用于乳腺癌易感基因
BRCA1
和
BRCA2
的
Long-range PCR
检测的引物组、方法及试剂盒
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及一种PCR扩增方法,尤其涉及一种用于乳腺癌易感基因BRCA1和 BRCA2的Long-range PCR检测的引物组、方法及试剂盒。
背景技术
乳腺癌是一种严重威胁女性健康的恶性肿瘤,其死亡率仅次于肺癌而位居第二位。BRCA(breast
cancer susceptibility gene)是遗传性乳腺癌和卵巢癌的易感基因,其与乳腺癌密切相关。自BRCA1和 BRCA2基因成功地定位、分离后,国内外学者对其进行了广泛、深入的研究。在我国的许多大中城市,乳腺癌已占妇女恶性肿瘤死因的首位,严重威胁着女性健康。
早诊断早发现,乳腺癌病情的治愈还是相当乐观的。在第Ⅳ期得到诊断的乳腺癌患者只有20%能够存活到5年之后,而在第Ⅰ期就诊的患者100%活到5年之后。因此乳腺癌的早期诊断是目前亟待解决的问题。
BRCA1和BRCA2为乳腺癌遗传性主要的风险因子。二者都是抑癌基因,均呈常染色体显性遗传,且容易引发早年发病。BRCA1基因定位于17q21,编码BRCA1蛋白含1863个氨基酸,在维持细胞正常增殖、分化中发挥重要作用,并参与DNA损伤修复功能,是第一个被证实和克隆的BRCA。BRCA1基因突变会引发DNA修复功能障碍,使细胞代谢和增殖紊乱,促进细胞恶变和肿瘤发生。
BRCA2基因位于13q12,编码BRCA2蛋白含3418个氨基酸,对细胞生长的调节有重要作用。BRCA2变异范围达整个基因的编码区,目前尚未发现非编码区的变异。BRCA2基因发生突变后表达的蛋白质失去了修复DNA损伤的功能,导致染色体不稳定,促进肿瘤发生。总之,BRCA1和BRCA2突变、功能缺失,造成基因不稳定,逃避集体防御体系监视,使细胞非控制性增殖,导致肿瘤的发生[1]。
有研究表明,有5%~10%的乳腺癌和10%~15%的卵巢癌是由BRCA1/2突变引起的,而在乳腺癌和卵巢癌高发家族中80%的患者BRCA1/2基因存在突变。与正常女性相比,携带BRCA1或BRCA2基因突变的女性,患乳腺癌或卵巢癌的风险高5-20倍,一生中可能有45%-65%的概率患乳腺癌,11%-40%的概率患卵巢癌,且易早年发病[2,3]。
据报道,乳腺癌的BRCA1和BRCA2基因检测方法有很多,Ozcelik H等曾利用Long-range
PCR扩增BRCA1和BRCA2两个基因全基因,设计17对引物,采用invitrogen公司的SequalPrep Long PCR体系扩增,由于扩增片段长度太长,引物设计区域不恰当,导致出现扩增产物中非特异带型较多,干扰BRCA1和BRCA2目标区域富集[4]。利用多重PCR技术将BRCA1和BRCA2外显子区域扩增富集,需设计200多对引物分到不同PCR体系中。同样扩增片段、引物设计、退火温度和延伸时间优化不恰当,会导致非特异性条带的增多,可能有10几对引物混合在一个反应中,经常会导致交互配对或增加错配产物,影响目标区域扩增效率及产物量。
因此本领域迫切需要建立新的乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2检测技术,而通过对样本的BRCA1和BRCA2的Long-range PCR扩增,可更全面准确的评估患乳腺癌的风险。能够早期客观、灵敏和稳定的检测BRCA1和BRCA2基因突变,以便进行及时、有针对性的治疗或预防乳腺癌,降低医疗成本,节约社会资源。
参考文献:
[1] 登云特,王国平.乳腺癌易感基因BRCA1/2的研究进展[J/CN].中国乳腺病杂志:电子版,2013,7(5):374-378.
[2] 黄清丰,李茹捧,付倩,吕晶,张兰.基因导向的乳腺癌治疗进展研究[J].中国医药指南.2014,12(6):39.
[3] Antoniou A, Pharoah P D, Narod S, et al: Average risks of breast and
ovarian cancer associated with BRCA1 or BRCA2 mutations detected in case series
unselected for family history: A combined analysis of 22 studies. Am J Hum
Genet, 2003,72:1117-1130.
[4] Ozcelik H, Shi X, Chang MC, et al. Long-range PCR and next-generation
sequencing of BRCA1 and BRCA2 in breast cancer. J Mol Diagn. 2012;14:467–475。
发明内容
本发明的首要目的是提供用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的引物组,以及提供一种用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的方法和试剂盒,以优化的Long-range PCR方法代替其他PCR方法进行检测分析。
为了实现本发明的目的,本发明的技术方案如下:
一种用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的引物组,包括用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA1的10个引物对和用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA2的8个引物对,其中,用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA1的10个引物对中包含以下3个引物对:
(1)引物对1:
正向引物BR1_P6.1F:5’-ACGTTGCGGAGAGGTGAG-3’
反向引物BR1_P6.1R:5’-TAGCCAGGCATAGTTGCACA -3’
(2)引物对2:
正向引物BR1_P6.2F:5’- CTCCACCTCCCTGGTTCAGT -3’
反向引物BR1_P6.2R:5’- AGCTTTGTGGTGAGGTGTTG -3’
(3)引物对3:
正向引物BR1_P7F:5’- GGCTCAAAGGACCTCCTACC -3’
反向引物BR1_P7R:5’- AGGCAGAGGAACCTCTTGAA -3’
。
本发明的另一种目的是提供一种用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的方法,包括以下步骤:
A.利用TIANamp Genomic DNA Kit血液/细胞/组织DNA提取试剂盒(DP304)对采集的样本进行DNA提取;
B.利用总共18个引物对分别进行目标序列的Long-range
PCR扩增,其中BRCA1需要10个引物对进行10个片段的扩增,所述10个引物对中包含下述3个引物对:
(1)引物对1:
正向引物BR1_P6.1F:5’-ACGTTGCGGAGAGGTGAG-3’
反向引物BR1_P6.1R:5’-TAGCCAGGCATAGTTGCACA -3’
(2)引物对2:
正向引物BR1_P6.2F:5’- CTCCACCTCCCTGGTTCAGT -3’
反向引物BR1_P6.2R:5’- AGCTTTGTGGTGAGGTGTTG -3’
(3)引物对3:
正向引物BR1_P7F:5’- GGCTCAAAGGACCTCCTACC -3’
反向引物BR1_P7R:5’- AGGCAGAGGAACCTCTTGAA -3’
,
BRCA2需要8个引物对进行8个片段的扩增;
C. QIAquick Gel Extraction Kit回收纯化扩增产物,Invitrogen
Qubit2.0测定PCR产物浓度;
D.将纯化后的扩增子等摩尔混合;
E.以1ug混合后的扩增子进行小片段文库构建;
F.对测序文库进行 2100 Bioanalyzer(Agilent)/LabChip GX(Caliper)及QPCR检测,利用Illumina HiSeq™ 2500对文库进行测序。
进一步的,所述的Long-range PCR扩增体系如下:
SequalPrep 10×反应缓冲液(包括Mg 2+和dNTPs)
2ul
SequalPrep PCR增强剂
2ul
二甲基亚砜DMSO
0.4ul
引物对(2.5umol/L)
1ul
SequalPrep Long 聚合酶
0.25ul
DNA模板
50ng
ddH2O
加至20ul 。
进一步的,所述的Long-range PCR扩增的条件为:
94℃预变性2分钟;
然后进入循环:94℃变性10秒,55-65℃退火30秒,68℃延伸9-14分钟,进行10个循环;
然后再进行25个循环,每个循环延伸的时间增加20秒;
最后72℃延伸10分钟,4℃保存。
本发明的再一目的是提供一种用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的试剂盒,包括:溶液A:SequalPrep 10×反应缓冲液(包括Mg 2+和dNTPs);溶液B:SequalPrep PCR增强剂;溶液C:二甲基亚砜DMSO;溶液D:引物对(2.5umol/L);溶液E:SequalPrep Long 聚合酶;溶液F:ddH2O,其中,溶液D的引物对包括用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA1的10个引物对和用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA2的8个引物对,其中,用于特异性扩增乳腺癌易感基因BRCA1的10个引物对中包含以下3个引物对:
(1)引物对1:
正向引物BR1_P6.1F:5’-ACGTTGCGGAGAGGTGAG-3’
反向引物BR1_P6.1R:5’-TAGCCAGGCATAGTTGCACA -3’
(2)引物对2:
正向引物BR1_P6.2F:5’- CTCCACCTCCCTGGTTCAGT -3’
反向引物BR1_P6.2R:5’- AGCTTTGTGGTGAGGTGTTG -3’
(3)引物对3:
正向引物BR1_P7F:5’- GGCTCAAAGGACCTCCTACC -3’
反向引物BR1_P7R:5’- AGGCAGAGGAACCTCTTGAA -3’
本发明的有益效果:相对于多重PCR检测,该检测方法无需设计特别多对的引物,而且在PCR过程中减少非特异性条带的扩增,有效的对BRCA1和BRCA2条带进行了富集。相对于其他的Long-range PCR检测方法,在该引物扩增条件下,扩增出结果的条带清晰、单一。与定制化芯片杂交捕获技术相比,Long-range
PCR可以明显缩短时间,时间缩短了60%以上,成本也大大降低了。
附图说明
图 1为本发明所述Long-range PCR 扩增BRCA1和BRCA2全长检测电泳图;
图2为现有技术的扩增BRCA1和BRCA2全长检测电泳图;
图3是LabChip
GX(Caliper)检测文库片段大小分布图;
图4是利用Illumina
HiSeq™ 2500进行测序的结果。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例,进一步阐述本发明。这些实施例仅用于进一步说明本发明,并不用于限制本发明的范围。任何与所记载内容相似或相等的方法及材料均可应用于本发明中。所述的较佳实施例仅作示范之用。实施例中未注明具体条件的实验方法,按本技术领域常规方法进行或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
1.引物设计
BRCA1(chr17:38447840-385339940)和BRCA2(chr13:31784617-31873809)全基因组区域作为long-range PCR扩增区域,合成18对引物(10对BRCA1引物和8对BRCA2引物)。这些扩增子长度从4.2kb-14kb。引物信息详见下表1:
表1:10对BRCA1引物和8对BRCA2引物
2. DNA提取
DNA提取采用TIANamp Genomic DNA Kit血液/细胞/组织DNA提取试剂盒(DP304)。
3.
Long-PCR扩增体系20ul反应体系
SequalPrep 10×反应缓冲液(包括Mg 2+和dNTPs)
2ul
SequalPrep PCR增强剂
2ul
二甲基亚砜DMSO
0.4ul
引物对(2.5umol/L)
1ul
SequalPrep Long 聚合酶
0.25ul
DNA模板
50ng
ddH2O
加至20ul 。
其中,Long-PCR扩增反应程序如下:
Long-PCR扩增条件为:94℃预变性2分钟;然后进入循环:94℃变性10秒,55-65℃退火30秒,68℃延伸9-14分钟,进行10个循环;后续进行25个循环,每个循环延伸时间增加20秒;最后72℃延伸10分钟;4℃ 保存。
4.琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化
切胶纯化按照QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen,
Valencia, CA)试剂盒实验流程进行。纯化后Qubit2.0(Invitrogen)测定PCR产物浓度(按照199:1的比例配制预混液,然后将预混液以199ul分装至Qubit
EP管中,扣盖写好标记,再加入1ul相应的PCR产物,振荡混匀,室温暗室2分钟后,测定浓度)。浓度见表2。
5.将纯化后的18个扩增子等摩尔混合后按照1ug起始量进行文库构建。DNA小片段文库构建-Illumina’s protocols(Ilumina, San Diego, CA)
5.1样本打断:
取上述总量1μg等摩尔混合的PCR产物作为起始样本,采用80μl打断体系,不足的部分用TE 缓冲液补齐。使用Biorupter Sonication System将样品DNA打断至200bp。具体操作方法见《Bioruptor
Sonication System UCD-600标准操作流程》。
5.2.末端修复(End Repair)
配制末端修复Mix:预先从-20℃保存的试剂盒中取出所需试剂,将其置于冰上化冻并充分混匀。单个样本配制量参见表3,多样本可按比例配制Mix。将使用后的试剂放回原试剂盒中并-20℃保存。
末端修复反应:向1.5 ml离心管中分装25ul Mix,根据建库任务单向相应管中加入DNA样本。将反应体系置于Thermomixer中20℃温浴30 分钟。反应结束后使用1.8× Ampure磁珠回收纯化反应体系中的DNA,溶于32μl EB。
5.3.末端加“A”(A-Tailing)
配制末端加“A”Mix:预先从-20℃保存的试剂盒中取出所需试剂,将其置于冰上化冻并充分混匀。单个样本配制量参见表4,多样本可按比例配制Mix,将使用后的试剂放回原试剂盒中并-20℃保存。
末端加“A”反应:向1.5 ml的离心管中分装18ul Mix,根据建库任务单向相应管中加入DNA。将样本置于Thermomixer中37℃温浴30分钟。使用1.8× Ampure磁珠回收纯化反应体系中的DNA,溶于18μl EB中。
5.4.
Adapter的连接(Adapter Ligation)
配制Adapter的连接Mix:预先从-20℃保存的试剂盒中取出所需试剂,将其置于冰上化冻并充分混匀。单个样本配制量参见表5,多样本可按比例配制Mix,将使用后的试剂放回原试剂盒中并-20℃保存。
Adapter的连接反应:向1.5 ml的离心管中分装好32ul Mix,根据建库任务单向相应管中加入DNA。将样本置于Thermo mixer中20℃温浴15分钟。使用1.8× Ampure磁珠回收纯化反应体系中的DNA,溶于30μl EB中。
5.5.
PCR反应
配制PCR反应体系:从-20℃保存的试剂盒中取出所需试剂,将其置于冰上化冻并充分混匀。在0.2
ml的PCR管中配制PCR反应体系,单个样本配制量参见表6,多样本可按比例配制混合物(模板量X根据连接产物浓度来决定,用量约50-100ng),将使用后的试剂放回原试剂盒中并-20℃保存。
PCR反应:设置PCR程序,使用前需要与任务单再次核对。PCR反应的程序如下,反应结束后,及时将样品取出放入4℃冰箱保存并按要求退出程序或关闭仪器。
5.6. PCR产物的回收纯化
0.9× Ampure磁珠回收纯化反应体系中的PCR产物,溶于30μl EB中。
5.7.文库定量
对文库进行2100 Bioanalyzer(Agilent)/LabChip
GX(Caliper)及QPCR 检测,记录文库浓度。构建好的文库用Illumina
HiSeq™ 2500进行测序。
图1为Long-range PCR扩增结果凝胶电泳图,Maker为1kb
DNA ladder。图2为现有技术的扩增结果的琼脂糖凝胶电泳图。由图可知本发明电泳图目的条带清晰,单一,特异性较强,与预期结果一致。图3为LabChip GX(Caliper)检测文库片段大小分布图,如图所示该片段长度为330bp(加接头后),片段浓度为238.6nmol/L,其峰单一,片段长度及浓度符合文库构建的标准。图4是利用Illumina
HiSeq™ 2500进行测序结果,测序的覆盖度达到99.86%,BRCA1和BRCA2全长与目标序列比对发现相似度高达98.47%。测序发现BRCA1没有发现SNP位点,BRCA2发现3个SNP位点,分别位于13号染色体第32906729、32929387、32890572个碱基上。NCBI登陆号为rs144848、rs169547、rs1799943。根据已有资料信息比对发现,该三个SNP位点为无害突变。结果该样品为阴性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 安诺优达基因科技(北京)有限公司
<120> 用于乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2的Long-range PCR检测的引物组、方法及试剂盒
<160> 18
<170> patentin 3.3
<210> Brca1.1L
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.1L
ACCCCAACAT TGATTCCTTT
C
21
<210> Brca1.1R
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.1R
CACAGGGAGA AAGTCTGCAA
G
21
<210> Brca1.2L
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.2L
GGGAGCTGAG AAAGCAGCCA
GC
22
<210> Brca1.2R
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.2R
TCGGCAGGAA TCCATGTGCA
GC
22
<210> Brca1.3L
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.3L
AGCAGAAGAA CGTGCTCTTT
TCACGG
26
<210> Brca1.3R
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.3R
ACAGTCTTCA ATGTGGAGGC
AGTAGGG
27
<210> Brca1.4L
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.4L
CTGGATTGAA GATGGGTGAG
A
21
<210> Brca1.4R
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.4R
TTTCCTGTAC CTTGCCAACA
C
21
<210> Brca1.5L
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.5L
GGCAATCCTG
AAGAAGTGGA
20
<210> Brca1.5R
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.5R
ACAAAGCAGC GGATACAACC
20
<210> BR1_P6.1F
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P6.1F
ACGTTGCGGA
GAGGTGAG
18
<210> BR1_P6.1R
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P6.1R
TAGCCAGGCA TAGTTGCACA
20
<210> BR1_P6.2F
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P6.2F
CTCCACCTCC
CTGGTTCAGT
20
<210> BR1_P6.2R
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P6.2R
AGCTTTGTGG
TGAGGTGTTG
20
<210> BR1_P7F
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P7F
GGCTCAAAGG
ACCTCCTACC
20
<210> BR1_P7R
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> BR1_P7R
AGGCAGAGGA
ACCTCTTGAA
20
<210> Brca1.8L
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.8L
GCCATGAAAA GATAATCTCA
CAACTGC
27
<210> Brca1.8R
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.8R
GGTGGCTCTG CTTATATACA
CAACTGG
27
<210> Brca1.9L
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.9L
TCACCCTGGT
CCAACAACCA
20
<210> Brca1.9R
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca1.9R
TGTTCGTTCC
TCCCGTCTGG
20
<210> Brca2.1L.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.1L.RS
CTCCCCCACA AAAAGGGGAC
AAAGC
25
<210> Brca2.1R.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.1R.RS
ACAAACTCCC ACATACCACT
GGGGG
25
<210> Brca2.2L.RS
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.2L.RS
CTCGGGGCAT CCTTTTTGGG
GG
22
<210> Brca2.2R.RS
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.2R.RS
TGACATGCTG CAGCCAAGAC
CT
22
<210> Brca2.3L.RS
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.3L.RS
GCCACTGTGC CCAAACACTA
CC
22
<210> Brca2.3R.RS
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.3R.RS
TGTGCCTGGC CTCAATTCAC
CA
22
<210> Brca2.4L.RS
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.4L.RS
TGACCCACAG TAAGGCACAT
C
21
<210> Brca2.4R.RS
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.4R.RS
GCCCTCTTCT ACCATTTGTG
C
21
<210> Brca2.5L.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.5L.RS
GGCCTTATGG TAGATTCCTC
CCCCG
25
<210> 反向引物Brca2.5R.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.5R.RS
TGGGCCTCCA CATATTTTGC
TGCTT
25
<210> Brca2.6L.RS
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.6L.RS
GGAGGCCCAA CAAAAGAGAC
20
<210> Brca2.6R.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.6R.RS
GTGGTTTAGC
CGGACTCCTC
20
<210> Brca2.7L.RS
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.7L.RS
CAGAAGGGGA
ATCAGGATCA
20
<210> Brca2.7R.RS
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.7R.RS
GCTGATAGGG
AGAGGGGAAC
20
<210> Brca2.8L.RS
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.8L.RS
TTAATTGCCC ATGAACCTCA
G
21
<210> Brca2.8R.RS
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> Brca2.8R.RS
TATTGACTTG TATTGTGTTC
GCTGT
25