CN106434667B - 一种白血病相关的环状circRNA-016901基因及其用途 - Google Patents

一种白血病相关的环状circRNA-016901基因及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种白血病相关的环状circRNA‑016901基因及其用途，本发明首先证实环状circRNA‑016901基因的存在，通过检测全身辐照病人中该基因表达情况，发现其表达水平明显升高。将转染了过表达环状circRNA‑016901基因的腺病毒载体的骨髓基质细胞与转染了空载体的对照骨髓基质细胞相比，发现其细胞内TGF‑β蛋白表达量明显增高，导致骨髓纤维化，不利于造血细胞的归巢、自我更新、增殖和分化，进而影响造血干细胞移植疗效，因而环状circRNA‑016901基因及其表达产物作为预测造血干细胞移植疗效的标记物，作为制备治疗白血病药物的靶基因和药物。

Description

一种白血病相关的环状circRNA-016901基因及其用途
技术领域
本发明属于肿瘤分子生物学领域，具体涉及一种与白血病相关的环状circRNA-016901基因及其用途。
背景技术
白血病俗称血癌，因其病因尚未明确，患者存活期短，死亡率高，已对人们的健康造成巨大威胁。据统计，我国有400多万白血病患者，每年还会新增4万多例。造血干细胞移植(HSCT)是目前根治恶性血液系统疾病的首选方案，而全身辐照(Total bodyirradiation,TBI)是造血干细胞(HSCs)移植的必要辅助手段之一。TBI治疗的目的:一是免疫抑制，主要是使移植骨髓能被受体接受。二是消灭机体内的恶性肿瘤细胞达到治疗白血病的目的。三是杀灭骨髓中造血干细胞使髓腔出现空间,以利于造血干细胞植入。
骨髓移植前的TBI对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的损伤可能会影响HSCs的植入和移植疗效，甚至导致移植失败，TBI对BMSCs的损伤是否会影响其支持HSCs造血及其作用机制尚不清楚。明确TBI对BMSCs的影响有利于临床医师合理选择治疗方案，实现高效、低毒的临床疗效具有很高的指导价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环状circRNA-016901基因，该基因及其表达产物作为预测HSCT移植疗效的标记物，为临床医生选择合理的治疗方案提供了新的思路。
本发明发现白血病患者经TBI后BMSCs中环状circRNA-016901基因上调表达高达3.58倍，通过circRNABase预测该基因的应答元件为miR-7a-2-3p，有研究已经证明在BMSCs中miR-7a-2-3p抑制TGF-β表达，而我们的实验结果显示TBI处理后BMSCs内TGF-β表达量明显增高，同时miR-7a-2-3p下调表达明显，因此我们根据文献和前期工作提出科学假设：TBI后BMSCs中上调表达的circRNA-016901将通过“海绵作用”吸附miR-7a-2-3p，从而降低其对TGF-β的负调控，使BMSCs中的TGF-β蛋白水平异常上升，这可能导致骨髓纤维化，不利于造血细胞的归巢、自我更新、增殖和分化，进而影响HSCs移植疗效。
本发明的第一个方面提供一种环状circRNA-016901基因，其cDNA序列如SEQ IDNO：1所示。
本发明的第二个方面提供环状circRNA-016901基因在制备诊断白血病的试剂中的应用。
该环状RNA基因作为造血干细胞移植疗效的标记物。
本发明的第三个方面提供环状circRNA-016901基因在制备治疗白血病药物中的应用。
本发明的第四个方面提供检测所述环状circRNA-016901基因的检测试剂盒，主要由DNA聚合酶、缓冲液、水、扩增引物对组成，所述的扩增引物对核酸序列如SEQ ID NO：2，SEQ ID NO：3所述。
本发明的第五个方面提供扩增环状circRNA-016901基因的引物对在制备诊断白血病试剂中的应用，所述的扩增引物对核酸序列如SEQ ID NO：2，SEQ ID NO：3所述。
在本发明范围内，本发明的上述技术特征和下文实施例中具体描述的各技术特征可以互相组合，从而构成新的技术方案，限于篇幅，在此不一一赘述。
本发明首次证实了一个新的环状circRNA-016901基因的客观存在，通过检测全身辐照病人中该基因表达情况，发现其表达水平明显升高，该环状circRNA-016901基因及其表达产物可以作为预测造血干细胞移植疗效的标记物，为临床医生选择合理的治疗方案提供了新的思路；含有该环状circRNA-016901基因及其引物对的试剂盒，可以用于造血干细胞移植预后诊断；环状circRNA-016901基因也可以作为治疗全身辐照药物的靶基因，在白血病治疗中起到重大作用。
附图说明
图1正常组骨髓基质细胞中环状RNA芯片结果图；
图2全身辐照处理组骨髓基质细胞环状RNA芯片结果图；
图3正常组和全身辐照处理组骨髓基质细胞中环状RNA表达情况的聚类分析图；图中左侧为正常组骨髓基质细胞中环状RNA表达情况的聚类分析图，右侧为全身辐照处理组骨髓基质细胞中环状RNA表达情况的聚类分析图。
图4内参GAPDH基因的实时定量PCR扩增曲线；
图5 circRNA-016901基因实时定量PCR扩增曲线；
图6正常组和处理组中TGF-β蛋白水平异常上升；其中1为转染了过表达cricRNA-016901基因腺病毒载体的骨髓基质细胞内TGF-β1表达，2为转染空载体的骨髓基质细胞内TGF-β1表达。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定，本发明中所用的方法及其相关的试剂，可以有其他可选择和替代方案，能够达到相同技术结果即可。
实施例1：扩增环状circRNA-016901基因引物对
根据环状circRNA-016901基因SEQ ID NO:1所示的cDNA序列，设计扩增用引物，各引物的具体序列见表1。
表1环状circRNA-016901基因扩增引物序列
引物名称 序列(5’→3’) SEQ.ID
F ACAGCGCTACACTTGTTCCGA 2
R GACGATGCTATCCAGGAGAGGT 3
上述引物人工合成后，作为扩增环状circRNA-016901基因cDNA序列引物对使用。
实施例2：样品中总RNA的制备
按照TRIZOL法RNA提取步骤，提取对照组、全身辐照处理组的骨髓基质细胞样品中的总RNA。简述如下：
1、匀浆
样品按照TRIZOL法说明书，根据细胞数量，加入TRIZOL试剂后，匀浆；
2、两相分离
匀浆后的样品在15-30℃孵育5分钟后，按照每1ml的TRIZOL试剂匀浆的样品中加入0.2ml的氯仿，盖紧管盖。手动剧烈振荡管体15秒后，15到30℃孵育2到3分钟。4℃下12,000×g离心15分钟。离心后混合液体将分为下层的红色酚氯仿相，中间层核上层的无色的水相。RNA全部被分配于水相中。
3、RNA沉淀
将水相转移到新离心管中。水相与异丙醇混合以沉淀其中的RNA，加入异丙醇的量为每个样品匀浆时加入1ml TRIZOL试剂的此时加0.5ml的异丙醇。混匀后15到30℃孵育10分钟后，于4℃12,000×g离心10分钟。
4、RNA清洗
移去上清液，每1ml TRIZOL试剂匀浆的样品中加入至少1ml的75％乙醇，清洗RNA沉淀。振荡后，4℃7,500×g离心5分钟。
5、重新溶解RNA沉淀
去除乙醇溶液，空气中干燥RNA沉淀5-10分钟，切勿真空离心干燥。注意RNA沉淀不要完全干燥，否则将大大降低RNA的可溶性。部分溶解的RNA样品A260/280比值将小于1.6。溶解RNA时，先加入无RNA酶的水用枪反复吹打几次，然后55到60℃孵育10分钟。获得的RNA溶液保存于-70℃。
6、总RNA质量检测
提取的总RNA，使用 ND-1000测定RNA浓度和纯度，测量前先用溶解RNA用的DEPC水调零。
提取的总RNA质量、数质量应能满足后续试验的要求。
实施例3：总cDNA序列的合成
经质量检测合格的总RNA，按照下面所述的方法进行cDNA的合成。合成所用的试剂及其生产商如下：
RNA酶抑制剂(Epicentre)；SuperScriptTM III Reverse Transcriptase(Invitrogen)；5×RT缓冲液(Invitrogen)；2.5mM dNTP混合液(dATP，dGTP，dCTP和dTTP各2.5mM)(HyTest Ltd)；Primer(英骏生物技术有限公司)
cDNA合成用热循环仪为Gene Amp PCR System 9700(Applied Biosystems)。
具体的操作方法如下：
1、配制退火混合物
RNA 800ng
0.5ug/ul Random(N9) 1μl
dNTPs Mix(2.5mM) 1.6μl
加无RNA酶的H2O至总体积14.5μl；混合液在65℃水浴5分钟,冰上放置2分钟。
2、短暂离心后，在离心管中依次加入RT反应液
混合后37℃恒温1分钟，然后用移液枪轻轻吸打几次混合均匀。
3、50℃温育60分钟。
4、70℃温育15分钟使酶失活。
5、总cDNA置冰浴待用或-20℃保存。
实施例4：环状circRNA-016901基因cDNA扩增
本发明中，环状circRNA-016901基因cDNA扩增体系如下：
取实施例3合成的总cDNA样品，配置PCR反应体系，反应体系如下：
轻柔的使溶液混合，5000rpm短暂离心。cDNA的扩增按照以下程序进行：95℃，10min；40个PCR循环(95℃，10秒；60℃，60秒)。
实时荧光定量PCR信号收集在PCR循环的60℃，60秒阶段进行。
反应结束PCR产物与100bp DNA Ladder在2％琼脂糖凝胶电泳，溴化乙锭染色，检测PCR产物是否为单一特异性扩增条带。
实施例5：环状circRNA-016901基因检测试剂盒
一种环状RNA基因检测试剂盒，包括DNA聚合酶、镁离子、缓冲液、环状RNA基因特异性引物、水。
具体体系如下：
使用时，加入经反转录得到的总cDNA样品，在下列PCR扩增程序中进行扩增：95℃，10min；40个PCR循环(95℃，10秒；60℃，60秒)。
实施例6：基因芯片法研究全身辐照病人中环状circRNA-016901基因表达情况
取经全身辐照处理后的患者骨髓基质细胞，按照实施例2中样品中总RNA的制备，提取的总RNA进行环状RNA基因芯片检测。具体步骤如下：
1、总RNA的纯度和浓度检测
用NanoDrop ND-1000检测提取的总RNA的纯度和浓度，结果如下所示：
表2总RNA的纯度和浓度质量检测
2、RNA标记
质量合格的总RNA，用Rnase富集环状RNA。富集后的circRNA经扩增后用Arraystar公司的超级RNA标记探针(Arraystar,Inc)标记。
3、Array杂交
标记后的circRNA与Arraystar公司circRNA芯片(8*15K,Arraystar)在安捷伦分子杂交仪中65℃孵育17小时，进行杂交。
4、Array扫描
充分洗涤后，芯片用安捷伦扫描仪G2505C进行检测。
5、用安捷伦数据处理软件获取数据；
6、circRNAs表达分析
用R软件包进行一系列包括均一化的数据处理。
7、CircRNA的差异表达
用倍数变化cutoff值或者火山图分别分析辐照组和对照组中表达差异有统计学意义的circRNA。
8、注释circRNA和microRNA相互作用
采用Arraystar’s预测软件分析circRNA与microRNA的相互作用，所有差异表达的circRNA都详细注释了与之相互作用的microRNA。
9、环状RNA基因芯片检测结果
正常组和全身辐照处理组骨髓基质细胞中环状RNA基因芯片检测结果如图1、2所示，表达情况的聚类分析结果如图3所示。
环状circRNA芯片检测结果原始数据如下表所示
表3 circRNA-016901基因在环状circRNA芯片检测结果中原始荧光强度
组别 CircRNA-016901荧光强度
对照组 7.887699709
TBI处理组 9.727826898
所得荧光强度数据经用安捷伦数据处理软件处理后，得到全身辐照处理组骨髓基质细胞内circRNA-016901基因比对照组上调表达3.5804159倍。
利用cytoscape生物信息学软件进行ceRNA分析，可以预测出cirRNA-016901可以通过海绵吸附作用调节miR-7a-2-3p对TGF-β的调控。
利用TargetScan和miRanda两种生物信息软件预测分析，发现miR-7a-2-3p为circRNA-016901的应答元件。
实施例7：实时定量PCR验证全身辐照病人样品中环状circRNA-016901基因和miR-7a-2-3p基因表达情况
样品总RNA提取，总cDNA合成，实时荧光定量PCR反应体系组成、扩增等参数如实施例1、2、3、4所示，采用实时荧光定量PCR分别检测对照组和实验组骨髓基质细胞内circRNA-016901基因和miR-7a-2-3p基因的表达情况，各样品的目的基因和管家基因分别进行实时荧光定量PCR反应。根据绘制的梯度稀释DNA标准曲线，各样品目的基因和管家基因的浓度结果直接由机器生成。每个样品的目的基因浓度除以其管家基因的浓度，即为此样品此基因的校正后的相对含量。
内参GAPDH基因的实时定量PCR扩增曲线如图4所示，circRNA-016901基因的实时定量PCR扩增曲线如图5所示。其中图4、图5实时荧光定量PCR扩增曲线图中的△Rn含义是Rn扣除基线后得到的标准化结果，Rn(Normalizedreporter)是荧光报告基团的荧光发射强度与参比染料的荧光发射强度的比值。
对照组和实验组骨髓基质细胞内circRNA-016901和miR-7a-2-3p，实时定量PCR结果校正如下：
表4全身辐照病人样品中环状circRNA-016901基因和miR-7a-2-3p基因表达情况实时荧光定量PCR结果
进行数据处理后，所得的表达情况如下表所示：
表5全身辐照病人样品中环状circRNA-016901基因和miR-7a-2-3p基因相对于内参GAPDH基因表达情况
数据比较方案 circRNA_016901/GAPDH miR-7a-2-3p/GAPDH
处理组/正常组 2.24 0.25
结果显示，经过全身辐照患者骨髓基质细胞中circRNA-016901上调表达，较正常组高2.24倍，同时miR-7a-2-3p下调表达明显，仅为正常组的0.25倍。
实施例8：环状circRNA-016901基因过表达与TGF-β蛋白水平异常上升
经实施例6、7中全身辐照病人样品中环状circRNA-016901基因表达情况的数据，利用cytoscape生物信息学软件进行ceRNA分析，可以预测出cirRNA-016901可以通过海绵吸附作用调节miR-7a-2-3p对TGF-β的调控。
为验证该预测，将转染了过表达circRNA-016901基因腺病毒载体的骨髓基质细胞与转染空载体的对照骨髓基质细胞相比，发现其细胞内TGF-β蛋白水平异常上升，具体如下：
1、circRNA-016901基因扩增
根据实施例1设计环状circRNA-016901扩增引物；按照实施例2制备环状circRNA-016901基因扩增用样品；按照实施例3进行总RNA基因cDNA序列的合成；然后按照实施例4进行环状circRNA-016901基因cDNA扩增，并回收扩增的circRNA-016901基因的cDNA。
2、pcDNA3-circRNA-016901重组质粒和腺病毒的制备
用taq酶将扩增后环状circRNA-016901基因cDNA链接到pcDNA3载体上，并包被到rAD-EGFP腺病毒中，命名为rAD-4-circRNA016901腺病毒。
3、细胞转染
转染前24h将1×105骨髓基质细胞接种6孔板培养皿，当细胞长至70％-80％融合的时转染。转染当日弃去旧培养基，用PBS洗2次，加入无血清、无双抗的纯DMEN 1ml，本实验对照组用1×105的rAD-EGFP腺病毒，处理组用1×105的rAD-4-circRNA016901腺病毒感染骨髓基质细胞，转染后将6孔板置于37℃，5％CO2的培养箱中培养6h，弃去培养基，换成2ml含10％血清的DMEN培养基，培养至48h，收细胞检测TGF-β蛋白表达水平。
4、TGF-β表达情况检测
本试验对照组和处理组细胞中TGF-β表达情况如图6所示，转染了过表达circRNA-016901基因腺病毒载体的骨髓基质细胞与转染空载体的对照骨髓基质细胞相比，TGF-β1蛋白水平异常上升。
在本发明中，发明人发现白血病患者经TBI后BMSCs中circRNA-016901上调表达高达3.58倍，通过circRNABase预测circRNA-016901的应答元件为miR-7a-2-3p，实验结果显示TBI处理后BMSCs内TGF-β表达量明显增高，同时miR-7a-2-3p下调表达明显，这可能导致骨髓纤维化，不利于造血细胞的归巢、自我更新、增殖和分化，进而影响HSCs移植疗效。
以上具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 中南大学湘雅三医院
<120> 一种白血病相关的环状circRNA-016901基因及其用途
<130> 无
<160> 3
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 185
<212> DNA
<213> circRNA-016901的cDNA序列
<400> 1
gttcttcttc acatacctcc tgccacacag tgccccgcct tccctccgac ctctcctgga 60
tagcatcgtc aatgccacgg gagagctcgc ctggggggtg gatgagaccc tggcccagct 120
ggagacagcg ctacacttgt tccgaagtgg gcagtacctg cagaactcta caagcagcag 180
ggctg 185
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 环状circRNA-016901基因扩增引物F
<400> 2
acagcgctac acttgttccg a 21
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 环状circRNA-016901基因扩增引物R
<400> 3
gacgatgcta tccaggagag gt 22

Claims (2)

1.一种环状circRNA-016901基因，其特征在于，其cDNA序列如SEQ ID NO：1所示。
2.一种检测权利要求1所述环状circRNA-016901基因的检测试剂盒，主要由DNA聚合酶、缓冲液、水、扩增引物对组成，其特征在于，所述的扩增引物对核酸序列如SEQ ID NO：2，SEQ ID NO：3所述。
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