CN107974489A - 一种检测人hla-b*5801等位基因的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是检测人HLA‑B*5801等位基因的方法,包括:1)设计序列特异性引物查找目的基因的DNA序列,针对目的基因的检测位点设计筛选合适的引物对,并根据不同位点,组合成不同的PCR反应体系;2)提取人外周血细胞样本的基因组DNA,利用筛选出的引物进行扩增;3)对扩增的PCR产物进行SAP处理,进行单碱基延伸反应,纯化后得样品分析物;4)将样品分析物点样至芯片基质,用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱进行分析,获得样品分子量,检出等位基因对应位点信息,完成基因分型分析。本发明的优点:一张芯片可对384个样本进行多重检测,每个体系最多可实现30重反应,同时检测多个HLA‑B*5801等位基因位点。

Description

一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法
技术领域
本发明涉及的是一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,具体涉及 一种检测人HLA-B*5801基因的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱方 法,属于药物基因组学和基因诊断领域。
背景技术
人类白细胞抗原(HLA)是迄今已知基因中等位基因多态性最高的基 因复合体,全世界已发现接近3000种等位基因,其中多数等位基因十分 罕见。该基因是目前为止人类最复杂的遗传多态性系统,其多态性分布 存在明显的族群特征。对来自不同国家和地区的汉族人的研究表明, HLA-B*5801基因与药物别嘌醇导致的严重皮肤不良反应存在着很强的相 关性。非汉族人群中,则该药物与其相关性非常低。
痛风是嘌呤代谢异常致使尿酸合成增加而导致的代谢性疾病。痛风 与人体的代谢失衡有关,与血尿酸水平升高关系密切。在我国,别嘌醇 被作为首选治疗痛风的药物。但是别嘌醇的使用会出现一定的药物不良 反应。近年来,许多研究显示,该药物引起的严重药疹与HLA-B*5801基 因密切相关。目前中国台湾地区在服用别嘌醇前必须进行HLA-B*5801基 因检测。美国风湿病学会痛风治疗指南中也强调,发生别嘌醇相关的严 重过敏性药疹危险性增高,在使用别嘌醇前,应该进行HLA-B*5801基因 检测。因此,在服用抗痛风药物之前,进行HLA-B*5801基因检测,实现 了个体化用药。
目前,国内外对HLA-B*5801等位基因进行检测的方法主要有DNA直 接测序法和Taqman探针法等,DNA直接测序法是目前等位基因检测的金 标准,但存在费时费力等缺陷,是一种低通量的检测方法,不适用于大 量样本检测;Taqman是高度特异的定量PCR技术,其特点是适应于大样 本少量等位基因的位点检测,是一种中等通量的等位基因检测,而对于同时检测多个等位基因的位点,则费用较高,并不适合使用。
发明内容
本发明提出的是一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其目的旨 在克服现有技术存在的上述缺陷,基于基质辅助激光解吸电离飞行时间 质谱(Matrix-AssistedLaser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry,MALDI-TOF MS)方法检测人HLA-B*5801等位基因, 实现高效、灵敏、准确的同时检测人HLA-B*5801等位基因中的多个位点, 同时适应于大样本或小样本,为协助别嘌醇的临床个体化给药、保证用 药的安全和有效提供技术支撑。
本发明的技术解决方案:一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法, 该方法包括以下步骤:
1)设计序列特异性引物查找目的基因的DNA序列,针对目的基因的 检测位点设计筛选合适的引物对,并根据不同的位点,组合成不同的PCR 反应体系;
2)提取人外周血细胞样本的基因组DNA,利用步骤1)筛选出的引物 进行扩增;
3)对扩增的PCR产物进行SAP处理,进行单碱基延伸反应,纯化后 得样品分析物;
4)将样品分析物点样至芯片基质,用基质辅助激光解吸电离飞行时 间质谱进行分析,获得样品的分子量,检出等位基因对应的位点信息, 完成基因分型分析。
优选的,所述的步骤1),包括以下步骤:
(1)标注每孔对应的DNA样品的编号及所用反应体系和引物;
(2)在反应孔中分别加入1μl DNA模板,贴膜,2000rpm离心10秒 后备用;
(3)按下表配制PCR反应液:
(4)将PCR反应液4μl,加入已有1μl DNA的反应孔板中,使各孔 终体积为5μl;
(5)将每孔装有5μl反应液的孔板2000rpm离心30秒后放入PCR仪, 进行基因片段扩增反应程序,该PCR反应程序为:37℃5mi n,95℃10mi n, 40个循环,每循环95℃15s、60℃45s;
(6)PCR反应程序结束后,将孔板2000rpm离心30秒后备用,4℃保 存。
优选的,所述的步骤2)中的提取外周血细胞样本的基因组DNA,包 括:采用DNA提取试剂盒提取人外周血细胞样本的基因组DNA,调整DNA 浓度为20-50ng/μl。
优选的,所述的步骤3),包括以下步骤:
(1)按下表配制SAP反应液:
(2)向PCR反应孔板内加入SAP反应液,每孔加2μl,封膜、2000rpm 离心30秒;
(3)将已加入SAP反应液的PCR反应孔板放入PCR仪中,反应程序: 37℃40min,85℃5min;
(4)反应结束后将PCR反应孔板取出,2000rpm离心30秒备用,4℃ 保存;
(5)延伸反应
(a)按下表配制iPlex反应试剂:
(b)将iPlex反应液加入PCR反应孔板,每孔加2μl,封膜、2000rpm 离心30秒;
(c)将已加入iPlex反应液的PCR反应孔板放入PCR仪中,反应程序, 延伸反应条件为:94℃30sec;40个大循环,每个大循环包括94℃5sec 和5个小循环,每个小循环包括55℃5sec、80℃5sec;72℃3min;
(d)反应结束后,将PCR反应孔板取出,2000rpm离心30秒备用,4℃ 保存;
(6)产物纯化
(a)取树脂在树脂刮板上,均匀覆盖,刮去多余的树脂,放置20min;
(b)将反应结束的PCR反应孔板2000rpm离心1min,每孔加入25μl 去离子水,倒置在树脂板上,然后将树脂板扣在孔板上,敲击使树脂落 入孔板,封膜;
(c)翻转孔板20min,3500rpm离心5min后备用。
优选的,所述的步骤4)中采用TYPER软件分析实验结果。
本发明的优点:操作简便、无需序列特异性探针,一张芯片可对384 个样本进行多重检测,每个体系最多可实现30重反应,同时检测多个 HLA-B*5801等位基因位点,通量能够实现个性化调整,从低通量高分辨 率到高通量高分辨率,适用范围广,适用于几十到上千个样本,可同时 检测几十到成百上千个位点;无需荧光标记,仅需合成普通引物,单个分析成本低于测序法和Taqman定量PCR方法;具有高灵活度,一张芯片 上样本和位点检测匹配可随意选择;分析所需样本量少(20ng),具有高 灵敏度,检测精度高,SNP检测准确率可达99.99%。适合临床常规基因 检测,进一步为临床个体化合理用药提供了技术支撑。
附图说明
图1是一个样本一个反应体系的HLA-B*5801基因检测图。
图2是rs2257269位点CC/CT分型图。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用时间飞行质谱(MALDI-TOF)方法,首先通过PCR扩增含有 SNP的基因组片段,然后通过序列特异性引物实现单碱基延伸,随后样品 与芯片基质共结晶后在真空管中受瞬时纳秒(10-9秒)强激光激发,核酸 分子因此解吸附成为单电荷离子,由于电场中离子飞行时间与离子质量 成反比,通过检测核酸分子在真空管中的飞行时间获得样品分析物的精 确分子量,从而检测出SNP位点信息,进而判断是否含有HLA-B*5801等 位基因。本方法适用于同时检测多个样本多个SNP位点。
更具体的,本发明是一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,对待 测样品基因组DNA提取,经PCR扩增后,SAP处理、单碱基延伸后,产物 纯化,用飞行时间质谱仪进行检测,进行等位基因检测。
以下实施例中所用飞行质谱仪为MassARRAY Compact System(SEQUENOM公司),型号PT007040。点样仪为MassArray TM Nanodispenser(SAMSUNG公司)。
实施例1
检测人HLA-B*5801等位基因
按下述步骤:
(1)人全血基因组DNA提取
用DNA提取试剂盒提取全血基因组DNA,并调整浓度为20-50ng/μl;
(2)多重PCR反应
(a)查找目的基因序列,针对突变位点,设计并合成PCR引物,
(b)根据已抽提样品编制384孔反应表,注明每孔对应的DNA样品的 编号所用引物,
(c)按表在384孔板各孔中分别加入1μl DNA模板,贴膜,2000rpm, 10秒离心后备用,
(d)按下表配制PCR反应液:(以384个样本为例)
注:以上384孔反应液有5%过量,
(e)取一排12联管,每孔加入配置好的PCR反应液133μl,2000rpm 离心30秒后备用,
(f)用10μl排枪取12联管中PCR反应液4μl,加入已有1μl DNA 的384孔板中,使各终体积为5μl,
(g)将装有5μl反应液的384孔板2000rpm离心30秒后放入PCR仪, 运行名为“PCR”的反应程序,PCR反应程序为:37℃5mi n,95℃10mi n, 40个循环(95℃ 15sec,60℃45sec),
(h)PCR反应程序结束后,将384孔板2000rpm离心30秒后备用,可 在4℃保存;
(3)SAP处理
(a)配制SAP反应液
按以下表次序配制SAP反应液(以384个样本为例)
注:以上384孔反应液有5%过量,
(b)取一排12联管,将SAP反应液以每孔66μl分装,2000rpm离心 30秒后,用10μl排枪分装于384孔PCR反应板,每孔加2μl,封膜、 2000rpm离心30秒,
(c)将已加入SAP反应液的384孔板放入PCR仪中,运行名为“SAP” 的反应程序。SAP反应程序:37℃40min,85℃5min,
(d)反应结束,将384孔板取出,2000rpm离心30秒备用,可在4℃ 保存;
(4)延伸反应
(a)配制iPlex反应试剂
注:以上384孔反应液有5%过量,
(b)取一排12联管,将iPlex反应液以每孔66μl分装,2000rpm离 心30秒后,用10μl排枪分装于384孔PCR反应板,每孔加2μl,封膜、 2000rpm离心30秒。将已加入iPlex反应液的384孔板放入PCR仪中, 运行名为“extension”的反应程序。延伸反应条件为:[94℃5sec,5 个循环(55℃ 5sec,80℃ 5sec)],72℃3min,
(c)反应结束,将384孔板取出,2000rpm离心30秒备用,可在4℃ 保存;
(5)产物纯化
(a)取6mg树脂在384孔树脂刮板上,均匀覆盖,刮去多余的树脂, 放置20min,
(b)将反应结束的384孔板1000rpm离心1分钟,每孔加入25μl去 离子水,倒置在树脂板上面(注意固定,不能移位),然后将树脂板扣在 384孔板上,敲击使树脂落入384孔板,封膜,
(c)以384孔板的长轴为轴心,翻转384孔板20分钟,3500rpm,5 分钟离心后备用;
(6)质谱检测
(a)Nanodispenser SpectroCHIP芯片点样:将检测样品从384孔反 应板转移到表面覆盖基质的MassARRAY SpectroCHIP芯片,
(b)MassARRAY Analyzer Compact质谱检测:将样品转移到 SpectroCHIP芯片后,即可放入质谱仪进行检测,每个检测点只需3-5秒, 全自动分析,
(c)TYPER软件分析实验结果,获得分型数据。
检测结果表明,本发明方法操作简便、无需序列特异性探针,一张 芯片可对384个样本进行多重检测,每个体系最多可实现30重反应,同 时检测多个HLA-B*5801等位基因位点,通量能够实现个性化调整,从低 通量高分辨率到高通量高分辨率,适用范围广,几十到上千个样本,同 时检测几十到成百上千个位点;无需荧光标记,仅需合成普通引物,单 个分析成本低于测序法和Taqman定量PCR方法;高灵活度,一张芯片上 样本和位点检测匹配可随意选择;分析所需样本量少(20ng),高灵敏度, 检测精度高,SNP检测准确率可达99.99%。
实施例2
利用飞行时间质谱技术检测10例痛风患者HLA-B*5801等位基因的 29个SNP位点
(1)人全血基因组DNA提取
用DNA提取试剂盒提取全血基因组DNA,并调整浓度为20-50ng/μl;
(2)多重PCR反应
(a)查找目的基因序列,针对等位基因位点信息,设计并合成PCR引 物,同时检测HLA-B基因中29个HLA-B*5801等位基因,设计的引物如 下表所示,
下表为HLA-B*5801等位基因中29个位点的基因型检测所用引物及 产生的单碱基延伸物:
注:W1、W2、W3、W4分别代表4个多重PCR反应体系;
(b)根据已抽提样品编制384孔反应表,注明每孔对应的DNA样品的 编号,所用引物,
(c)按表在384孔板各孔中分别加入1μl DNA模板,贴膜,2000rpm, 10秒离心后备用,
(d)按下表配制PCR反应液:
(e)PCR反应液4μl,加入已有1μl DNA的反应孔板中,使各孔终 体积为5μl,
(f)将每孔装有5μl反应液的孔板2000rpm离心30秒后放入PCR仪, 进行基因片段扩增反应程序,该PCR反应程序为:37℃5mi n,95℃10mi n, 40个循环(95℃ 15sec,60℃45sec),
(g)PCR反应程序结束后,将孔板2000rpm离心30秒后备用,4℃保 存;
(3)SAP处理
(a)按下表配制SAP反应液:
(b)PCR反应孔板,加入SAP反应液,每孔加2μl,封膜、2000rpm 离心30秒,
(c)将已加入SAP反应液的孔板放入PCR仪中,反应程序:37℃ 40min,85℃ 5min,
(d)反应结束,将孔板取出,2000rpm离心30秒备用,可在4℃保存;
(4)延伸反应
(a)按下表配制iPlex反应试剂:
(b)将iPlex反应液加入PCR反应孔板,每孔加2μl,封膜、2000rpm 离心30秒,
(c)将已加入iPlex反应液的孔板放入PCR仪中,反应程序,延伸反 应条件为:94℃30sec 40个循环[94℃5sec,5个循环(55℃ 5sec,80℃ 5sec)],72℃ 3min,
(d)反应结束,将孔板取出,2000rpm离心30秒备用,4℃保存;
(5)产物纯化
(a)取6mg树脂在384孔树脂刮板上,均匀覆盖,刮去多余的树脂, 放置20min,
(b)将反应结束的384孔板1000rpm离心1分钟,每孔加入25μl去 离子水,倒置在树脂板上面,然后反置将树脂板扣在384孔板上,敲击 使树脂落入384孔板,封膜,
(c)以384孔板的长轴为轴心,翻转384孔板20分钟,3500rpm,5 分钟离心后备用;
(6)质谱检测
(a)Nanodispenser Spectro CHIP芯片点样
将检测样品从384孔反应板转移到表面覆盖基质的MassARRAY Spectro CHIP芯片,
(b)MassARRAY Analyzer Compact质谱检测
将样品转移到SpectroCHIP芯片后,即可放入质谱仪进行检测,每 个检测点只需3-5秒,全自动分析,
(7)TYPER软件分析实验结果,获得分型数据。
本实施例中,对10例痛风患者进行了HLA-B*5801检测,基因中29 个位点的基因型检测结果显示,与现有的直接测序方法比较,本方法能 同时检测多个样本的多个HLA-B*5801位点,且操作简便,效率高,基因 分型准确率可达99.99%(如下表所示)。
下表为10例痛风患者HLA-B*5801等位基因中29个位点的基因型检 测结果
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若 干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其特征是该方法包括以下步骤:
1)设计序列特异性引物查找目的基因的DNA序列,针对目的基因的检测位点设计筛选合适的引物对,并根据不同的位点,组合成不同的PCR反应体系;
2)提取人外周血细胞样本的基因组DNA,利用步骤1)筛选出的引物进行扩增;
3)对扩增的PCR产物进行SAP处理,进行单碱基延伸反应,纯化后得样品分析物;
4)将样品分析物点样至芯片基质,用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱进行分析,获得样品的分子量,检出等位基因对应的位点信息,完成基因分型分析。
2.如权利要求1所述的一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其特征是所述的步骤1),包括以下步骤:
(1)标注每孔对应的DNA样品的编号及所用反应体系和引物;
(2)在反应孔中分别加入1μl DNA模板,贴膜,2000rpm离心10秒后备用;
(3)按下表配制PCR反应液:
(4)将PCR反应液4μl,加入已有1μl DNA的反应孔板中,使各孔终体积为5μl;
(5)将每孔装有5μl反应液的孔板2000rpm离心30秒后放入PCR仪,进行基因片段扩增反应程序,该PCR反应程序为:37℃5min,95℃10min,40个循环,每循环95℃15s、60℃45s;
(6)PCR反应程序结束后,将孔板2000rpm离心30秒后备用,4℃保存。
3.如权利要求1所述的一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其特征是所述的步骤2)中的提取外周血细胞样本的基因组DNA,包括:采用DNA提取试剂盒提取人外周血细胞样本的基因组DNA,调整DNA浓度为20-50ng/μl。
4.如权利要求1所述的一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其特征是所述的步骤3),包括以下步骤:
(1)按下表配制SAP反应液:
(2)向PCR反应孔板内加入SAP反应液,每孔加2μl,封膜、2000rpm离心30秒;
(3)将已加入SAP反应液的PCR反应孔板放入PCR仪中,反应程序:37℃40min,85℃5min;
(4)反应结束后将PCR反应孔板取出,2000rpm离心30秒备用,4℃保存;
(5)延伸反应
(a)按下表配制iPlex反应试剂:
(b)将iPlex反应液加入PCR反应孔板,每孔加2μl,封膜、2000rpm离心30秒;
(c)将已加入iPlex反应液的PCR反应孔板放入PCR仪中,反应程序,延伸反应条件为:94℃30sec;40个大循环,每个大循环包括94℃5sec和5个小循环,每个小循环包括55℃5sec、80℃5sec;72℃3min;
(d)反应结束后,将PCR反应孔板取出,2000rpm离心30秒备用,4℃保存;
(6)产物纯化
(a)取树脂在树脂刮板上,均匀覆盖,刮去多余的树脂,放置20min;
(b)将反应结束的PCR反应孔板2000rpm离心1min,每孔加入25μl去离子水,倒置在树脂板上,然后将树脂板扣在孔板上,敲击使树脂落入孔板,封膜;
(c)翻转孔板20min,3500rpm离心5min后备用。
5.如权利要求1所述的一种检测人HLA-B*5801等位基因的方法,其特征是所述的步骤4)中采用TYPER软件分析实验结果。
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