一种诊治结肠腺癌的分子标志物
技术领域
本发明涉及肿瘤诊断、治疗、预测预后领域,更具体地,本发明涉及以检测SUGCT异常为手段的肿瘤诊断、预测预后方法;及激活SUGCT基因或蛋白质的肿瘤治疗剂。
背景技术
结肠腺癌是人类最常见的恶性肿瘤之一,近年来,其发病率逐渐升高,占所有恶性肿瘤的第二位。
结肠腺癌的发生,发展是一个涉及多基因改变的复杂过程。其发病过程与细胞分裂、分化、基因群的时空表达异常及其蛋白质的相互作用有关。鉴定与结肠腺癌发病相关的癌基因或抑癌基因,对研究结肠腺癌癌变机理及其诊断、治疗和预防具有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种通过检测SUGCT基因或蛋白表达差异来诊断结肠腺癌的方法。
本发明的目的之二在于提供一种通过检测SUGCT基因或蛋白表达差异来预测结肠腺癌预后的方法。
本发明的目的之三在于提供一种通过激活SUGCT基因或SUGCT蛋白来治疗结肠腺癌的方法。
本发明的目的之四在于提供一种用于筛选治疗结肠腺癌的药物的方法。
本发明的目的之五在于提供一种用于治疗结肠腺癌的药物。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
本发明提供了检测SUGCT的产品在制备结肠腺癌诊断工具中的应用。
进一步,所述检测SUGCT的产品包括检测SUGCT基因表达量的产品。
更进一步,所述检测SUGCT的产品包括能够定量SUGCT基因mRNA的产品,和/或能够定量SUGCT蛋白的产品。
本发明的定量SUGCT基因mRNA的产品可基于使用核酸分子的已知方法来发挥其功能:如PCR、如Southern杂交、Northern杂交、点杂交、荧光原位杂交(FISH)、DNA微阵列、ASO法、高通量测序平台等。使用该产品可以定性地、定量地、或半定量地实施分析。
包含在上述产品中的核酸可以通过化学合成来获得,或通过从生物材料制备含有期望核酸的基因,然后使用设计用于扩增期望核酸的引物扩增它来获得。
进一步,所述PCR方法为已知方法,例如,ARMS(Amplification RefractoryMutation System,扩增不应突变系统)法、RT-PCR(逆转录酶-PCR)法、嵌套PCR法等等。扩增的核酸可以通过使用点印迹杂交法、表面等离子共振法(SPR法)、PCR-RFLP法、原位RT-PCR法、PCR-SSO(序列特异性寡核苷酸)法、PCR-SSP法、AMPFLP(可扩增片段长度多态性)法、MVR-PCR法、和PCR-SSCP(单链构象多态性)法来检测。
所述能够定量SUGCT基因mRNA的产品包括实时定量PCR中使用的特异扩增SUGCT基因的引物,所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。
产品中包括的引物可以通过通过化学合成来制备,通过使用本领域技术人员知道的方法参考已知信息来适当地设计,并通过化学合成来制备。
上面所述的核酸还可包括探针,所述探针可以通过化学合成来制备,通过使用本领域技术人员知道的方法参考已知信息来恰当设计,并通过化学合成来制备,或者可以通过从生物材料制备含有期望核酸序列的基因,并使用设计用于扩增期望核酸序列的引物扩增它来制备。
本发明的定量SUGCT蛋白的产品可基于使用抗体的已知方法来发挥其功能:例如,可以包括ELISA、放射免疫测定法、免疫组织化学法、Western印迹等。
本发明的定量SUGCT蛋白的产品包括特异性结合SUGCT蛋白的抗体或其片段。可以使用任何结构、尺寸、免疫球蛋白类别、起源等的抗体或其片段,只要它结合靶蛋白质即可。本发明的检测产品中包括的抗体或其片段可以是单克隆的或多克隆的。抗体片段指保留抗体对抗原的结合活性的抗体一部分(部分片段)或含有抗体一部分的肽。抗体片段可以包括F(ab′)2、Fab′、Fab、单链Fv(scFv)、二硫化物键合的Fv(dsFv)或其聚合物、二聚化V区(双抗体)、或含有CDR的肽。本发明的定量SUGCT蛋白的产品可以包括编码抗体或编码抗体片段的氨基酸序列的分离的核酸,包含该核酸的载体,和携带该载体的细胞。
抗体可以通过本领域技术人员公知的方法来获得。例如,制备保留整个或部分靶蛋白质的多肽或整合编码它们的多核苷酸的哺乳动物细胞表达载体作为抗原。使用抗原免疫动物后,从经过免疫的动物获得免疫细胞并融合骨髓瘤细胞以获得杂交瘤。然后从杂交瘤培养物收集抗体。最后可以通过使用被用作抗原的SUGCT蛋白或其部分对获得的抗体实施抗原特异性纯化来获得针对SUGCT蛋白的单克隆抗体。可以如下制备多克隆抗体:用与上文相同的抗原免疫动物,从经过免疫的动物收集血液样品,从血液中分离出血清,然后使用上述抗原对血清实施抗原特异性纯化。可以通过用酶处理获得的抗体或通过使用获得的抗体的序列信息来获得抗体片段。
标记物与抗体或其片段的结合可以通过本领域普遍知道的方法来实施。例如,可以如下荧光标记蛋白质或肽:用磷酸盐缓冲液清洗蛋白质或肽,添加用DMSO、缓冲剂、等准备的染料,然后混合溶液,再于室温放置10分钟。另外,标记可使用商品化的标记试剂盒,诸如生物素标记试剂盒,如生物素标记试剂盒-NH2、生物素标记试剂盒-SH(DojindoLaboratories);碱性磷酸酶标记试剂盒诸如碱性磷酸酶标记试剂盒-NH2、碱性磷酸酶标记试剂盒-SH(Dojindo Laboratories);过氧化物酶标记试剂盒诸如过氧化物酶标记试剂盒-NH2、过氧化物酶标记试剂盒-NH2(Dojindo Laboratories);藻胆蛋白标记试剂盒诸如藻胆蛋白标记试剂盒-NH2、藻胆蛋白标记试剂盒-SH、B-藻红蛋白标记试剂盒-NH2,B-藻红蛋白标记试剂盒-SH、R-藻红蛋白标记试剂盒-NH2、R-藻红蛋白标记试剂盒SH(DojindoLaboratories);荧光标记试剂盒诸如荧光素标记试剂盒-NH2、HiLyte Fluor(TM)555标记试剂盒-NH2、HiLyte Fluor(TM)647标记试剂盒-NH2(Dojindo Laboratories);及DyLight 547和DyLight647(Techno Chemical Corp.)、Zenon(TM)、Alexa Fluor(TM)抗体标记试剂盒、Qdot(TM)抗体标记试剂盒(Invitrogen Corporation)和EZ-标记物蛋白质标记试剂盒(Funakoshi Corporation)。为了正确标记,可以使用适宜的仪器来检测经过标记的抗体或其片段。
作为依照本发明的检测产品的样品,可以使用例如自活检受试者获得的组织样品或流体。样品不受特别限制,只要它适于本发明的测定;例如,它可以包括组织、血液、血浆、血清、淋巴液、尿液、浆膜腔液、脊髓液、滑液、房水、泪液、唾液、或其级分或经过处理的材料。
在本发明的具体实施方案中,所述样品来自受试者的组织。
进一步,所述定量SUGCT基因或SUGCT蛋白的产品可以是检测SUGCT基因或SUGCT蛋白的试剂、也可以是包含所述试剂的试剂盒、芯片、试纸等,也可以是使用所述试剂的高通量测序平台。
本发明还提供了一种诊断结肠腺癌的工具,所述工具能够检测SUGCT基因表达量。
进一步,所述工具包括包括能够定量SUGCT基因mRNA的试剂,和/或能够定量SUGCT蛋白的试剂。
更进一步,所述能够定量SUGCT基因mRNA的试剂是实时定量PCR中使用的特异扩增SUGCT基因的引物,所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。
进一步,所述诊断结肠腺癌的工具包括但不限于芯片、试剂盒、试纸、或高通量测序平台;高通量测序平台是一种特殊的诊断结肠腺癌的工具,随着高通量测序技术的发展,对一个人的基因表达谱的构建将成为十分便捷的工作。通过对比疾病患者和正常人群的基因表达谱,容易分析出哪个基因的异常与疾病相关。因此,在高通量测序中获知SUGCT基因的异常与结肠腺癌相关也属于SUGCT的用途,同样在本发明的保护范围之内。
本发明的检测产品、诊断工具中使用的抗SUGCT抗体或其片段所识别的氨基酸的数目没有特别限制,只要抗体能够结合SUGCT即可。
本发明还提供了一种诊断结肠腺癌的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)获取受试者的样品;
(2)检测受试者样品中SUGCT基因或蛋白的表达水平;
(3)将测得的SUGCT基因或蛋白的表达水平与受试者的患病与否关联起来。
(4)与对照相比,SUGCT基因或蛋白的表达水平降低,则该受试者被判断患有结肠腺癌或者具有患有结肠腺癌的风险、或者结肠腺癌患者被判断为复发、或者结肠腺癌患者被判断为预后不良。
本发明还提供了一种结肠腺癌的治疗方法,所述方法包括激活SUGCT基因或SUGCT蛋白。
进一步,所述方法包括促进SUGCT基因的表达,或促进SUGCT蛋白的表达或增强SUGCT蛋白的活性。
本发明还提供了一种肿瘤药物的筛选方法,可以通过在对癌细胞添加测试药物后或在对肿瘤模型动物施用测试药物后的某个时期测量SUGCT基因或者SUGCT蛋白的表达水平来测定肿瘤药物改善肿瘤预后的效果。更具体地说,当SUGCT基因或者SUGCT蛋白的表达水平在添加或施用测试药物后升高时或者恢复正常水平时,可选择该药物作为改善肿瘤预后的治疗药物。
本发明还提供了一种治疗结肠腺癌的药物,所述药物包含SUGCT的激活剂。
发明的SUGCT的激活剂不受限制,只要所述激活剂能够促进或增强SUGCT或涉及SUGCT上游或下游途径的物质的表达或活性,且对于治疗肿瘤有效的药物即可。
本发明还提供了上述激活剂在制备治疗结肠腺癌的药物中的应用。
进一步,所述激活剂包括SUGCT基因、SUGCT蛋白、促进型miRNA、促进型转录调控因子、或促进型靶向小分子化合物。
本发明的激活剂一方面可以用于补充内源性的SUGCT蛋白的缺失或不足,通过提高SUGCT蛋白的表达,从而治疗因SUGCT蛋白缺乏导致的结肠腺癌。另一方面可以用于增强SUGCT蛋白的活性,从而治疗结肠腺癌。
本发明的药物可以作为医药单独施用或与其它药物一起施用。可以与本发明的药物一起施用的其它药物不受限制,只要它不损害本发明的治疗性或预防性药物的效果即可,优选的是,用于治疗或预防肿瘤的药物可以包括例如烷化剂,诸如异环磷酰胺、环磷酰胺、达卡巴嗪、替莫唑胺、尼莫司汀、白消安、丙卡巴肼、美法仑、和雷莫司汀;抗代谢物,诸如依诺他滨、卡培他滨、卡莫氟、克拉屈滨、吉西他滨、阿糖胞苷、阿糖胞苷十八烷基磷酸盐(cytarabine ocfosfate)、替加氟、替加氟-尿嘧啶、替加氟吉美嘧啶奥替拉西钾、去氧氟尿苷、羟基脲、氟尿嘧啶、氟达拉滨、培美曲塞、喷司他丁、巯嘌呤、和甲氨蝶呤;植物生物碱,诸如伊立替康、依托泊苷、索布佐生、多西他赛、nogitecan、帕利他赛、长春瑞滨、长春地辛、和长春碱;抗癌抗生素,诸如放线菌素D、阿柔比星、氨柔比星、伊达比星、表柔比星、净司他丁stimalamer、柔红霉素、多柔比星、吡柔比星、博来霉素、培洛霉素、丝裂霉素C、和米托蒽醌;基于铂的药物,诸如奥沙利铂、卡铂、顺铂、和奈达铂;激素药物,诸如阿那曲唑、依西美坦、雌莫司汀、炔雌醇、氯地孕酮、戈舍瑞林、他莫昔芬、地塞米松、托瑞米芬、比卡鲁胺、氟他胺、泼尼松龙、磷雌酚、米托坦、甲睾酮、甲羟孕酮、美雄烷、亮丙瑞林、和来曲唑;生物反应修饰剂,诸如干扰素α、干扰素β、干扰素γ、白介素、乌苯美司、干BCG、和香菇多糖;和分子靶向药物,诸如伊马替尼(imatinib)、吉非替尼(gefitinib)、吉姆单抗、奥佐米星、他米巴罗汀、曲妥单抗、维A酸、硼替佐米(bortezomib)、和利妥昔单抗等。
本发明的药物可根据需要制备成各种剂型。包括但不限于,经皮、粘膜、鼻、口颊、舌下或经口使用的片剂、溶液剂、颗粒剂、贴剂、膏剂、胶囊剂、气雾剂或栓剂。
本发明的药物的施用途径不受限制,只要它能发挥期望的治疗效果或预防效果即可,包括但不限于静脉内,腹膜内,眼内,动脉内,肺内,口服,小泡内,肌肉内,气管内,皮下的,通过皮肤,通过胸膜,局部的,吸入,通过粘膜,皮肤,肠胃,关节内,心室内,直肠,阴道,颅骨内,尿道内,肝内,瘤内。在某些情况下,可以系统地给药。在某些情况下是局部地给药。
本发明的药物的剂量不受限制,只要获得期望的治疗效果或者预防效果即可,可以依据症状、性别、年龄等来恰当的确定。本发明的治疗药物或预防药物的剂量可以使用例如对疾病的治疗效果或者预防效果作为指标来确定。
在本发明的上下文中,“诊断结肠腺癌”包括判断受试者是否已经患有结肠腺癌、判断受试者是否存在患有结肠腺癌的风险、判断结肠腺癌患者是否已经复发与转移、判断结肠腺癌患者对药物治疗的反应性、或者判断结肠腺癌患者的预后情况。
本文所用的“治疗”涵盖患有相关疾病或病症的哺乳动物例如人类中治疗相关的疾病或疾病状态,并且包括:
(1)预防疾病或疾病状态在哺乳动物中发生,尤其是当该哺乳动物易感于所述疾病状态,但尚未被诊断出患有这种疾病状态时;
(2)抑制疾病或疾病状态,即阻止其发生;或者
(3)缓解疾病或疾病状态,即使疾病或疾病状态消退。
术语“治疗”通常涉及治疗人类或动物(例如,被兽医所应用),其中可达到某些预期的治疗效果,例如,抑制病症的发展(包括降低发展速度、使发展停止)、改善病症和治愈病症。还包括作为预防措施(例如预防)的治疗。对还没有发展为病症但有发展为该病症危险的患者的用途,也包括在术语“治疗”中。
本发明的优点和有益效果:
本发明的发现了一种诊断结肠腺癌的分子标志物,使用该分子标志物可以在结肠腺癌发生的早期即可作为判断,提供了患者的生存率。
本发明的包括SUGCT基因或蛋白的激活剂的治疗药物可用作新的结肠腺癌的治疗药物。
附图说明
图1显示利用QPCR检测SUGCT基因在结肠腺癌组织与正常组织中的表达差异图;
图2显示利用MTT法检测SUGCT基因表达对结肠腺癌细胞增殖的影响;
图3显示利用流式细胞仪检测SUGCT基因表达对结肠腺癌细胞凋亡的影响。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。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 HarborLaboratoryPress,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1筛选差异表达基因
1、实验材料
选择医院行手术治疗且病史资料完整的10例结肠癌患者的病灶切除组织标本,己经经病理科诊断为结肠腺癌,男5例、女5例;根据按美国癌症联合委员会(AJCC,2009)制定的结肠直肠癌分期标准:I-II期6例,III-IV期4例。组织学分级:高分化3例,中分化4例,低分化3例。术前均末行放疗、化疗及生物剂治疗。正常对照组织为正常的远端结肠黏膜组织10例,均来自健康肠镜体检者。
2、RNA提取、cDNA合成
按照Trizol说明书操作抽提组织细胞总RNA,然后按照逆转录试剂盒说明书将mRNA反转录为cDNA。
3、生物素标记cRNA杂交
以cDNA为模板,应用MessageAmpTM II-Biotin Arna Amplification Kit(Ambion公司)体外转录合成生物素标记cRNA,纯化后按Affymetrix公司的真核生物表达谱单轮芯片扩增程序加入5×片段化缓冲液得到大小分布在 35~200nt的片段化cRNA;靶标制备完成后,应用真核生物Hybridization Control Kit(Affymetrix公司)配制杂交液,注入杂交液的芯片平衡放置于杂交炉中,45℃,60r/min旋转杂交16h(Hybridization Oven 640,Affymetrix公司),然后在Affymetrix公司提供的洗涤工作站中(Fluidics Station 450,Affymetrix公司)完成芯片的清洗染色;
4、扫描和分析
应用
Scanner 3000(Affymetrix公司)扫描仪扫描图像。扫描图像首先用
Operating Software Version1.4(GCOS 1.4,Affymetrix公司)软件进行图像到信号值的转换,转换成原始数据文件。然后使用软件dChip 2006中的invariant setNormalization方法和Model-base ExpressionIndex模型对GCOS输出结果进行进一步的数据分析。根据在各芯片中检测到的P值,当数据集的检测值Call值(Absolute Call,AbsCall)为不存在A(Absent)或者临界值M(Marginal)时,被视为不表达,只有Abs Call值为存在P(present)的数据集才被用于进一步的分析。
5、组织差异表达基因的筛选
差异表达基因的筛选利用Significant Analysis of Microarray Software(SAM)算法进行。
6、结果
芯片共筛选出485个差异表达基因。与正常组织相比,结肠腺癌组织中表达上调的基因为289个,表达下调的基因为196个。
实施例2差异表达基因在大样本中的验证
1、研究对象
选择医院行手术治疗且病史资料完整的50例结肠癌患者的病灶切除组织标本,己经经病理科诊断为结肠腺癌,男20例、女30例;根据按美国癌症联合委员会(AJCC,2009)制定的结肠直肠癌分期标准:I-II期15例,III-IV期35例。组织学分级:高分化17例,中分化15例,低分化18例。术前均末行放疗、化疗及生物剂治疗。正常对照组织为正常的远端结肠黏膜组织40例,均来自健康肠镜体检者。
2、RNA提取和cDNA合成
按照实施例1的方法进行RNA提取和cDNA合成。
3、QPCR
引物是由引物设计软件Primer 5.0设计,大连宝生物公司与上海英骏公司合成。SUGCT基因及内参基因所用引物序列如下:
SUGCT基因引物序列
5’-TGCTGTTAATATCAAGGA-3’(SEQ ID NO.1),
5’-AATCTCGTCTATATCTTCAT-3’(SEQ ID NO.2);
GAPDH基因引物序列
5’-AAGGTCGGAGTCAACGGATTTG-3’(SEQ ID NO.3),
5’-CCATGGGTGGAATCATATTGGAA-3’(SEQ ID NO.4)。
采用cDNA 2.0μl进行QPCR反应。扩增程序为:95℃5min,(95℃10s,60℃60s)*42个循环。以SYBR Green作为荧光标记物,在Light Cycler荧光实时定量PCR仪上进行PCR反应,ΔΔCT法进行相对定量。
4、Western blot检测
提取细胞总蛋白。采用BCA蛋白浓度试剂盒对提取的总蛋白进行定量。每个样本取5 0μg总蛋白,12%SDS-PAGE电泳1.5h后,转膜。5%脱脂奶粉封闭,一抗4℃孵育过夜,二抗37℃孵育2h。电化学法发光ECL发光液显色,凝胶成像系统曝光显色;灰度分析,目的蛋白的相对表达量取其与GAPDH的灰度值比值。
5、结果
(1)QPCR结果
如图1所示,与正常组织相比,结肠腺癌组织中SUGCT基因mRNA水平显著降低,差异具有统计学意义(P<0.05)。
(2)Western blot结果
正常组织中SUGCT蛋白相对表达量为 0.65±0.07,结肠腺癌组织中SUGCT蛋白相对表达量0.12±0.02,差异具有统计学意义(P<0.05)。
实施例3 SUGCT基因的表达对结肠腺癌细胞增殖能力的影响
1、SUGCT基因重组质粒构建
(1)扩增SUGCT基因的编码序列;
(2)设计扩增引物;
(3)将扩增后的SUGCT基因连接到表达载体pcDNA3.0中,构建pcDNA3.0-SUGCT重组表达载体。
1.2结肠腺癌细胞的培养与转染
HT-29细胞于含10%胎牛血清的RPMI-1640培养基中培养,培养参数:37℃、体积分数为5%CO2饱和湿度。采用脂质体Lipofectamine2000为转染试剂。实验分2组:阴性对照组(转染pcDNA3.0);实验组(转染pcDNA3.0-SUGCT)。取对数生长期的HT-29细胞,接种于6孔细胞培养板。24h后细胞培养板覆盖率约为70%-80%。转染方式参照Lipofectamine2000说明书进行。
1.3 Western blot实验检测pcDNA3.0-SUGCT的过表达效率
步骤同实施例2。
1.4结果
阴性对照组(转染pcDNA3.0)细胞中SUGCT蛋白相对表达量为 0.15±0.04,实验组(转染pcDNA3.0-SUGCT)细胞中SUGCT蛋白相对表达量 1.21±0.15,差异具有统计学意义(P<0.05)。
2、MTT实验分析细胞增殖活性
收集对数生长期的各组细胞,调整细胞密度为1*104/ml,接种于96孔板中,每孔100μL,置于37℃、体积分数为5%CO2、饱和湿度的培养箱内培养。分别于24、48、72h后进行MTT检测:每孔加MTT溶液10μl(5%),置于37℃、体积分数为5%CO2、饱和湿度的培养箱内培养。培养3h后,小心去除上清,每孔加150μL的DMSO,水平摇床上放置30min。酶标仪测定波长490nm下的A值。
3、实验结果
结果如图2所示,与阴性对照组(转染pcDNA3.0)细胞相比,实验组(转染pcDNA3.0-SUGCT)细胞增殖缓慢,差异具有统计学意义(P<0.05)。上述实验结果表明,SUGCT基因表达抑制了结肠腺癌细胞的增殖。
实施例4 SUGCT基因的表达对结肠腺癌细胞凋亡的影响
1、步骤:收集转染24h后的各组细胞,冰磷酸盐缓冲液洗涤2次,1xBinding Buffer调整细胞浓度为104/ml,加入5μL的AnnexinV稀释液混匀后,再加入2.5μL的碘化丙啶,混匀。冰盒上避光静置10min,加入1xBinding Buffer 400μL,上机检测凋亡比例。
2、实验结果
结果如图3所示,与阴性对照组(转染pcDNA3.0)细胞相比,实验组(转染pcDNA3.0-SUGCT)细胞凋亡率升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。上述实验结果表明,SUGCT基因表达促进了结肠腺癌细胞的凋亡。
上述实施例的说明只是用于理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也将落入本发明权利要求的保护范围内。
SEQUENCE LISTING
<110> 北京泱深生物信息技术有限公司
<120> 一种诊治结肠腺癌的分子标志物
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
tgctgttaat atcaagga 18
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
aatctcgtct atatcttcat 20
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
aaggtcggag tcaacggatt tg 22
<210> 4
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
ccatgggtgg aatcatattg gaa 23