间血浆miRNA-199a-3p的表达无显著差异。血浆中miRNA-199a-3p表达对早期胃癌判断的AUC为0.808,显著高于miRNA-151-5p的0.593 (P<0.001)和联合肿瘤指标检测的0.549 (P<0.001)。当血浆miRNA-199a-3p表达的cut-off值为13.06时,其对早期胃癌判断的敏感性为76%,特异性为74%,准确性为75%。图3为血浆中miRNA-199a-3p、miRNA-151-5p表达和联合肿瘤指标对胃癌判断的ROC曲线比较,图4血浆中miRNA-199a-3p、miRNA-151-5p表达和联合肿瘤指标对早期胃癌判断的ROC曲线比较。
实施例2. Mir-199a-3p在制备胃癌诊断试剂盒中的应用
一种制备诊断胃癌疾病的诊断试剂盒,该试剂盒采用现在临床广泛使用的qRT-PCR技术,应用直接定量检测人血浆中微小核酸片段Mir-199a-3p。具体是:用特定的Total RNA提取液提取处理过的人血浆,获得血浆中所有RNA片段,其中包含Mir-199a-3p;将获得的total Rna与特异性Mir-199a-3p引物探针及逆转录试剂混匀形成Mir-199a-3p逆转录体系,进行逆转录从而获得Mir-199a-3p特异性cDNA。再以Mir-199a-3p特异性cDNA作为模板,与Mir-199a-3p特异性引物及聚合酶链式反应试剂混匀形成聚合酶链式反应体系。对该体系进行相关扩增,进而对扩增数据进行整理分析,通过对数据分析定量确定人血清中Mir-199a-3p表达水平。同时以RNU6作为阳性对照,同样方法行逆转录及聚合酶链式反应,对获得内参扩增数据整理分析,使RNU6扩增数据与Mir-199a-3p扩增数据形成对照,进一步确定Mir-199a-3p表达水平。
所述RNA提取液为mirVanaTM PARISTM Kit (Ambion, USA, AM1556);
所述经处理人血样为用EDTA真空采血管收集,4摄氏度1000rpm10分钟后将上清转移到EDTA离心管再行4摄氏度15000rpm10分钟;
所述特异性逆转录及聚合酶链式反应Mir-199a-3p引物为TaqMan MicroRNA;
Primer (Applied Biosystems, USA);
所述逆转录试剂为TaqMan MicroRNA Reserve Transcription Kit;
所述聚合酶链式反应试剂为TapManMicroRNA Assays, TaqMan 2*Universal PCR Master Mix and No AmpErase UNG (Applied Biosystems, USA)。
包括以下步骤:
1.血浆样本的准备
全血标本于室温放置2 小时或4℃过夜后于1000g 离心20 分钟左右,取上清即可;
立即检测;或进行分装,并将标本放于-20℃或-80℃保存,但应避免反复冻融。解冻后的样品应再次离心,然后检测。
2.血清Total RNA提取
取400uL血清与2倍体积的溶解液(2* Denaturing Solution)混匀,加入与血浆同体积的酸酚氯仿(Acid–Phenol Chloroform),剧烈混匀60S。混合液15000rpm离心5min使水相与有机相分离,转移水相并加入相当于水相1.25倍体积无数乙醇混匀离心30S,使之通过滤过柱。取700uL微小RNA冲洗液I(miRNA Wash Solution 1)及1000uL微小RNA冲洗液2/3(Wash Solution 2/3)分别冲洗滤过柱。待滤过柱液体在自然重力下不在流出,是滤芯与收集管匹配,离心去除滤芯残余液体。再将滤芯安装到新的收集管,并加入100uL预热到95摄氏度的溶解液(Elution Solution)并离心30S。最终收集到的液体为最终获得血清中Total RNA,可直接使用或-20摄氏度储存,但应避免反复动溶。
3.RT-PCR
配制逆转录混合液:每15uL为一反应体系依次加入:
0.15uL 100mM dNTPs (with dTTP)
1.00uL MultiScribe? Reverse Transcriptase,50 U/μL
1.50uL 10? Reverse Transcription Buffer
0.19uL RNase Inhibitor, 20U/μL
4.16uL Nuclease-free water
获得7uL混合液/反应体系,分别取3uL Mir-199a-3p primer及5uL(2)中所述total RNA与7uL混合液混匀,离心,冰上孵育5min,进行逆转录。
配制PCR混合液:每20uL为一反应体系一次加入:
10.00uL TaqMan 2? Universal PCR Master Mix, No AmpErase UNG
7.67uL Nuclease-free water
1.0 μL of 20? TaqMan MicroRNA Assay mix
获得18.67uL混合液/反应体系,再取1.33uL(3)中cDNA与18.67混合液混匀,混匀,离心,进行聚合酶链式反应。
以同样方法操作内参RNU6B,行RT-PCR。
4.结果判定:
Real-Time PCR结果以Ct值表示,C表示Cycle,t表示threshold,Ct代表每个反应管内荧光信号达到所设阈值所经历的循环数。ΔCt为同一样本目的与内参基因Ct值之差,即:ΔCt=Ct(miR-199a-3p)-Ct(RNU6B),某一样本miR-199a-3p的表达水平用2-ΔCt表示。
以2-ΔCt表示Mir-199a-3p表达水平,cutoff指为12.5。若2-ΔCt>12.5表明人血浆中Mir-199a-3p表达量处于高水平有患胃癌危险或已经或胃癌;2-ΔCt<12.5表明人血浆中Mir-199a-3p表达量处于低水平提示患胃癌几率小或未患胃癌。
检验结果解释:对130例健康人血浆、230例胃癌患者血清ROC 分析确立了以上参考值。
本发明所提供的辅助早期诊断胃癌的特异性为74%,敏感性为80%,准确性为78%均大大高于现有技术中胃癌诊断的指标。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150624 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |