CN105803063A - 一种单通道下检测eml4/alk基因融合的探针标记方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了量子点荧光染料在检测EML4/ALK基因融合的探针中的应用；本发明还公开了检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法及制得的检测EML4/ALK基因融合的探针和试剂盒。本发明使用量子点荧光染料对EML4和ALK两个基因进行荧光标记，使其在同一波长激发光下分别发出不同的荧光，使用FISH检测时可在一个荧光通道中观察，从而提高检测效率。

Description

一种单通道下检测EML4/ALK基因融合的探针标记方法
技术领域
本发明属于分子生物学领域，特别涉及一种荧光原位杂交探针的标记方法和检测试剂盒，通过使用荧光原位杂交的手段，检测样品中的样本基因组中的EML4/ALK基因融合。
背景技术
近年来发现2p21～2p23所形成的融合基因EML4-ALK是非小细胞肺癌(NSCLC)中的一种分子亚型，是靶向药物克唑替尼的作用靶标。在一般NSCLC人群中EML4-ALK阳性率很低，约为3％-7％。此种亚型的患者较年轻、男性比例高、不吸烟或仅少量吸烟的可能性较大、组织学检查常为腺癌；且在有肿瘤转移的患者中，EML4-ALK阳性与EGFR-TKI耐药相关，似乎不影响铂类为主联合化疗的疗效。EML4-ALK阳性群体和阴性群体的缓解率相似，并且总生存也无显著差异。但是，EML4-ALK阳性患者只存在于EGFR基因没有发生扩增或点突变的患者中。当肺癌患者EGFR基因没有发生异常时，可考虑对其进行EML4-ALK检测，以考虑是否应用靶向药物克唑替尼。
与其它检测方法相比，荧光原位杂交(FISH)特有的准确性和直观性使其成为检测EML4/ALK融合基因的金标准。但传统的FISH试剂盒使用常规的有机荧光染料来进行探针标记，难以克服两个弱点：
1)有机荧光染料(如Cy3，FAM等)荧光强度较弱，必须以较大的基因组DNA片段为模板标记探针，才能检测到较强的荧光信号。以EML4/ALK基因检测为例，传统的FISH探针必须分别以EML4、ALK两个基因附近600kB的基因组DNA片段为模板进行标记，才能得到较为理想的荧光信号。但由于600kB的DNA片段太大，不得不拆分成100kB左右的亚克隆进行保存。从而每次探针标记都必须对10余个亚克隆进行分别标记，大大增加了EML4/ALK融合基因检测试剂盒的生产难度，从而提高了生产成本。
2)不同颜色的有机荧光染料，有不同的激发波长，如Cy3在548nm波长激发光下发出红色荧光，FAM在492nm波长激发光下发出绿色荧光，而染细胞和的DAPI在340nm波长激发光下发出蓝色荧光。故而FISH检测结果中，代表EML4基因的红色荧光和代表ALK基因的绿色荧光无法在同一荧光通道下出现，不能直接通过肉眼观察判断红绿荧光信号是否有重合，即EML4/ALK基因是否有融合，只能在红/绿荧光通道下分别拍照，通过图像分析软件处理后再加以判断，检测效率较低。
发明内容
一方面，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了量子点荧光染料在检测EML4/ALK基因融合的探针中的应用。
优选地，所述量子点荧光染料为CdSe/ZnS和CdTe/ZnS；所述检测EML4/ALK基因融合的探针包括检测EML4基因的探针和检测ALK基因的探针，更优选地，所述CdSe/ZnS和CdTe/ZnS分别标记在检测EML4基因的探针和检测ALK基因的探针上。
在上述技术方案中，在检测EML4/ALK基因融合的探针的标记过程中使用量子点荧光染料CdSe/ZnS和CdTe/ZnS替代传统荧光染料，使得标记完成后的EML4探针在激发光下发出红色荧光，荧光基团激发波长340nm，发射波长为570nm；而ALK探针在同一波长单色激发光下发出绿色荧光，荧光基团激发波长为340nm，发射波长为510nm。
另一方面，本发明还提供了一种检测EML4基因的探针的标记方法，用核酸探针标记方法对EML4基因进行探针标记，标记时使用的模板序列为人染色体2p23.17～2p23.21区，使用的荧光染料为量子点荧光染料。
优选地，所述量子点荧光染料为CdSe/ZnS。
所述核酸探针标记方法可为现有技术中常用的核酸探针标记方法，优选地，所述核酸探针标记方法为缺口平移法、随机引物法或PCR法。
再一方面，本发明还提供了一种检测ALK基因的探针的标记方法，用核酸探针标记方法对ALK基因进行探针标记，标记时使用的模板序列为人染色体2p21.32～2p21.35区，使用的荧光染料为量子点荧光染料。
优选地，所述量子点荧光染料CdTe/ZnS。
所述核酸探针标记方法可为现有技术中常用的核酸探针标记方法，优选地，所述核酸探针标记方法为缺口平移法、随机引物法或PCR法。
又一方面，本发明还提供了一种检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法，所述检测EML4/ALK基因融合的探针包括检测EML4基因的探针和检测ALK基因的探针，用核酸探针标记方法对分别对EML4基因和ALK基因进行探针标记，检测EML4基因的探针标记时使用的模板为人染色体2p23.17～2p23.21区，检测ALK基因的探针标记时使用的模板为人染色体2p21.32～2p21.35区，检测EML4基因的探针与检测ALK基因的探针使用的荧光染料为两种不同的量子点荧光染料，两种量子点荧光染料在同一波长的单色激发光下发出不同颜色的荧光。
优选地，所述检测EML4基因的探针使用的量子点荧光染料为CdSe/ZnS，所述检测ALK基因的探针使用的量子点荧光染料为CdTe/ZnS。
所述核酸探针标记方法可为现有技术中常用的核酸探针标记方法，优选地，所述核酸探针标记方法为缺口平移法、随机引物法或PCR法。
本发明还提供了根据所述的检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法制得的检测EML4/ALK基因融合的探针。
进一步地，本发明还提供了一种检测EML4/ALK基因融合的试剂盒，包括所述的检测EML4/ALK基因融合的探针。
优选地，所述试剂盒还包括杂交液和洗涤液；
其中，所述杂交液包含10-100mmol/LNaCl、10-50mmol/L枸橼酸钠、5-20％硫酸葡聚糖、20-50％去离子甲酰胺、0.01-0.1％巯基丙酸、0.1-1％牛血清白蛋白以及0.1-1％鲑鱼精DNA，杂交液的pH值为6-10；
所述洗涤液包含10-100mmol/LNaCl、10-50mmol/L枸橼酸钠、0.01-0.2％十二烷基硫酸钠，洗涤液pH值为6-10。
所述探针的浓度为1-10nmol/L。
荧光原位杂交技术进行探针标记时，为了得到较为理想的荧光信号强度，通常需要使用非常大的基因组DNA片段作为标记的模板，如传统的FISH探针通常选用EML4、ALK两个基因附近600kB的基因组DNA片段为模板。如此之大的DNA片段无法保存到一个克隆中，只能拆分成多个克隆进行保存和后续的探针标记，大大增加了EML4/ALK融合基因检测试剂盒的生产难度和生产成本。由于量子点荧光染料(CdSe/ZnS、CdTe/ZnS)的荧光强度远远高于有机荧光染料(Cy3，FAM等)，所以选用较小的基因组DNA片段作为模板进行探针标记亦能得到较为理想的效果。本发明通过大量实验，将最适的区域定位为EML4模板：人染色体2p23.17～2p23.21区；ALK模板：人染色体2p21.32～2p21.35区。两个模板区域均不超过60kB大小，仅为常规EML4/ALKFISH检测试剂盒模板区域的1/10，大大降低的生产难度，并提高了产品的稳定性。
更进一步地，本发明还提供了利用所述的试剂盒检测EML4/ALK基因融合的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)向待测样本中加入所述杂交液和探针；
2)将加有杂交液和探针的待测样本在90-95℃变性5～10分钟后，于40～45℃恒温杂交10-16小时；
3)洗涤、封片后，通过荧光显微镜在单通道下观察显色结果。
当所述检测EML4基因的探针使用的量子点荧光染料为CdSe/ZnS，所述检测ALK基因的探针使用的量子点荧光染料为CdTe/ZnS时，在荧光显微镜下细胞核呈蓝色荧光，EML4基因呈红色荧光，ALK基因呈绿色荧光，如EML4/ALK基因发生融合，则呈黄色荧光。
优选地，利用所述的试剂盒检测EML4/ALK基因融合的方法，具体包括以下步骤：
(1)将待检样品固定在载玻片上；
(2)如待检样本为细胞，直接进入步骤(3)，如待检样本为石蜡切片，则按标准脱蜡步骤进行脱蜡后进入步骤(3)；
(3)在样品上加入10μL杂交液，和2μL所述的探针，浓度为1-10nmol/L，盖上盖玻片，并用胶密封玻片四周，以防止杂交液蒸发；
(4)将玻片放置在杂交仪中，90-95℃变性5分钟后，42℃恒温杂交10-16小时；
(5)移去盖玻片，将载玻片放入预热到60-68℃的洗涤液中，恒温洗涤2次，每次15分钟；
(6)烘干玻片，滴加含1-10mmol/LDAPI的封片剂进行封片，荧光显微镜下100倍目镜，340nm激发通道进行观察；在荧光显微镜下细胞核呈蓝色荧光，EML4基因呈红色荧光，ALK基因呈绿色荧光，如EML4/ALK基因发生融合，则呈黄色荧光。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明使用量子点荧光染料对EML4和ALK两个基因进行荧光标记，使其在同一波长激发光下分别发出不同的荧光，使用FISH检测时可在一个荧光通道中观察，从而提高检测效率。特别是利用CdSe/ZnS和CdTe/ZnS分别对EML4和ALK两个基因进行荧光标记，使其在340nm波长激发光下，分别发出红色荧光和绿色荧光，当两个基因发生融合时，红色荧光和绿色荧光信号重叠而呈现出黄色荧光信号，大大提高了检测效率。
本发明通过大量实验，将最适的区域定位为EML4模板：人染色体2p23.17～2p23.21区；ALK模板：人染色体2p21.32～2p21.35区。两个模板区域均不超过60kB大小，仅为常规EML4/ALKFISH检测试剂盒模板区域的1/10，大大降低的生产难度，并提高了产品的稳定性。
附图说明
图1为常规有机荧光基团标记EML4/ALK探针的检测结果；
图2为本发明量子点荧光染料标记EML4/ALK探针的检测结果。
具体实施方式
荧光原位杂交(FluorescenceInSituHybridization,简称FISH)的基本原理是用标记了荧光的单链DNA(探针)和与其互补的DNA(样本)杂交，通过观察荧光信号在细胞核，染色体上的位置和数量来反映相应基因的情况。由于其直观、快速、敏感性高和方便灵活，在癌症，遗传，血液学的诊断中越来越得到广泛应用是多种肿瘤和血液病临床检测的金标准。
FISH技术的特点是可以使用多色荧光对多个基因进行标记和检测，但缺点是每种颜色的荧光都必须用在其特定的荧光通道下，用特定波长的激发光源进行激发，故而每增加一种颜色的荧光标记，就必须在荧光显微镜下增加一种荧光通道进行观察，增加了检测成本。同时不同荧光通道下看到的结果必须通过专业图像处理软件进行处理后方可看到最终的结果，降低了检测的直观性和检测效率。
本发明使用量子点荧光染料CdSe/ZnS和CdTe/ZnS分别对EML4和ALK两个基因进行荧光标记，使其在340nm波长激发光下，分别发出红色荧光和绿色荧光，当两个基因发生融合时，红色荧光和绿色荧光信号重叠而呈现出黄色荧光信号，大大提高了检测效率。
荧光原位杂交技术进行探针标记时，为了得到较为理想的荧光信号强度，通常需要使用非常大的基因组DNA片段作为标记的模板，如传统的FISH探针通常选用EML4、ALK两个基因附近600kB的基因组DNA片段为模板。如此之大的DNA片段无法保存到一个克隆中，只能拆分成多个克隆进行保存和后续的探针标记，大大增加了EML4/ALK融合基因检测试剂盒的生产难度和生产成本。由于量子点荧光染料(CdSe/ZnS、CdTe/ZnS)的荧光强度远远高于有机荧光染料(Cy3，FAM等)，所以选用较小的基因组DNA片段作为模板进行探针标记亦能得到较为理想的效果。本发明通过大量实验，将最适的区域定位为EML4模板：人染色体2p23.17～2p23.21区；ALK模板：人染色体2p21.32～2p21.35区。两个模板区域均不超过60kB大小，仅为常规EML4/ALKFISH检测试剂盒模板区域的1/10，大大降低的生产难度，并提高了产品的稳定性。
本发明中探针制备方法包括但不限于缺口平移法、随机引物法、PCR法等这些探针标记方法是本领域技术人员所掌握的。
本发明探针及试剂盒检测的样本，包括但不限于细胞滴片，骨髓涂片、血液涂片和石蜡切片等，这些样本的前处理方法是本领域技术人员所掌握的。
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
随机引物法制备检测EML4/ALK基因融合的探针
用随机引物标记法对EML4和ALK基因进行探针标记，其中EML4模板为人染色体2p23.17～2p23.21区，ALK模板为人染色体2p21.32～2p21.35区，反应体系如下：
按上述比例加入除pol聚合酶外的所有成分，100℃加热5分钟，冰上放置5分钟，加入pol聚合酶，37℃反应30分钟，加入终浓度10mmol/LEDTA终止反应，即制得检测EML4/ALK基因融合的探针。
实施例2
检测EML4/ALK基因融合的试剂盒
一种检测EML4/ALK基因融合的试剂盒，包括：
(1)杂交液：10-100mmol/LNaCl，10-50mmol/L枸橼酸钠，5-20％硫酸葡聚糖，20-50％去离子甲酰胺，0.01-0.1％巯基丙酸，0.1-1％牛血清白蛋白，0.1-1％鲑鱼精DNA，pH值为6-10；
(2)实施例1中制备的检测EML4/ALK基因融合的探针，浓度为1-10nmol/L；
(3)洗涤液：10-100mmol/LNaCl，10-50mmol/L枸橼酸钠，0.01-0.2％十二烷基硫酸钠，pH值为6-10。
实施例3
使用本发明的检测EML4/ALK基因融合的探针检测EML4/ALK基因融合
使用实施例1制备的检测EML4/ALK基因融合的探针检测EML4/ALK基因融合，包括以下步骤：
(1)将待检样品固定在载玻片上；
(2)用常规脱蜡步骤对石蜡切片进行脱蜡；
(3)在样品上加入10μL杂交液，和2μL检测EML4/ALK基因融合的探针，浓度为1-10nmol/L；盖上盖玻片，并用胶密封玻片四周，以防止杂交液蒸发；
(4)将玻片放置在杂交仪中，90-95℃变性5分钟后，42℃恒温杂交10-16小时；
(5)移去盖玻片，将载玻片放入预热到60-68℃的洗涤液中，恒温洗涤2次，每次15分钟；
(6)烘干玻片，滴加含1-10mmol/LDAPI的封片剂进行封片，荧光显微镜下100倍目镜，340nm波长激发通道下观察DAPI的蓝色荧光信号，ALK基因的绿色荧光信号和EML4基因的红色荧光信号，注意红色荧光和绿色荧光是否有重叠为黄色荧光信号。本发明的检测方法可以直接在340nm激发光下观察三色荧光，标记EML4/ALK探针的检测结果如图2所示，其中的亮点即为荧光信号。
其中，杂交液：10-100mmol/LNaCl，10-50mmol/L枸橼酸钠，5-20％硫酸葡聚糖，20-50％去离子甲酰胺，0.01-0.1％巯基丙酸，0.1-1％牛血清白蛋白，0.1-1％鲑鱼精DNA，pH值为6-10；
洗涤液：10-100mmol/LNaCl，10-50mmol/L枸橼酸钠，0.01-0.2％十二烷基硫酸钠，pH值为6-10。
对比例1
使用传统FISH探针检测EML4/ALK基因融合
使用传统的FISH探针检测EML4/ALK基因融合，包括以下步骤：
(1)将待检样品固定在载玻片上；
(2)用常规脱蜡步骤对石蜡切片进行脱蜡；
(3)在样品上加入10μL杂交液，和2μL传统FISH探针，盖上盖玻片，并用胶密封玻片四周，以防止杂交液蒸发；
(4)将玻片放置在杂交仪中，90-95℃变性5分钟后，42℃恒温杂交10-16小时；
(5)移去盖玻片，将载玻片放入预热到60-68℃的洗涤液中，恒温洗涤2次，每次15分钟；
(6)烘干玻片，滴加含1-10mmol/LDAPI的封片剂进行封片，荧光显微镜下100倍目镜，340nm波长激发通道下观察DAPI的蓝色荧光信号，拍照；保存视野不变，切换至492nm波长激发通道下观察ALK基因的绿色荧光信号，拍照；保存视野不变，切换至548nm波长激发通道下观察EML4基因的红色荧光信号，拍照；用图像处理软件将三张照片重合起来，观察红色荧光和绿色荧光是否有重叠为黄色荧光信号。常规有机荧光基团标记EML4/ALK探针的检测结果如图1所示。
综上可知，本发明的检测EML4/ALK基因融合的探针与传统FISH探针均能有效地通过荧光原位杂交技术检测EML4/ALK基因的融合，但常规FISH探针检测后需要在三个不同的荧光通道观察荧光情况，并用图像处理软件将三个通道的照片融合起来，而本发明所述的探针检测后，只需要直接观察、拍照即可，大大简化了检测流程。此外，从检测结果可以看出，本发明探针荧光强度也明显强于常规FISH探针。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.量子点荧光染料在检测EML4/ALK基因融合的探针中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述量子点荧光染料为CdSe/ZnS和CdTe/ZnS。
3.一种检测EML4基因的探针的标记方法，其特征在于：用核酸探针标记方法对EML4基因进行探针标记，标记时使用的模板为人染色体2p23.17～2p23.21区，使用的荧光染料为量子点荧光染料。
4.一种检测ALK基因的探针的标记方法，其特征在于：用核酸探针标记方法对ALK基因进行探针标记，标记时使用的模板为人染色体2p21.32～2p21.35区，使用的荧光染料为量子点荧光染料。
5.一种检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法，其特征在于：用核酸探针标记方法对分别对EML4基因和ALK基因进行探针标记，检测EML4基因的探针标记时使用的模板为人染色体2p23.17～2p23.21区，检测ALK基因的探针标记时使用的模板为人染色体2p21.32～2p21.35区，检测EML4基因的探针与检测ALK基因的探针使用的荧光染料为两种不同的量子点荧光染料，两种量子点荧光染料在同一波长的单色激发光下发出不同颜色的荧光。
6.根据权利要求5所述的检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法，其特征在于：所述检测EML4基因的探针使用的量子点荧光染料为CdSe/ZnS，所述检测ALK基因的探针使用的量子点荧光染料为CdTe/ZnS。
7.根据权利要求5或6所述的检测EML4/ALK基因融合的探针的标记方法制得的检测EML4/ALK基因融合的探针。
8.一种检测EML4/ALK基因融合的试剂盒，其特征在于：包括权利要求7所述的检测EML4/ALK基因融合的探针。
9.根据权利要求8所述的检测EML4/ALK基因融合的试剂盒，其特征在于：所述试剂盒还包括杂交液和洗涤液；
其中，所述杂交液包含10-100mmol/LNaCl、10-50mmol/L枸橼酸钠、5-20％硫酸葡聚糖、20-50％去离子甲酰胺、0.01-0.1％巯基丙酸、0.1-1％牛血清白蛋白以及0.1-1％鲑鱼精DNA，杂交液的pH值为6-10；
所述洗涤液包含10-100mmol/LNaCl、10-50mmol/L枸橼酸钠、0.01-0.2％十二烷基硫酸钠，洗涤液pH值为6-10。
所述探针的浓度为1-10nmol/L。
10.利用权利要求8或9所述的试剂盒检测EML4/ALK基因融合的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)向待测样本中加入所述杂交液和探针；
2)将加有杂交液和探针的待测样本在90-95℃变性5～10分钟后，于40～45℃恒温杂交10-16小时；
3)洗涤、封片后，通过荧光显微镜在单通道下观察显色结果。
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