CN106676190A - 一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒及其应用 - Google Patents
一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
脊髓性肌萎缩症是一种常见的神经系统遗传疾病,本发明提供了一种该病相关SMN1基因的检测试剂盒及其应用。试剂盒中包括SMN1基因7号外显子的特异性扩增引物对和3个内参基因的扩增引物对,其中上游引物的5’端均标记了荧光基团FAM,通过常规PCR反应和片段分析即可实现对SMN1基因突变的检测:不仅可以检测SMN1基因纯合缺失情况,还能检测SMN1基因拷贝数变异情况,并且检测结果不受SMN2基因影响。与现有检测试剂盒相比,本发明试剂盒的检测结果同样准确可靠,然而检测却更加简便快速、检测成本更加低廉,可以更好满足临床低成本高通量的检测需求。
Description
技术领域
本发明涉及基因检测领域,具体涉及脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂及其应用。
背景技术
脊髓性肌萎缩症(Spinal Muscular Atrophy,SMA)是由脊髓前角变性引起肢体肌无力和肌萎缩症状的常染色体隐性遗传疾病,运动神经元生存(Survival Motor Neuron,SMN)基因是其致病基因。这是种常见的神经系统遗传疾病,其发病率为1/10000-1/6000,携带者频率为1/60-1/40,主要的临床表现为进行性、对称性肢体无力及肌萎缩,近端重于远端,面肌和眼外肌不受累;具有很高的致死率,目前尚无有效的治疗方案。
由于SMA的临床表现、血液检查、电生理检查与病理检查均无明显特异性,导致很难将其与其它运动神经元病与肌营养不良症相区别,因此SMN基因突变检测是SMA的主要判别方法。SMN基因位于5号染色体长臂1区3带2亚带(5q13.2)上,该区域内结构复杂,存在的重复序列及众多假基因簇导致其结构不稳定。此外,SMN基因存在2个高度同源性拷贝,分别为端粒侧SMN1和着丝粒侧SMN2,SMN1缺失是引起脊髓性肌萎缩的主要原因(约占95%),其余则呈SMN1基因微小突变;然而由于二者仅存在5个碱基差异,其中有2个碱基位于第7和8号外显子,故给SMN1基因的检测带来一定的困难。
目前临床上对SMA常规基因检测主要采用荷兰MRC公司的多重连接探针扩增(Multiple Ligation-dependent Probe Amplification,MLPA)检测试剂盒。对应方法利用杂合、连接和PCR扩增反应,可于单一反应管内同时检测SMN1和SMN2拷贝数的变化,然而进口试剂盒成本昂贵且需要特定的分析仪器,此外检测周期长(约24小时)。因此,亟需开发一款准确可靠、简便经济的检测试剂盒,便于临床推广和应用。
发明内容
针对现有SMA相关基因检测技术存在的不足,本发明提供了一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒及其应用。试剂盒中同时含有SMN1基因特异性引物和3个内参基因引物,其中上游引物的5’端均标记了荧光基团,通过常规PCR反应和片段分析即可实现对SMN1基因突变的检测;检测结果快速准确、检测成本低廉,适合于临床推广和应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
本发明试剂盒包括特异性扩增SMN1基因7号外显子的引物对FSMN1.7-RSMN1.7,3个内参基因的扩增引物对FIC1-RIC1、FIC2-RIC2、FIC3-RIC3,其中引物FSMN1.7、FIC1、FIC2、FIC3的5’端均标记荧光基团FAM(羧基荧光素)。各引物的序列为:
FSMN1.7:5'-CTTTATTTTCCTTACAGGGTTTC-3'(SEQ NO.1),
RSMN1.7:5'-GTGAAAGTATGTTTCTTCCACGT-3'(SEQ NO.2);
FIC1:5'-TTCATTGACATGCCAACAGAAG-3'(SEQ NO.3),
RIC1:5'-GCAAGCAGTGTTCAAATCTCAC-3'(SEQ NO.4);
FIC2:5'-GTAGTCTGTGATCTCCGTTTAG-3'(SEQ NO.5),
RIC2:5'-TGTGCATCACCACTGTACCTG-3'(SEQ NO.6);
FIC3:5'-CGAATGGCTACTTCTACCTG-3'(SEQ NO.7),
RIC3:5'-AAACGTCTTTTAAATCAGAGC-3'(SEQ NO.8)。
试剂盒详细组份如下:
表1本发明试剂盒组分
表1组分中,DNA聚合酶、PCR缓冲液、MgCl2和dNTPs均采用常规用于PCR反应的商业化试剂,其中DNA聚合酶活力单位浓度≥5U/uL,具有耐热性能;PCR缓冲液是与购置的DNA聚合酶配套的PCR缓冲液;MgCl2的浓度为25mmol/L;dNTPs是由dATP、dTTP、dCTP和dGTP各2.5mmol/L混合而成的;8条引物的合成和修饰均由商业化公司完成,为冻干粉,使用时建议加无菌水配制成10umol/L;正常基因型样本的基因组DNA当成对照,从健康人的样本获取,浓度不低于50ng/ul。
将本发明试剂盒应用于SMN1基因突变检测,主要步骤如下:
(1)荧光短片段的多重PCR扩增
提取检测对象基因组DNA并以其为模板,采用FSMN1.7-RSMN1.7和FIC1-RIC1、FIC2-RIC2、FIC3-RIC3混合扩增体系在同一PCR管内进行多重PCR,特异性扩增SMN1基因7号外显子和3个内参基因。
(2)基因分析仪分析多重PCR产物
利用基因分析仪获取多重PCR产物的荧光峰形图,将SMN1基因片段峰面积除以3个内参基因片段峰面积和,即得到该目的片段的相对峰面积(Relative peak area,RPA);再将检测组的RPA与正常基因型对照的RPA相比,即为拷贝数比值,进而可计算出该目的片段的拷贝数。
其中,步骤(1)中混合扩增体系如下表2所示:
表2扩增体系
体系组成 | 终浓度或添加量 |
PCR Buffer | 1× |
MgCl2 | 1ul |
dNTPs | 1ul |
2条SMN1引物 | 1.5ul/条 |
6条内参引物 | 1ul/条 |
Taq酶 | 0.25ul |
基因组DNA | 20-100ng |
灭菌超纯水 | 补足至25ul |
其中,步骤(1)中多重PCR的扩增条件为:96℃3min;96℃30s,58℃30s,72℃30s,23个循环;72℃10min。
其中,步骤(2)中数据分析可以参照文献(CastellsaguéE,et al.,Detection ofAPC gene deletions using quantitative multiplex PCR of short fluorescentfragments[J].Clin Chem,2008,54(7):1132-1140.)进行.
其中,步骤(2)中拷贝数比值结果判定如表3所示:
表3拷贝数比值判读
本发明的有益效果是,试剂盒含有的FSMN1.7-RSMN1.7引物对为自主设计,能特异性扩增SMN1基因,检测结果不受SMN2基因影响;此外不仅可以检测SMN1基因纯合缺失情况,还能检测SMN1基因拷贝数变异情况。与现有检测试剂盒相比,本发明试剂盒的检测结果一样准确可靠,然而检测更加简便快速,检测成本更加低廉,可以更好满足临床低成本高通量的检测需求。
附图说明
图1是SMN1基因7号外显子正常检测结果图。其中,3为SMN1基因7号外显子扩增片段的信号峰,1、2、4为3个内参扩增片段的信号峰,横坐标是每个片段的位置,纵坐标是每个片段对应的信号峰高。
图2是SMN1基因7号外显子缺失检测结果图。其中,3为SMN1基因7号外显子扩增片段的信号峰,1、2、4为3个内参扩增片段的信号峰,横坐标是每个片段的位置,纵坐标是每个片段对应的信号峰高。
图3是SMN1基因7号外显子杂合缺失检测结果图。其中,3为SMN1基因7号外显子扩增片段的信号峰,1、2、4为3个内参扩增片段的信号峰,横坐标是每个片段的位置,纵坐标是每个片段对应的信号峰高。
具体实施方式
为了更好的理解本发明内容,下面结合试剂盒检测原理和具体实施例做进一步说明。
一、本发明试剂盒的检测原理
本发明试剂盒中含有自主设计的可特异性扩增SMN1基因7号外显子引物对以及3个内参基因引物,在单一PCR管内实现荧光短片段多重PCR,并通过基因分析仪对扩增后产物进行片段分析,能读取相应片段的荧光信号,通过获取片段的峰高、峰面积从而进行定量分析。本发明用带荧光标记引物进行多重PCR反应避免了MLPA技术复杂的探针杂交、连接、扩增步骤,提高了检测效率,节约了检测时间和成本;同时将目的基因与3个内参基因比较,多内参基因保证了结果的准确可靠。
根据SMN1基因7号外显子序列设计特异性扩增SMN1基因引物,由于SMN1基因和SMN2基因高度同源性,仅有5个碱基差异,故特异性扩增SMN1基因的上游引物FSMN1.7的3’端包含位于7号外显子c.844C>T差异位点,下游引物RSMN1.7的3’端包含位于7号内含子g.27269A>C差异位点,并且下游引物RSMN1.7的3’端倒数第二为碱基错配为C,具体序列如SEQID NO.1和SEQ ID NO.2所示。这种引物设计保证了PCR特异性扩增SMN1基因7号外显子,内参基因选择3个保守序列。引物FSMN1.7、FIC1、FIC2、FIC3的5’端均标记荧光基团FAM,可作为片段分析时的识别标记。
二、实施例
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不限于此。
采用本发明试剂盒分析77例SAM患者样本的SMN1基因拷贝数,同时以荷兰MRC公司的MLPA试剂盒的检测结果做为对照,评估本发明试剂盒检测性能。
(1)荧光短片段的多重PCR扩增
提取待测样本的基因组DNA,参照表2配制反应体系:引物混合物9ul(10umol/L,上海生工生物工程有限公司合成),2×Buffer I(Takara公司,日本)12.5ul,25mM MgCl21ul,10mM dNTP(Takara公司,日本)1ul,5U/ul La Taq酶(Takara公司,日本)0.25ul,DNA50ng。采用ABI Veriti PCR仪进行扩增,反应条件:96℃3min;96℃30s,58℃30s,72℃30s,23个循环;72℃10min。
(2)基因分析仪分析多重PCR产物
采用ABI 3730(ThermoFisher Scientific公司,美国)基因分析仪对多重PCR扩增产物进行分析,反应体系:9ul去离子甲酰胺(ThermoFisher Scientific公司,美国),0.2ul500LIZ Size Standard,0.7ul PCR产物;基因分析仪参数设置:run module:FragmentAnalysis,injection voltage:1.6kV,injection time:15s,run voltage:15kV,runtime:1800s,oven temperature:60℃,polymer:POP7;分析软件为Genemapper 5.0或PeakScanner。
(3)本发明试剂盒与MLPA试剂盒分析结果的比较
同样的77例样本,同时按照MLPA试剂盒说明书进行检测。本发明试剂盒和MLPA试剂盒的检测结果如表5所示,出现拷贝数比为1其图谱参见附图2,出现拷贝数比为2其图谱参见附图3;此批检测未出现拷贝数比为0的情况,如有其图谱参见附图1。对比发现只有2例检测结果不同,两者检测结果高度一致达到97.4%(75/77)。
表5临床样本检测结果
MLPA检测试剂盒检测成本昂贵,单个标本仅试剂成本约100元人民币,耗时长约24小时;而本发明试剂盒单样检测成本仅约为10元人民币,时间仅约为5小时,显著优于现有试剂盒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 陈万金
<120> 一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒及其应用
<130> 8
<160> 8
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
ctttattttc cttacagggt ttc
23
<210> 2
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
gtgaaagtat gtttcttcca cgt
23
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
ttcattgaca tgccaacaga ag
22
<210> 4
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
gcaagcagtg ttcaaatctc ac
22
<210> 5
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
gtagtctgtg atctccgttt ag
22
<210> 6
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 6
tgtgcatcac cactgtacct g
21
<210> 7
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
cgaatggcta cttctacctg
20
<210> 8
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 8
aaacgtcttt taaatcagag c
21
Claims (6)
1.一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于试剂盒包括特异性扩增SMN1基因7号外显子的引物对FSMN1.7-RSMN1.7以及3个内参基因的扩增引物对FIC1-RIC1、FIC2-RIC2、FIC3-RIC3,其中引物FSMN1.7、FIC1、FIC2、FIC3的5’端均标记荧光基团FAM;所述各引物的序列为:
FSMN1.7:5'-CTTTATTTTCCTTACAGGGTTTC-3' (SEQ NO.1),
RSMN1.7:5'-GTGAAAGTATGTTTCTTCCACGT-3' (SEQ NO.2);
FIC1:5'-TTCATTGACATGCCAACAGAAG-3' (SEQ NO.3),
RIC1:5'-GCAAGCAGTGTTCAAATCTCAC-3' (SEQ NO.4);
FIC2:5'-GTAGTCTGTGATCTCCGTTTAG-3' (SEQ NO.5),
RIC2:5'-TGTGCATCACCACTGTACCTG-3' (SEQ NO.6);
FIC3:5'-CGAATGGCTACTTCTACCTG-3' (SEQ NO.7),
RIC3:5'-AAACGTCTTTTAAATCAGAGC-3' (SEQ NO.8)。
2.根据权利要求1所述的一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于所述试剂盒还包括活力≥5U/μL的DNA聚合酶、PCR缓冲液、25mmol/L MgCl2、10mmol/LdNTPs和正常基因型样本的基因组DNA。
3.根据权利要求1或2所述的一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于将所述试剂盒应用于SMN1基因突变检测,主要步骤如下:
(1)荧光短片段的多重PCR扩增:提取检测对象基因组DNA并以其为模板,采用FSMN1.7-RSMN1.7和FIC1-RIC1、FIC2-RIC2、FIC3-RIC3混合扩增体系在同一PCR管内进行多重PCR,特异性扩增SMN1基因7号外显子和3个内参基因;
(2)基因分析仪分析多重PCR产物:利用基因分析仪获取多重PCR产物的荧光峰形图,将SMN1基因片段峰面积除以3个内参基因片段峰面积和,即得到PCR扩增产物的相对峰面积RPA,再将检测组的RPA与正常基因型对照的RPA相比,即为拷贝数比值,进而可计算出该目的片段的拷贝数。
4.根据权利要求3所述的一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于所述多重PCR扩增体系为:PCR Buffer的终浓度为1×,MgCl2的添加量为1μL,dNTPs的添加量为1μL,2条SMN1特异性扩增引物的添加量均为1.5μL/条,6条内参引物的添加量均为1μL/条,Taq酶的添加量为0.25μL,基因组DNA的添加量为20-100 ng,最终用灭菌超纯水补足至25μL。
5.根据权利要求3所述的一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于所述多重PCR的扩增条件为:96℃3min;96℃30s,58℃30s,72℃30s,23个循环;72℃10min。
6.根据权利要求3所述的一种脊髓性肌萎缩症相关基因突变检测试剂盒,其特征在于由拷贝数比值结果判定SMN1基因突变情况规则为:当拷贝数比值为0时,则表示SMN1基因是0拷贝即出现纯合缺失;当0.4≤拷贝数比值≤0.65时,则表示SMN1基因是单拷贝即出现杂合缺失;当0.8≤拷贝数比值≤1.2时,则表示SMN1基因是双拷贝即正常;0<拷贝数比值<0.4或0.65<拷贝数比值<0.8时,则表示结果待定,需要重新检测。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170517 |
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