CN105219842B

CN105219842B - 多级pcr检测妇科拭子样本中易感基因的方法和试剂盒

Info

Publication number: CN105219842B
Application number: CN201410290209.6A
Authority: CN
Inventors: 洪国藩
Original assignee: Shanghai Institutes for Biological Sciences SIBS of CAS
Current assignee: Center for Excellence in Molecular Cell Science of CAS
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2018-05-15
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: CN105219842A

Abstract

本发明公开了多级PCR检测妇科拭子样本中易感基因的方法和试剂盒。本发明方法通过在全封闭体系中，用两对或多对易感基因特异性引物，通过多级PCR扩增待测样品中的易感基因，并通过测序等方法准确地确定易感基因的种类或型别。本发明方法实现了在全封闭体系内、可简便地在多级PCR过程中对各级之间实现PCR扩增产物的按需转移，从而根本上消除了PCR的交叉干扰。本发明方法特别适合作为一种作为无创、极度灵敏的普查方法广泛应用。

Description

多级PCR检测妇科拭子样本中易感基因的方法和试剂盒

技术领域

本发明涉及生物和检测领域，具体地，本发明涉及多级PCR检测妇科拭子样本中易感基因的方法和试剂盒及其应用。

背景技术

乳腺癌是女性最常见的一种癌症，在美国，其发病率为118.7每100,000人。11％在70岁以前死亡的美国女性的死因为乳腺或卵巢癌。宫颈癌是女性中的常见肿瘤，每年在全世界范围内导致275,000例死亡，其中，绝大部分在发展中国家。

BRCA1和BRCA2突变是多数乳腺癌和卵巢癌的诱因。多数具有上述基因的个体罹患乳腺癌、卵巢癌和其他癌症的风险大大增加，乳腺癌的风险增加为50至80％，且患病者(通常为绝经期妇女)的年龄时有降低。据统计，多于300,000的美国女性携带有BRCA1或BRCA2基因突变，这些突变使得女性继承乳腺或卵巢癌的风险增加5-至20-倍。在70岁以前死亡的女性中，77％携带有BRCA1突变的女性和56％携带有BRCA2突变的女性的死因是乳腺或卵巢癌。BRCA1突变多为腺嘌呤和鸟嘌呤的缺失(185delAG)和胞嘧啶的插入(5382insC)，BRCA2突变包括胸腺嘧啶的缺失(6174delT)。BRCA1突变，185delAG，在接近20％的德裔犹太女性早期乳腺癌患者中被发现，而这一数据在总德裔犹太人中的比例约为0.9％。

BRCA突变的常用测试方法有通过提取病人血液DNA(100～150μL)提取DNA进行PCR，再进行杂交，或进行等位基因专一的PCR测试。但该方法很不方便，需要对血液细胞进行复杂的、多步骤的分离和纯化，而且在这些处理不仅耗时、耗力，而且需要昂贵的试剂且处理废液易造成污染。此外，在处理过程中易出现丢失情况，故假阳性很高。因此，根本不适合用于普查。

此外，现有技术中还开发了用蛋白截断实验(PTT)，变性梯度凝胶电泳(DGGE)和/或变性高效液相色谱法(DHPLC)等方法，但这些方法仍大多采用组织穿刺样本或血液样本，因此有一定的痛苦。此外，这些方法的灵敏度仍不令人满意，也普遍存在因样本污染(包括来自环境的核酸污染)而导致的高假阳性率。

目前，防止来自实验环境的核酸污染的有效方法是采用规格要求非常高的分级实验室。这不仅导致检测成本大幅上升，也无法广泛推广，更无法适用于众多人群的普查。

常用的宫颈癌检测方法是Papanicolaou(Pap)Smear检测宫颈上皮细胞的变化，再加上高危HPV DNA的测试。目前商业上用的最多HPV检测试剂盒是Digene Hybrid Capture2(HC2)测试，是唯一一种FDA认可的测试方法，常被用于检测子宫颈阴道细胞悬液是否包含“高风险”致癌HPV。然而，多于95％的HC2-阳性结果最后在阴道镜活检中被发现是假阳性。

综上所述，本领域需要开发更准确、快速、高效的易感基因和病原体基因的检测方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种灵敏度高、特异性好、抗干扰能力强的PCR反应设备和方法。

本发明的第一方面，提供了一种鉴别易感基因种类或型别的方法，包括步骤：

(a)在封闭的第一级PCR反应腔或隔室中，以含有或可能含有易感基因核酸的样本为模板，通过所述易感基因特异性的第一引物对进行扩增，从而获得第一扩增产物P1；

(b)将第一扩增产物从第一级PCR隔室转移至第二级PCR隔室中，作为第二级PCR的模板，并在封闭的第二级PCR隔室中，通过所述易感基因特异性的第二引物对进行扩增，从而获得第二扩增产物P2；

(c)任选地，将上一步骤的扩增产物Pi从第i级PCR隔室转移至第i+1级PCR隔室中，作为第i+1级PCR的模板，并在封闭的第i+1级PCR隔室中，通过所述易感基因特异性的第i+1引物对进行扩增，从而获得第i+1扩增产物P_i+1，其中i为≥2的正整数；本步骤可进行一次或多次；

(d)对上一步骤中获得的所述第二扩增产物P2或所述第i+1扩增产物P_i+1，进行测序，从而获得扩增产物的序列；和

(e)将测得的扩增产物序列与易感基因标准序列进行比对，从而鉴别出易感基因的种类或型别；

其中，所述的易感基因包括疾病相关的易感基因。

在另一优选例中，在步骤(b)和(c)中，将第j扩增产物P_j从第j级PCR隔室转移至第j+1级PCR隔室过程中，第j级PCR隔室和第j+1级PCR隔室都处于封闭状态，其中j为≥1的正整数，并且在第j级PCR隔室和第j+1级PCR隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒从P_j级隔室(或上游隔室)转移至P_j+1级隔室(或下游隔室)。

在另一优选例中，在步骤(a)、(b)和(c)的整个过程中，所有的PCR隔室都处于封闭状态。

在另一优选例中，在步骤(a)中，第一级PCR隔室中放置有可携带PCR扩增产物的固体颗粒，从而在PCR反应过程中或之后，形成携带PCR扩增产物的固体颗粒。

在另一优选例中，所述的固体颗粒是磁性微球。

在另一优选例中，在步骤(b)和(c)中，利用磁铁或电磁铁，通过所述携带PCR扩增产物的固体颗粒，将第j扩增产物P_j从第j级PCR隔室转移至第j+1级PCR隔室，其中j为≥1的正整数。

在另一优选例中，所述的易感基因包括癌症相关的易感基因、免疫疾病相关的易感基因、糖尿病相关的易感基因、高血压相关的易感基因、心血管疾病相关的易感基因。

在另一优选例中，所述的易感基因包括选自下组的癌症的易感基因：乳腺癌、或卵巢癌、肝癌、肺癌、肠癌、前列腺癌；更佳地为BRCA基因。

在另一优选例中，在步骤(e)中，BRCA易感基因包括185delAG突变型(BRCA1)、(185delAG)、5382位胞嘧啶(C)的插入(5382insC)(BRCA1)、胸腺嘧啶的缺失(6174delT)(BRCA2突变)。

在另一优选例中，所述的样本来自哺乳动物(如人)。

在另一优选例中，所述的样本为拭子，较佳地为妇科拭子、口腔拭子。

在另一优选例中，所述的多级PCR为二级PCR，且所述二级PCR构成巢式PCR。

在另一优选例中，步骤(a)、(b)和(c)在多级PCR反应管中进行，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从一个隔室(或上游隔室)转移至另一隔室(或下游隔室)。

在另一优选例中，所述方法包括：用步骤(d1)替换步骤(d)和(e)：

(d1)对上一步骤中获得的所述第二扩增产物P2或所述第i+1扩增产物P_i+1，用易感基因种类或型别特异性探针进行杂交，并根据杂交结果鉴别出易感基因的种类或型别。

在另一优选例中，所述的反应管包括n个隔室，其中n为2-5000的任一正整数。

在另一优选例中，所述的反应管包括M个多级组，各多级组分别具有2、3、4或5个相互连通的隔室，其中M为1-1000的任一正整数。

在另一优选例中，所述的PCR反应管的隔室呈直链构型、支链构型、或环形构型；和/或

所述的隔室呈矩阵排列，所述矩阵为a×b矩阵，其中a为2-100的正整数，b为2-100的正整数。

在另一优选例中，所述的隔室具有腔盖(20)，并且对于相互连通的多个隔室而言，当各自的腔盖全部盖上后，就构成一个封闭空间。

在另一优选例中，所述连接通道位于反应腔或隔室上部。

在另一优选例中，当所述上游隔室盖上腔盖后，所述连接通道在上游隔室的入口隔室上部，并且位于腔盖下沿下方，从而使得携带PCR扩增产物的固体颗粒被抬升从而离开位于隔室下方的反应体系后，进入所述入口，经过连接通道，再通过所述连接通道在下游隔室的出口，进入下游隔室。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：对于来自所述同一样本的分样本，进行HPV病原体分型检测，较佳地所述的分型检测为多级PCR分型检测。

在另一优选例中，所述的HPV病原体分型检测与所述的易感基因的检测同时或先后进行。

在另一优选例中，所述的样本妇科拭子。

在另一优选例中，所述的HPV分型检测包括步骤：

(a)在封闭的第一级PCR反应腔或隔室中，以含有或可能含有HPV基因组DNA的所述分样本为模板，通过HPV特异性的第一引物对进行扩增，从而获得第一扩增产物P1；

(b)将第一扩增产物从第一级PCR隔室转移至第二级PCR隔室中，作为第二级PCR的模板，并在封闭的第二级PCR隔室中，通过HPV特异性的第二引物对进行扩增，从而获得第二扩增产物P2；

(c)任选地，将上一步骤的扩增产物Pi从第i级PCR隔室转移至第i+1级PCR隔室中，作为第i+1级PCR的模板，并在封闭的第i+1级PCR隔室中，通过HPV特异性的第i+1引物对进行扩增，从而获得第i+1扩增产物P_i+1，其中i为≥2的正整数；本步骤可进行一次或多次；

(d)对上一步骤中获得的所述第二扩增产物P2或所述第i+1扩增产物P_i+1，进行测序，从而获得HPV的序列；和

(e)将测得的HPV序列与HPV标准序列进行比对，从而鉴别出HPV的型别。

在另一优选例中，所述的方法是非诊断性的检测方法。

在本发明的第二方面，提供了一种用于特异性扩增易感基因的PCR反应系统，所述系统包括：

(i)多级PCR反应管，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从一个隔室(或上游隔室)转移至另一隔室(或下游隔室)；

(ii)固体颗粒，所述固体颗粒位于所述多级PCR反应管的至少一个上游隔室中，并且在所述上游隔室内进行PCR反应时，所述固体颗粒能吸附在扩增过程中形成的扩增产物；以及

(iii-1)用于特异性扩增所述易感基因的多个引物对，所述的各引物对分别位于不同的容器中，并且在PCR扩增时各所述引物对被分别置于第j级PCR隔室中，从而在第j级PCR隔室中用所述的第j引物对进行PCR扩增时，形成第j扩增产物P_j，其中j为≥1的正整数；或

(iii-2)分别位于第j级PCR隔室中的所述易感基因特异性的第j引物对，从而在第j级PCR隔室中用所述的第j引物对进行PCR扩增时，形成第j扩增产物P_j，其中j为≥1的正整数；

其中，所述的易感基因是疾病相关的易感基因。

在另一优选例中，所述的系统还包括用于进行HPV病原体分型的HPV分系统。

在另一优选例中，所述的HPV分系统包括：

(iii-1)用于特异性扩增HPV的多个引物对，所述的各引物对分别位于不同的容器中，并且在PCR扩增时各所述引物对被分别置于第j级PCR隔室中，从而在第j级PCR隔室中用所述的第j引物对进行PCR扩增时，形成第j扩增产物P_j，其中j为≥1的正整数；或

(iii-2)分别位于第j级PCR隔室中的HPV特异的第j引物对，从而在第j级PCR隔室中用所述的第j引物对进行PCR扩增时，形成第j扩增产物P_j，其中j为≥1的正整数。

在另一优选例中，所述的系统包括用于分别检测二种或多种易感基因的分系统。

在本发明的第三方面，提供了一种对易感基因的核酸物质进行多级PCR反应方法，所述方法包括步骤：

(a)提供一多级PCR反应管，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从一个隔室(或上游隔室)转移至另一隔室(或下游隔室)；

(b)在所述多级PCR反应管的PCR反应隔室中加入进行PCR反应所需的试剂，形成液相PCR反应体系，并且在一个或多个上游隔室中加入PCR模板材料和用于吸附扩增产物的固体颗粒，但在下游隔室中不加入PCR模板材料，并且各隔室内的液相PCR反应体系互不连通且互不接触；

(c)封闭所述多级PCR反应管的上游隔室和下游隔室，从而对于相互连通的多个隔室而言，当各自的腔盖全部盖上后，构成一个封闭空间；

(d)在上游隔室R1中，用所述易感基因特异性的第一引物对进行PCR反应，形成第一PCR扩增产物P1以及吸附有所述第一PCR扩增产物P1的固体颗粒；

(e)抬升所述吸附PCR扩增产物的固体颗粒，离开位于所述上游隔室下方的液相PCR反应体系后，进入所述连接通道的入口，经过连接通道，进入位于所述上游隔室下游的另一下游隔室R2，作为所述下游隔室中的PCR模板材料；

(f)在所述下游隔室R2中，用所述易感基因特异性的第二引物对进行PCR反应，形成第二PCR扩增产物P2；

(g)任选的，将上一步骤的扩增产物Pi从第i级PCR隔室转移至第i+1级PCR隔室中，作为第i+1级PCR的模板，并在封闭的第i+1级PCR隔室中，通过所述易感基因特异性的第i+1引物对进行扩增，从而获得第i+1扩增产物P_i+1，其中i为≥2的正整数；并且本步骤可进行一次或多次；

且所述的易感基因是疾病相关的易感基因。

在另一优选例中，所述的固体颗粒是磁性微球。

在另一优选例中，各PCR隔室中引物对是不同的。

在另一优选例中，所述的方法还包括：以来自同一样本的分样本为模板，进行HPV多级PCR反应方法，所述方法包括步骤：

(d)在上游隔室R1a中，用HPV特异性的第一引物对进行PCR反应，形成第一PCR扩增产物P1a以及吸附有所述第一PCR扩增产物P1a的固体颗粒；

(e)抬升所述吸附PCR扩增产物的固体颗粒，离开位于所述上游隔室下方的液相PCR反应体系后，进入所述连接通道的入口，经过连接通道，进入位于所述上游隔室下游的另一下游隔室R2a，作为所述下游隔室中的PCR模板材料；

(f)在所述下游隔室R2a中，用HPV特异性的第二引物对进行PCR反应，形成第二PCR扩增产物P2a；

(g)任选的，将上一步骤的扩增产物Pia从第i级PCR隔室转移至第i+1级PCR隔室中，作为第i+1级PCR的模板，并在封闭的第i+1级PCR隔室中，通过HPV特异性的第i+1引物对进行扩增，从而获得第i+1扩增产物P_i+1a，其中i为≥2的正整数；并且本步骤可进行一次或多次。

较佳地，所述的病原体检测方法还包括步骤：对上一步骤中获得的所述第二扩增产物P2a或所述第i+1扩增产物P_i+1a进行检测。

较佳地，所述的多级PCR反应在PCR自动扩增设备(仪)上进行。

在另一优选例中，所述的进行PCR反应所需的试剂选自下组：PCR引物、缓冲液、dNTP、聚合酶、镁离子。

在另一优选例中，位于所述上游隔室中的PCR引物或引物对与位于所述下游隔室中PCR引物或引物对，是不同的或相同的。

在另一优选例中，所述方法包括：

(g)当所述多级PCR反应管具有下游隔室R_i时，其中i为≥2的正整数，

则在下游隔室R_i中进行PCR反应，形成吸附有第i级PCR扩增产物的固体颗粒；和

将所述吸附有第i级PCR扩增产物的固体颗粒通过另一连接通道转移至次一级的下游隔室R_i+1，并在所述下游隔室R_i+1中进行PCR反应，从而形成第i+1级PCR扩增产物和任选的形成吸附有第i+1级PCR扩增产物的固体颗粒；

(h)任选地重复步骤(g)一次或多次。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：对上一步骤中获得的所述第二扩增产物P2或所述第i+1扩增产物P_i+1进行检测；

在另一优选例中，所述的检测包括探针杂交、测序、和/或电泳。

较佳地，所述检测包括测序和/或用所述易感基因种类或型别特异性探针进行杂交。

在另一优选例中，在所述下游隔室R_i中也放置用于吸附扩增产物的固体颗粒。

在另一优选例中，所述的PCR模板材料包括：生物组织样品、器官样品、穿刺样品、细胞样品、核酸抽提物、血液、血清、体液、唾液、毛发、粪便样品、羊水样品、尿液、分泌物、培养液、食品样品、疫苗、土壤样品、水样、和空气样品。

在另一优选例中，所述的PCR模板材料是妇科拭子(宫颈抹片)。

在另一优选例中，所述的多级PCR反应在PCR自动扩增设备(仪)上进行；和/或所述的固体颗粒是磁性微球。

在另一优选例中，所述PCR扩增设备包括：

用于放置PCR反应管的反应孔，其中所述PCR反应管包括多级PCR反应管，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒从一个隔室(或上游隔室)转移至另一隔室(或下游隔室)；

用于控制所述反应孔温度的控温装置，从而使得反应管的隔室内能够进行预定的PCR反应；和

用于控制携带PCR扩增产物的固体颗粒从上游隔室通过所述连接通道转移至下游隔室的控制装置。

在另一优选例中，所述的控制装置是磁铁或电磁铁。

在另一优选例中，所述的各反应孔设有独立的控温装置。

在另一优选例中，所述的设备还设有自动控制磁场的装置，用于控制磁铁的移动或控制电磁铁的开启/移动，从而实现磁性微球同步和自动可控转移。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1显示了现有技术中PCR反应管的示意图。

图2显示了本发明一种多级PCR反应管(已加入液相PCR反应体系)的示意图。

图3显示了本发明一种多级PCR反应管(未加入液相PCR反应体系)的示意图。

图4显示了本发明另一种多级PCR反应管(三联体)的示意图。

图5显示了现有技术中(对比例1)中BRCA1(185delAG)检测的四引物示意图。

图6显示了本发明实施例6,7中多级PCR检测BRCA1(185delAG)的引物示意图。

图7显示了本发明实施例6中Taq PCR对185del AG突变及非突变样品检测的结果；其中：P1表示F1,R1/F2,R2＝1:1，P2表示：F1,R1/F2,R2＝2:1，N1,N2,N3表示不含185delAG突变样品，B表示含185delAG突变样品。

图8显示了本发明对比例1中对16份样品PCR产物凝胶图。图中：A549为人肺癌细胞系。

图9显示了本发明实施例6和7中对稀释样品的多级PCR测序结果。

图10显示了本发明实施例6中对三个样品(1号，15号，16号样本)的DNA进行巢式PCR测序的结果。

图11显示了本发明实施例7中，对BRCA1突变的185del AG人细胞系的多级PCR检测实验中的DNA测序结果。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种灵敏度高、特异性好、抗干扰能力强的多级PCR反应管、设备、系统和方法。实验表明，使用本发明的多级PCR反应管以及对易感基因种类或型别的分析方法，不仅可以使得检测灵敏度达到1-2个拷贝，而且具有极其优异的抗污染和抗干扰能力。此外，本发明的设备还可在封闭反应体系内实现PCR扩增产物的定量或半定量转移。此外，本发明人还出乎意料地发现，即使对于细胞含量很少的非血液样本(尤其是通过妇科拭子采集的样本)，在本发明的体系下，通过一次无创采样就可非常准确地、低成本地获得多种检测结果(如包括易感基因和HPV的检测结果)，同时避免了采血的麻烦，因此特别适用于大规模的普查和区域调查。在此基础上完成了本发明。

术语

术语“探针”指一组与互补和部分互补核酸显示序列特异杂交的寡核苷酸。为实施杂交后的步骤，或为改变它们的杂交特性，可修饰寡核苷酸的结构。

术语“型特异性探针”指一组在严谨条件下仅与与它们精确互补的靶区域结合的寡核苷酸。适用于这种需要的杂交条件在本领域已众所周知(见，如Sambrook等，1985，Molecular Cloning Laboratory Manual，Cold Spring Harbor Laboratory，Cold SpringHarbor，N.Y.USA)。一般地，在规定的离子强度和pH下，严谨条件选择为低于特异序列的解链温度(Tm)约5℃。Tm是在存在适当的互补靶分子时，50％探针是结合状态的温度(在规定的离子强度和pH下)。降低杂交条件的严谨性(例如提高盐浓度或降低温度)将允许与非精确互补序列结合。假如为非精确互补模板，不与模板中的模板核酸结合的核苷酸是“错配核苷酸”。

术语“引物”指在一定条件下可作为DNA合成(启动)起始点的核苷酸，其中在该条件下，与核酸链互补的引物延伸产物的合成在核酸模板上得到诱导，即在四种不同核苷三磷酸和用于聚合的试剂(即DNA聚合酶或逆转录酶)存在下、在适当的缓冲液和适合的温度下。引物优选为单链DNA分子。引物的适当长度一般为15-40个核苷酸。引物不需要反映模板的确切序列，因此，通过改变结合(反应)温度，类似的靶分子组可作为合成(一致扩增子)的模板。为使它可与固相结合以及为了其它目的，具有化学特征的基团可连接至引物寡核苷酸。

本发明中的术语“引物”也指一组连续相关的寡核苷酸，其中该组寡核苷酸可引发某组模板序列(如上所述)。另外，该组的成员由这样的寡核苷酸组成，所述寡核苷酸可与一组给定模板核酸中的一些或所有成员形成错配。但在适当的条件下，这些引物也可参与启动。术语“一致引物(consensus primer)”指可用于引发相关模板核酸的特定区域的引物或引物组。这些区域的特征是，它们的变异性显著低于全部核酸的变异性，即它们是保守的，因此在这些序列上所选择的一致引物可引发模板核酸序列的所有组。一致引物不必要是单一引物，它可是一组引物。

术语“热稳定聚合酶”指在热变性温度下保持相对稳定、并可催化核苷三磷酸聚合以形成与靶序列的一条核酸链互补的引物延伸产物的酶。纯化的热稳定聚合酶可用常规方法制备或购得(如购自Applera)。

虽然聚合酶链式反应是优选的扩增方法，但可使用其他任何方法中扩增感兴趣的基因组区域和寡核苷酸。例如，连接酶链式反应(Wu和Wallace1989，Genomics4：560-569)、TAS扩增系统(Kwoh等，1989，Proc.Natl.Acad.Sci.USA86：1173-1177)和自我维持的序列复制(Guatelli等，1990，Proc.Natl.Acad.Sci.USA87：1874-1878)也可用于靶序列的正确扩增。

如本文所用，术语“妇科拭子”、“宫颈拭子”、“阴道拭子”等可互换使用，都指用于妇科检查的拭子。

易感基因

在本发明中，适用的易感基因没有特别限制，可以是已知或未知的各种疾病相关的易感基因，例如癌症易感基因等。代表性的易感基因例子包括(但并不限于)：癌症相关的易感基因、免疫疾病相关的易感基因、糖尿病相关的易感基因、高血压相关的易感基因、心血管疾病相关的易感基因。

较佳地，所述的易感基因包括选自下组的癌症的易感基因：乳腺癌、或卵巢癌、肝癌、肺癌、肠癌、前列腺癌。

一种代表性的例子包括(但并不限于)：人Brca基因。

乳腺癌基因(BRCA)突变概述

BRCA易感基因包括185delAG突变型(BRCA1)、(185delAG)、5382位胞嘧啶(C)的插入(5382insC)(BRCA1)、胸腺嘧啶的缺失(6174delT)(BRCA2突变)。

BRCA1/2是两种具有抑制恶性肿瘤发生的优良基因(称为“抑癌基因”),能产生肿瘤抑制蛋白，对DNA损伤修复、细胞的遗传稳定有重要作用。如果BRCA1/2基因发生突变，它所具有的抑制肿瘤发生的功能就会受影响，这样就会增加患乳腺癌，卵巢癌和其他癌症(如直肠癌，胰腺癌和前列腺癌)的风险。

遗传有害的BRCA1或BRCA2突变的女性患乳腺癌和卵巢癌的几率分别是正常人群中女性患病率的5倍和10-30倍。BRCA1突变的患病率要高于BRCA2。正常人群中的女性一生中患乳腺癌和卵巢癌的风险分是12％和1.4％，而携带遗传有害BRCA1突变的女性在70岁之前患乳腺癌和卵巢癌的几率分别是55-65％和39％，携带遗传有害BRCA2突变的女性在70岁之前患乳腺癌和卵巢癌的几率分别是45％和11-17％。美国的一份资料显示，在3亿多美国人中约250,000-500,000名携带有该突变，在德系犹太人,冰岛人，法裔加拿大人中比例高，而亚裔中比例较低。

两种基因的突变属于“常染色体显性遗传”，若父母有这些基因突变，则无论儿子还是女儿都有一半的几率携带这些突变基因。但并不是所有突变携带者都会发展成癌症，只是携带有这种突变的人有很高的癌症易感性。

多级PCR反应管

本发明还提供了一种多级PCR反应管，所述反应管包括二个或多个可封闭的PCR反应腔或隔室(10)(compartment)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从一个隔室(或上游隔室)转移至另一隔室(或下游隔室)。

如本文所用，术语“本发明反应管”、“多级PCR反应管”、“PCR多级反应管”、“多级PCR反应管”、“级联PCR反应管”可互换使用，指具有至少二个相对独立的、PCR反应隔室的PCR反应管，并且在所述PCR反应隔室之间设有允许携带PCR扩增产物的固体颗粒通过的转移通道。

在本发明中，对于通过转移通道进行连通的任何两个PCR反应隔室，可将其中先进行PCR反应的反应隔室称为“上游隔室”、“上游反应隔室”或“上游PCR反应隔室”，而将另一PCR反应隔室称为“下游隔室”、“下游反应隔室”或“下游PCR反应隔室”。

参见图2和图3。图中示出的本发明多级PCR反应管包括二个可封闭的PCR反应腔或隔室(10)(compartment)。各隔室10设有腔盖(20)。较佳地，所述腔盖通过连接件(22)与隔室本体连为一体。

此外，在两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从通过一个隔室(即上游隔室)转移至另一隔室(即下游隔室)。

当所述隔室竖直放置时，所述的连接通道可以是水平的或倾斜的。通常，连接通道的倾斜角度(连接通道与水平线的夹角)为0-30度，较佳地为0-15度，更佳地为0-10度。

当连接通道呈现一定倾斜角度时，来自上游隔室的、携带PCR扩增产物的固体颗粒可方便地借助重力或外部施加的磁场力，从连接通道的入口端滚向或滑向连接通道的出口端，从而进入下游隔室。

在本发明中，所述连接通道的内径和长度没有特别限制，只要能够让携带PCR扩增产物的固体颗粒通过即可。

典型地，连接通道的内径为0.1-20mm，较佳地为0.2-10mm，更佳地为0.2-5mm。

典型地，连接通道的长度为0.1-100mm，较佳地0.2-50mm。

在本发明中，连接通道可以是已封闭的或可封闭的。例如，当多级PCR反应管的腔盖与隔室腔体是分离式时，可将腔盖制成一体式的上盖，该上盖不仅具有对应于隔室腔体的腔盖，而且还具有对应于连接通道的密封盖。这样，当盖上所述上盖时，不仅封闭了各隔室，还封闭了相应的连接通道，从而形成封闭的反应空间。

在本发明中，一体式的上盖特别适用于当隔室具有a×b矩阵结构的情况。

本发明多级PCR反应管的隔室大小没有特别限制。通常，单个PCR隔室的容积约为10-10000微升，较佳地20-2000微升，更佳地30-1000微升，最佳地40-500微升。

本发明多级PCR反应管的隔室形状没有特别限制，可以是圆柱形、圆锥形、或其他类似形状。

本发明多级PCR反应管的材质没有特别限制，可以是塑料、玻璃或可透过磁场的其他材料。优选塑料，例如聚丙烯塑料等。

在另一优选例中，所述的反应管包括n个隔室，其中n为2-5000的任一正整数；较佳地，n为2-500的任一正整数。

在另一优选例中，M为192、96、48、24、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2、或1。

在另一优选例中，所述的PCR反应管的隔室呈直链构型、支链构型、或环形构型。较佳地，呈“一”字构型、“V”字构型、或“□”或“○”字等构型。

在另一优选例中，所述的各隔室为串联设置。

在另一优选例中，所述的隔室呈矩阵排列，所述矩阵为a×b矩阵，其中a为2-100的正整数，b为2-100的正整数。

在另一优选例中，所述的矩阵为6×8、6×16、8×12、12×16矩阵。

在另一优选例中，所述腔盖为密封盖。

在另一优选例中，所述腔盖与隔室是一体化的；更佳地，上述腔盖通过连接件(22)与隔室腔体连接。

在另一优选例中，所述的腔盖与隔室腔体是分离的。

在另一优选例中，所述多个或全部腔盖是一体的。

在另一优选例中，所述连接通道位于反应腔或隔室上部。

在另一优选例中，所述的连接通道高于隔室中预定的液相PCR反应体系的液面。

在另一优选例中，所述的连接通道入口的下沿距离隔室上沿的距离H1与隔室上沿与隔室底部的垂直高度H之比满足：H1/H≤1/2，较佳地≤1/3，更佳地≤1/4，最佳地≤1/5。

在另一优选例中，所述PCR反应管具有2个或3个互相连通的PCR隔室。

在另一优选例中，所述的上游隔室设有引导板，用于引导携带PCR扩增产物的固体颗粒从上游隔室进入连接通道入口。

携带PCR扩增产物的固体颗粒

在本发明中，在隔室中进行PCR反应之中或之后，形成的PCR扩增产物中的一部分会吸附或粘附于置于所述隔室的固体颗粒表面，从而形成携带PCR扩增产物的固体颗粒。当所述固体颗粒从上游隔室转移下游隔室时，所携带的PCR扩增产物就可作为下游隔室中的PCR模板。

在本发明中，固体颗粒的形状没有特别限制，可以是球形、卵圆形、圆柱形、锥形、立方形或其他形状。固体颗粒可以是实心的、空心的、网格状的或其他结构，只要该固体颗粒可以吸附或携带PCR扩增产物。

固体颗粒的材质没有特别限制，然而优选的固体颗粒是磁性颗粒，如磁性微球。在本发明中，所述的磁性颗粒包括已具有磁性的颗粒以及在磁场作用下具有磁性的颗粒。

在另一优选例中，所述的磁性微球为核壳结构。

在另一优选例中，所述的磁性微球是表面未修饰的、表面修饰的、或表面带有涂层。

在本发明中，所述固体颗粒的大小没有特别限制。通常，固体颗粒的平均粒径为0.01～10mm，较佳地为0.1-5mm，最佳地为0.2-2mm。

所述固体颗粒的核酸吸附力受到颗粒表面积和表面性质等因素的影响。技术人员可以购得或用常规方法制备各种不同的能携带PCR扩增产物的固体颗粒。

一种优选的固体颗粒是表面亲水性的或带有羟基等亲水性基团的颗粒。这样，不仅能够吸附核酸分子，还可在转移时携带部分反应混合液，从而将一定量的PCR扩增产物转移至下游隔室。

当颗粒大小和材质确定后，通过常规方法，可以测定出每个固体颗粒所携带的PCR产物的数量。通常，每个颗粒可携带整个PCR反应体系中PCR扩增产物的约1/200-1/10，较佳地约1/100-1/15，更佳地1/50-1/20。按体积计，通常一个颗粒可携带0.1-2微升的反应液体，这取决于颗粒的大小以及表面特性。

取决于需要以及固体颗粒的大小，可以在上游隔室中放置一个或多个固体颗粒。此外，可以在下游隔室中放置或不放置一个或多个固体颗粒。

当一个隔室中有多个颗粒时，这些颗粒可以一起或分别被转移至一个或多个下游隔室。

多级PCR反应

在本发明中，对于通过转移通道连通的上游反应隔室和下游PCR反应隔室而言，通常在所述上游PCR反应隔室进行了PCR反应(“第一级PCR反应”)之后或之中，置于反应体系中固体颗粒会吸附一部分扩增产物。将所述吸附有一部分PCR扩增产物的固体颗粒，通过所述转移通道从上游反应隔室转移至下游隔室，就可在下游隔室内作为后续PCR反应的模板，从而进行下一级的PCR反应。

应理解，在本发明中，虽然会在至少两个上游PCR反应隔室进行PCR反应，然而，在某些PCR反应隔室也可不进行任何反应，或不进行PCR反应。例如，仅进行探针杂交、测序、电泳或其他检测反应。

在本发明中，对于进行PCR反应所需的试剂没有特别限制，可以采用本领域常规的各种不同的PCR反应所需的试剂。代表性的试剂包括(但并不限于)：PCR引物、聚合酶；dNTP、缓冲液、镁离子等。

在本发明中，所述的PCR反应包括常规PCR(高温PCR)、低温PCR、多级PCR、双引物PCR反应、多引物PCR反应、RT-PCR反应、DNA聚合酶PCR反应、RNA聚合酶PCR反应。

在另一优选例中，所述PCR引物的长度为12-100bp，较佳地15-50bp，更佳地18～30bp。

在另一优选例中，所述反应体系包括以下组分：10×扩增缓冲液、4种dNTP混合物、各类DNA聚合酶、Mg²⁺。

在另一优选例中，所述反应体系的各组分含量如下：10×扩增缓冲液5～20μl、4种dNTP混合物50～500μl、PCR引物10～100μl、模板DNA0.1～2μg、TaqDNA聚合酶1～5μl、Mg²⁺0.5～3mmol/L、水50～200μl。

在本发明中，各隔室内的PCR引物可相同或不同。例如，对于通过两个连接通道连通的三个PCR反应隔室而言，第一PCR引物对、第二PCR引物对和第三PCR引物对分别位于不同的PCR隔室内。一种代表性的三级PCR反应管(三联体)如图4所示。

现结合图2,描述本发明的代表性的多级PCR方法。该方法包括：

先在所述多级PCR反应管的PCR反应隔室中加入进行PCR反应所需的试剂，形成液相PCR反应体系31和32，并且在上游隔室中加入PCR模板材料和用于吸附扩增产物的固体颗粒(如磁性颗粒)，但在下游隔室中不加入PCR模板材料，并且两个隔室内的液相PCR反应体系31和32互不连通且互不接触；

封闭所述多级PCR反应管的上游隔室和下游隔室，构成一个封闭空间；

在上游隔室R1中进行PCR反应，形成第一PCR扩增产物以及吸附有所述第一PCR扩增产物的固体颗粒50；

抬升(如通过磁力或磁场)所述吸附PCR扩增产物的固体颗粒50，离开位于所述上游隔室下方的液相PCR反应体系后，进入所述连接通道的入口，经过连接通道，进入位于所述上游隔室下游的另一下游隔室R2，作为所述下游隔室中的PCR模板材料；

在所述下游隔室R2中进行PCR反应，形成第二PCR扩增产物；

如果需要，可重复上述步骤：将下游隔室Ri(i为≥2的正整数)中形成的吸附有第i级PCR扩增产物的固体颗粒，通过另一连接通道转移至次一级的下游隔室R_i+1，并在所述下游隔室R_i+1中进行PCR反应，从而形成第i+1级PCR扩增产物。

与现有技术的PCR反应管(图1)相比，本发明的多级PCR反应管可在反应空间处于封闭的情况下，将第一次PCR反应产物吸附于固体颗粒(如磁性微球)，然后方便地将其从上游隔室转移至下游隔室，从而在下游隔室中将转移的扩增产物作为模板进行第二次PCR，从而在保持高特异性的情况下，通过两次或多次PCR反应显著提高了检测灵敏度。

另外，本发明的另一显著特点是在两次或多次PCR反应过程中，整个多级PCR反应管或各连通的多级组处于封闭状态，故有效防止了环境以及操作过程中引入污染源，也防止了对环境的污染，因而不必需要洁净程度极高的操作设备或操作室。

在本发明中，虽然整个多级PCR反应管或各连通的多级组处于封闭状态，但仍可非常简便地利用固体颗粒在将反应产物(如PCR扩增产物)从上游隔室定量或半定量地转移下游隔室，从而在下游进行下一级的PCR反应。核酸转移量的大小，可通过调节固体颗粒的大小和数量来实现。

本发明中，所述的方法具有非常高的扩增灵敏度，特别是在所述的易感基因为Brca基因的情况下，使用DNA模板含量极少的妇科拭子样本，即可得到精确的扩增产物。优选地，所述的方法还可以用同一个样本进行HPV分型检测。

PCR扩增设备

本发明还提供了一种可用于本发明方法的PCR扩增设备。一种优选设备包括：

用于放置PCR反应管的反应孔，其中所述PCR反应管具有上游隔室和下游隔室，以及连接所述上游隔室和下游隔室的连接通道；

通常，所述的固体颗粒是磁性微球，而所述的控制装置是磁铁或电磁铁。该磁体一般位于反应孔的上方，其磁场可以覆盖反应孔区域的全部或部分，从而将磁性微球一次性或分批从上游隔室转移至下游隔室。

在另一优选例中，所述的反应孔呈矩阵排列，所述矩阵为a×b矩阵，其中a为2-100的正整数，b为2-100的正整数，以便与常规的96孔板等配合使用。

使用本发明的PCR扩增设备，可以实现大规模、高通量和自动化操作。

本发明的主要优点包括：

(a)灵敏度高，材料无需进行进一步纯化；

(b)特异性好；

(c)抗干扰能力强；

(d)操作简便。

(e)可实现定量和半定量的转移。在多级PCR过程中，按需在级间转移PCR扩增产物。

(f)可在普通医院的实验室进行。

(g)检测结果可靠、精确。

(h)减少或消除对环境的污染。

(i)本发明的方法仅需要极少量的样品即可得到准确的检测结果，因此一次采样后，可以用于多种易感基因或病原体的检测。

(j)对于妇女而言，本发明方法既避免了常规抽取病人血液，使妇女的一次宫颈取样即可检测两大恶性肿瘤，大大减少了病人的痛苦，也缩减了检测时间和检测费用。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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 HarborLaboratory Press,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

通用方法

妇科拭子样本的制备

用常规的妇科拭子于宫颈中取样，将所取的样本浸没于1.50ml95％乙醇中，保存备用。

实验时取1ml样品，置于1.5ml的eppendorf管，于5424型Eppendorf公司5424型离心机上13000rpm离心5分钟；小心弃去上清，沉淀用1mlddH₂O洗涤，13000rpm，离心5分钟；小心弃去上清，然后用1mL的buffer(含50mM Tris-HCl,1mM EDTA,0.5％Tween20,pH8.1)洗涤，再次13000rpm，离心5分钟；小心弃去上清，加入100μL含0.1mg/mL蛋白酶K的裂解缓冲液，45-55℃保温(至少1小时以上，可过夜)，使得细胞裂解。裂解后，在95℃下灭活处理10分钟(使蛋白变性)；然后13000rpm，离心5分钟；小心吸取上清(通常约80-90μL)，作为PCR检测的模板。在进行PCR(包括多级PCR)时，通常取1-2μL即可。

实施例1

多级PCR反应检测HPV

在本实施例中，采用图2所示的二联体多级PCR反应管，

引物如下：

其中，在上游隔室中的引物为MY09/MY11，下游隔室中的引物为GP6/MY11或GP5/MY9。

将含HPV(人乳头状病毒)的分泌物用常规方法抽提核酸后，经5倍或10倍系列稀释后，制得HPV拷贝数约为1、2、5、10、25、50、100、200的样品。将所述样品作为模板加入上游隔室。上游隔室R1中分别加入25微升的常规的PCR反应体系(其中包括DNA核酸模板、聚合酶、dNTP、引物、ddH₂O)和2个直径约200nm的磁性微球(无修饰的钢珠)。

先进行第一次PCR反应，预变性95℃，3分钟，95℃，30S；60℃退火30s，72℃延伸1分钟，共30个循环。然后，75℃再延伸10分钟。

然后通过磁场，将2个磁性微球通过连接通道转移到下游隔室，进行第二次PCR反应。条件是95℃，30S；60℃退火30s，72℃延伸1分钟，共30个循环。

对下游隔室R2中获得的第二PCR扩增产物通过测序进行检测。然后将检测结果与HPV标准序列数据库进行比较，从而得出HPV的存在与否和种类。

检测结果表明，该方法可以检测出微量(样品中仅含5-10个拷贝)的HPV病毒。此外，不仅灵敏度显著提高，而且假阴性和假阳性率都显著低于常规PCR法(减少约10倍，即提高约1个数量级)或HC2方法(减少约50％)。

实施例2

多级PCR反应

重复实施例1，不同点在于：使用的多级PCR反应管包括2个多级组，各多级组分别具有2个相互连通的隔室。4个隔室呈矩形排列。这样，可同时对两个样品进行多级PCR反应。

实施例3

多级PCR反应

重复实施例1，不同点在于：使用的多级PCR反应管包括48个多级组，各多级组分别具有2个相互连通的隔室；或使用的多级PCR反应管包括32个多级组，各多级组分别具有3个相互连通的隔室。

96个隔室呈现矩形排列，与常规的96孔板对应，该多级PCR反应管可放置于96孔板上。这样，可同时对48个样品进行二级的多级PCR反应；或可同时对32个样品进行三级的多级PCR反应。

实施例4

三级的多级PCR反应

重复实施例1，不同点在于：下游隔室R3中的引物为GP6/GP5。

第一级PCR：同实施例1。

第二级PCR：同实施例1。

第三级PCR：将下游隔室R2中的携带第二PCR扩增产物的磁性颗粒转移至下游隔室R3，然后进行第三次PCR，从而获得第三PCR扩增产物。

对下游隔室R3中获得的第三PCR扩增产物通过测序进行检测。然后将检测结果与HPV标准序列数据库进行比较，从而得出HPV的存在与否和种类。

检测结果表明，该检测结果可以检测样品中仅含1-2个拷贝的HPV病毒分子。此外，不仅灵敏度显著提高，而且假阴性和假阳性率都显著低于常规PCR法或HC2方法(减少约50％)。

实施例5

HPV型别鉴定

5.1.取样：

(1)临床医生在取检测样本时，用妇科拭子，刮取病人样本后，先插入一只无菌的5ml取样管内，妇科拭子贴管壁轻旋半周，使得小部分病人样本粘在取样管内；

(2)确保有足够样本进行多级PCR技术检测HPV后，将妇科拭子从5ml取样管内抽出放入检测保存液；

(3)在步骤1的5ml取样管内加入1.5ml95％乙醇，盖上盖子，上下振荡取样管数次，使得贴在管壁上的样本保存在液体内，保存备用。

(4)将步骤3的取样管上做好标记，使其与相应检测实验一一对应；

(5)将步骤4的取样管放4℃冰箱保存，备用。

(6)样本的制备见“通用方法”.

5.2多级PCR

(1)第一级PCR

反应体系20μL，引物MY091μL，引物MY111μL，病人样本DNA1μL和水2μL，总计25μL；

(2)第二级PCR

反应体系20μL，引物GP61μL，引物MY111μL，通过磁珠转移的第一PCR产物(约1μL)，水2μL，总计25μL。

(3)第三级PCR

反应体系20μL，引物GP51μL，引物GP61μL，第二次PCR产物(约1μL)，水2μL，总计25μL。

用2％的Agarose检测第三次PCR反应的结果，阳性产物用于测序。

5.3用于样本质量检测的β血红蛋白PCR

反应体系20μL，引物Β11μL，引物Β21μL,病人样本DNA1μL,水2μL,总计25μL。

B1：5’-ACACAACTGTGTTCACTAGC (SEQ ID NO.:5)

Β2：5’-CAACTTCATCCACGTTCACC(SEQ ID NO.:6)

5.4测序

水13.5μL，5倍反应缓冲液3.5μL，BigDye1.11μL，测序引物1μ，第二次PCR产物1μL，在PCR仪上进行测序反应。PCR产物用Centri-Sep strip纯化柱纯化，纯化后从PCR管内吸取10μL纯化产物至测序板，测序引物可从最后一次PCR引物中选择，上机器测序，然后对测序结果与HPV标准序列(可获自已公开的公用数据库)进行分析。所获DNA序列以100％与基因库中标准HPV基因型DNA相符作为HPV定型标准(即美国FDA有关HPV定型的最高金标准)。

结果

本发明方法，对3320个检测样品的检测结果表明：

1319个样本是非HPV感染的，1352个样本是高危型HPV感染，377个样本是低危型HPV感染和272个样本是混合感染。

表1二种方法的结果比较

在3320个样本中,有约60％([1352+377+272]/3320)感染有HPV病毒,而约40％(1319/3320)没有感染HPV病毒。

此外，本发明的检测结果还发现，在其他常规方法中有20种HPV交叉反应，而本发明方法均可以将其准确地检测出(表2)。

表2用多级PCR检测方法发现现有方法存在着严重的交叉反应

结论：多级PCR技术标准(最后以DNA序列检测确定HPV型别)是一种检测HPV的高灵敏、精确和可靠的技术，符合美国公布的检测HPV的“金标准”。

实施例6多级PCR检测BRCA1突变

1.多级PCR检测BRCA1突变的宫颈妇科拭子样本处理

从1655份来自不同个体的妇科拭子样本(制法见通用方法),从中选择经实施例1-5所述方法检测后，含各种HPV类型的DNA的样本60份，用于BRCA1(185delAG)测试。

随机挑选的用于PCR检测BRCA1(185delAG)的16份样品编号及HPV类型如下表3所示：

表3

+：存在AG缺失，即BRCA1

-：不存在AG缺失。

2.引物设计

可用于BRCA1测试用的4个特异性引物如下：

引物1(F1)，5’端内含子序列的互补链5’GAAGTTGTCATTTTATAAACCTTT3’(SEQ IDNO:7)；

引物2(R1)，185delAG突变的互补链5’TGACTTACCAGATGGGACACTA3’(SEQ ID NO:8)；

引物3(F2)，野生型外显子序列的互补链5’ATTAATGCTATGCAGAAAA TCTTAGAG3’(SEQ ID NO:9)；

引物4(R2)，3’内含子序列的互补链5’GTATGTAAGGTCAATTCTGTTC3’(SEQ ID NO:10)。

另外，在185delAG突变位置和F1,R2之间设计如下引物：

Fn5’TCATTGGAACAGAAAGAAATGG3’(22bp)(SEQ ID NO:11)，

Rn5'TTGCATAGGAGATAATCATAGG3’(22bp)(SEQ ID NO:12)，用于巢式PCR扩增。

第一级PCR反应，采用引物F1和R2。

第二级PCR反应，采用引物对F1/Rn,或引物对Fn/R2。其中,F1/Rn，Fn/R2发起的巢式PCR分别产生218bp和178bp的扩增产物。

扩增示意图如图5所示。

3.PCR体系

在Taq PCR体系中，1μL样本上层清液，5单位的TaKaRa r Taq DNA聚合酶于0.2μL中(TaKaRa Biotechnology Co.,Ltd.，中国大连)，2.5μL的10×PCR缓冲液(含Mg²⁺)，2μL的2.5mM dNTPs，各1μL的上游引物和下游引物(10μM)，加水至最终体积为25μL以开始PCR。热循环步骤设定为94℃下预热3min，随之进行34个循环，每个循环设定为94℃下30sec，54/58℃下40sec，以及72℃下30sec；最后在72℃下延伸10min。

第一级PCR反应，采用引物F1和R2。

第二级PCR反应，采用引物对F1/Rn。

其中，所用的样本包括：通用方法制备的样本(初始样本)，以及将所述初始样本经系列稀释获得的、稀释到10^-1，10^-2，10^-3，10^-4，10^-5，10^-6的稀释样本。巢式PCR引物对为F1/Rn，各1μL，1μL第一级PCR产物作为模板。

对于第二级扩增产物，用常规方法进行测序(双向测序)，获得测序结果。

实施例7低温PCR检测

重复实施例6，不同点在于，采用低温PCR。

其中，PCR反应体系的总体积相同。在热循环中，PTC-200热周期计(BIO RAD,Hercules，加州，美国)设定为初始在85℃下加热10min，随后在85℃下30s，50℃下30s，和65℃下1min，进行34个周期。最后在65℃下延伸10min。

对比例1四引物单PCR体系(现有技术)

该方法采用四引物通过常规PCR扩增来检测BRCA1。4个引物同实施例6，即SEQ IDNO.:7-10，扩增示意图见图6。

对每个样本，所述引物组合产生170碱基(F1/R1扩增子，185delAG特异性)，118碱基(F2/R2扩增子，野生型特异性)，和282或284碱基(F1/R2扩增子，突变和野生型的对照等位基因)的条带。

在常规Taq PCR体系中，1μL样本上层清液，5单位的TaKaRa rTaq DNA聚合酶于0.2μL中(TaKaRa Biotechnology Co.,Ltd.，中国大连)，2.5μL的10×PCR缓冲液(含Mg²⁺)，2μL的2.5mM dNTPs，1μL的F1引物(10μM)，1μL的R1引物(10μM)，1μL的F2引物(5/10μM)，1μL的R2引物(5/10μM)，加水至最终体积为25μL以开始PCR。热循环步骤设定为94℃下预热3min，随之进行34个循环，每个循环设定为94℃下30sec，54℃或58℃下40sec，以及72℃下30sec；最后在72℃下延伸10min。

结果

实施例6－7以及对比例的结果汇总于表3。

对比例的PCR结果如图7和图8所示，由图7可以看出，在PCR的引物浓度比例及退火温度发生变化时，PCR结果也会发生变化。在四种引物(F1,R1,F2,R2)浓度相同的情况下，无论退火温度为54℃还是58℃，非突变样品的产物都只产生282bp和118bp两条带，突变样品则产生282bp，170bp和118bp大小的三条带。当降低引物F2和R2浓度到F1和R1的一半时，退火温度54℃条件下，非突变样品则产生较强的170bp大小的产物，而118bp大小的条带则变弱；突变样品的118bp大小的条带也变弱。当退火温度为58℃时，非突变样品PCR产物产量明显降低，突变样本只产生产量较高的282bp和170bp的产物。上述结果说明，该方法在引物F2和R2浓度降低时，会出现大量的假阳性情况。

与此相反，本发明的多级PCR检测BRCA1时，发现对比例1(即现有技术)所用的方法可靠性差，尤其是假阳性率高(至少约30％)，且实验结果随引物的浓度及PCR的退火温度的变化而变化。

其中，对于表3中任意挑选1号、15号、16号进行的多级PCR检测(实施例6)，PCR产物进行双向测序，测序引物为Fn和R2。测序结果如下所示，显示这些样品都没有185delAG突变(图10)

此外，在实施例6和7中，即使将初始样品稀释到10^-4，10^-5，10^-6，巢式PCR引物对为F1/Rn,对巢式PCR产物进行双向测序，测序引物为F1，Rn。测序结果如图9所示，结果显示，可以准确地检测BRCA1突变。

实施例6中，Brca1185del AG人细胞系的DNA测序结果如下所示(图11)，该结果显示存在AG缺失，这提示本发明方法可灵敏地检测BRCA1。

此外，虽然两者都可灵敏准确地检测BRCA1突变，但采用Taq巢式PCR时，存在的双峰多于低温巢式PCR，这提示低温巢式PCR更优选。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，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授内容之后，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。

Claims

1.一种非诊断且非治疗性地鉴别易感基因种类或型别的方法，其特征在于，包括步骤：

其中，所述的易感基因包括疾病相关的易感基因；

且在步骤(a)中，第一级PCR隔室中放置有可携带PCR扩增产物的固体颗粒，从而在PCR反应过程中或之后，形成携带PCR扩增产物的固体颗粒；且所述的固体颗粒是磁性微球；且在步骤(b)和(c)中，利用磁铁或电磁铁，通过所述携带PCR扩增产物的固体颗粒，将第j扩增产物P_j从第j级PCR隔室转移至第j+1级PCR隔室，其中j为≥1的正整数；

其中，该过程在多级PCR反应管中进行，所述反应管由二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，以及在至少两个隔室之间设有的封闭的或可封闭的连接通道(40)所组成，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从上游隔室转移至下游隔室；

且所述的隔室具有腔盖，并且对于相互连通的多个隔室而言，当各自的腔盖全部盖上后，就构成一个封闭空间，并且所述腔盖为密封盖；且在多级PCR反应开始至多级PCR反应结束期间，整个所述的多级PCR反应管处于完全封闭状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)和(c)中，将第j扩增产物P_j从第j级PCR隔室转移至第j+1级PCR隔室过程中，第j级PCR隔室和第j+1级PCR隔室都处于封闭状态，其中j为≥1的正整数，并且在第j级PCR隔室和第j+1级PCR隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒从P_j级隔室转移至P_j+1级隔室。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)、(b)和(c)的整个过程中，所有的PCR隔室都处于封闭状态。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，第一级PCR隔室中放置有可携带PCR扩增产物的固体颗粒，从而在PCR反应过程中或之后，形成携带PCR扩增产物的固体颗粒。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的固体颗粒是磁性微球；和/或

在步骤(b)和(c)中，利用磁铁或电磁铁，通过所述携带PCR扩增产物的固体颗粒，将第j扩增产物P_j从第j级PCR隔室转移至第j+1级PCR隔室，其中j为≥1的正整数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的易感基因包括癌症相关的易感基因、免疫疾病相关的易感基因、糖尿病相关的易感基因、高血压相关的易感基因、心血管疾病相关的易感基因。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：对于来自所述同一样本的分样本，进行HPV病原体分型检测，较佳地所述的分型检测为多级PCR分型检测。

8.一种用于特异性扩增易感基因的PCR反应系统，所述系统包括：

(i)多级PCR反应管，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从上游隔室转移至下游隔室；

其中，所述的易感基因是疾病相关的易感基因；

9.如权利要求8所述的反应系统，其特征在于，所述的系统还包括用于进行HPV病原体分型的HPV分系统；所述的HPV分系统包括：

10.一种非诊断且非治疗性地对易感基因的核酸物质进行多级PCR反应方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

(a)提供一多级PCR反应管，其中所述反应管包括二个或多个可封闭的的PCR反应腔或隔室(10)，并且在至少两个隔室之间设有封闭的或可封闭的连接通道(40)，所述连接通道用于让携带PCR扩增产物的固体颗粒(50)从上游隔室转移至下游隔室；

且所述的易感基因是疾病相关的易感基因。