CN108220432A - 舌苔简明弯曲杆菌丰度作为测定胃炎癌转化风险的生物标志物的应用及相关的确定系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了检测一种无损的生物标志物的丰度的试剂在制备用于胃炎癌转化风险测定的组合物中的应用,其中该生物标志物是患者舌苔中的简明弯曲杆菌。还提供了一种用于测定胃炎癌转化风险的检测试剂盒和一种胃炎癌转化风险测定系统。该胃炎癌转化风险测定系统用来测定一种与胃炎癌转化相关的生物标志物的丰度,包括:所述试剂盒,用于确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果;舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,用于根据该定量检测结果,确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
Description
技术领域
本发明涉及检测一种生物标志物的丰度的试剂在制备用于胃炎癌转化风险测定的组合物中的应用,其中该生物标志物是患者舌苔提取物中的简明弯曲杆菌;本发明还涉及一种用于测定胃炎癌转化风险的检测试剂盒、一种胃炎癌转化风险测定系统、以及一种胃炎癌转化风险指标的测定方法。
背景技术
近几十年的流行病学资料以及越来越多的临床证据表明,“非可控炎症”与肿瘤发生密切相关[1]。目前全球至少有15%的恶性肿瘤,尤其是消化系统、呼吸系统、泌尿生殖系统肿瘤源于非可控炎症[2]。例如,结肠癌的发生与慢性溃疡性结肠炎、克罗恩氏病等炎症性肠病相关[3,4];食管癌的发病机理与炎症有很密切的关系[5];胃癌的发生与胃炎有很强的相关性[6]。胃癌的发生是一个多阶段,多因素的过程。从最初的慢性胃炎,发展为萎缩性胃炎、肠化、异型增生,直到胃癌的发生[7]。因此,找到与炎癌转化过程相关的生物标志物,对于肿瘤预防、早期诊断与治疗具有重大科学价值和现实意义。
许多研究者致力于寻找与炎癌转化相关的生物标志物。但这一过程存在两个难点。首先,炎癌转化是一个长期的过程,且炎症转向肿瘤是小概率事件。有研究发现在30年的病程中,累积约18%的炎症性肠病患者最终进展为大肠癌[4,8]。在这一漫长的过程中,很难做到长期坚持采样。其次,从组织采样对患者有一定的损伤,连续采样不利于患者的健康。因此,为了达到预防肿瘤和阻断炎癌转化的目标,人们迫切需要一种无损的、适于长期监测的生物标志物。
本发明人通过对93例胃炎患者和50例健康人的舌苔微生物高通量测序和生物信息学分析发现,舌苔中的简明弯曲杆菌,与胃炎癌转化密切相关,有望成为一种客观、无损、适于长期监测的新型生物标志物。本发明提供了一种检测舌苔简明弯曲杆菌、用于确定胃炎癌转化风险的试剂盒。
发明内容
本发明提供了一种检测舌苔简明弯曲杆菌的试剂盒,根据试剂盒的结果,通过确定部分得到简明弯曲杆菌的丰度信息,用于确定胃炎癌转化的风险。首先,发明人发现了舌苔中简明弯曲杆菌的丰度与胃炎的发生及胃炎癌转化有很强的相关性;其次,发明人提供了一个可定量检测简明弯曲杆菌的试剂盒;最后,发明人实现了一种基于试剂盒检测结果得到舌苔简明弯曲杆菌丰度的计算系统,并预测胃炎癌转化的风险。
根据本发明的一个方面,提供了检测一种生物标志物的丰度的试剂在制备用于胃炎癌转化风险测定的组合物中的应用,其中该生物标志物是患者舌苔中的简明弯曲杆菌。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于测定胃炎癌转化风险的检测试剂盒,包括以下组分:
试剂A:简明弯曲杆菌引物
试剂B:细菌的16s引物
试剂C:土壤微生物DNA强力提取试剂盒
试剂D:PBS缓冲液或生理盐水
试剂E:反转录qPCR预混液(如TransStart Top Green qPCR SuperMix、Roche-FastStart Universal SYBR Green Master、PowerUpTM Green Master Mix等)
根据本发明的又一个方面,提供了一种胃炎癌转化风险测定系统,其特征在于:该胃炎癌转化风险测定系统用来测定一种与胃炎癌转化相关的生物标志物的丰度,包括:
上述的试剂盒,用于确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果,
舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,用于根据上述定量检测结果,确定舌苔提取物中简明弯曲杆菌的丰度。
根据本发明的又一个方面,提供了一种胃炎癌转化风险指标的测定方法,其特征在于:该胃炎癌转化风险指标是患者舌苔中的简明弯曲杆菌的丰度,所述测定方法包括:
上述的试剂盒,确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果,
用舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,根据上述定量检测结果,确定舌苔提取物中简明弯曲杆菌的丰度。
附图说明
图1显示了本发明的实施例的实验结果中舌苔简明弯曲杆菌的丰度在正常人与胃炎病人中存在显著差异的情况。
图2显示了本发明的实施例实验结果中舌苔简明弯曲杆菌的丰度在胃炎癌转化过程中逐渐上升的情况。
图3显示了根据本发明的一个实施例的胃炎癌转化风险测定系统。
具体实施方式
一、舌苔简明弯曲杆菌的定量检测
首先,运用本发明中的试剂盒对舌苔中简明弯曲杆菌做定量检测结果。
本实施例中的试剂盒,包括以下组分:
(其中,土壤微生物DNA强力提取试剂盒中的试剂代号是C1-C5,土壤微生物DNA强力提取试剂盒的代号是C。)
(1)试剂A:简明弯曲杆菌引物
(2)试剂B:细菌的16s引物
(3)试剂C:土壤微生物DNA强力提取试剂盒
(4)试剂D:PBS缓冲液或生理盐水
(5)试剂E:反转录qPCR预混液(如TransStart Top Green qPCR SuperMix、Roche-FastStart Universal SYBR Green Master、PowerUpTM Green Master Mix等)
二、舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分
其根据上述试剂盒得到的舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果,确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
根据本发明的一个实施例,该确定部分的处理包括:
-将内参16s rRNA基因的三次重复值取平均,得到Cp_16s=(Cp1+Cp2+Cp3)/3;
-将简明弯曲杆菌的三次重复值取平均,得到Cp_cc=(Cp4+Cp5+Cp6)/3;
-计算2^(Cp_16s-Cp_cc),从而确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
如图3所示,根据本发明的一个方面,提供了一种胃炎癌转化风险测定系统,该胃炎癌转化风险测定系统用来测定一种与胃炎癌转化相关的生物标志物的丰度,包括:
上述的舌苔简明弯曲杆菌的定量检测试剂盒,
上述舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,用于根据上述试剂盒得到的检测结果,确定舌苔提取物中简明弯曲杆菌的丰度。
本发明人收集了93个胃炎病人和50个健康人的舌苔样本,拍摄了舌苔图像,并统计了所有93个胃炎病人的中医表型和胃组织病理信息。通过本发明所述方法,得到每个舌苔样本中,简明弯曲杆菌的丰度。
经过统计分析,本发明人发现与健康人的舌苔微生物相比,简明弯曲杆菌的丰度在胃炎病人的舌苔中显著增多,即简明弯曲杆菌可以作为区分胃炎病人与正常病人的生物标志物。
通过比较胃炎癌转化过程中微生物的变化,本发明人发现舌苔上简明弯曲杆菌的丰度在这一过程中逐渐升高,表明舌苔上的简明弯曲杆菌能够作为胃炎癌转化的生物标志物。这也是首次在舌苔上发现与胃炎癌相关的微生物,其构成了一种客观、无损、适于长期监测的新型标志物。
实施例:
1、实验设计和样本收集。
从医院采集的93个胃炎病人被选取入组。对于所有这93个病人,用舌像仪对舌苔拍照,刮取其的舌苔样本,并记录了病人的性别、年龄、病理结果以及中医表型等信息。同时,在清华大学选择了50个健康人作为正常对照。对其拍摄了舌苔图像,并收集了舌苔样本,记录了年龄性别等信息。
从获取的上述93个胃炎病人和50个健康人的舌苔样本中,提取出微生物的DNA,并确定每个样本中简明弯曲杆菌的含量,具体操作是:
一、使用上述试剂盒检测舌苔中的简明弯曲杆菌的含量:
a、舌苔的刮取:
a1、准备3个标识好序号1,2,3的1.5mlEP管,加入1ml试剂D
a2、取1支拭子,由舌根至舌尖方向刮取舌苔(稍用力),转动拭子刮取约30次,之后将拭子放入1号EP管中,晃动拭子以洗下刮取物,然后在2,3号管中依次洗涤刮取物。取第2支拭子,刮取舌苔之后,在2号和3号EP管中依次洗涤刮取物,最后取第3支拭子刮取舌苔,在3号EP管中洗涤刮取物。共收集3次。
a3、将收集到的3管舌苔作为下一步分析的样品
b、从舌苔中提取细菌总DNA:
b1、将舌苔样品加到含500ul砂石的1.5ml EP管(powerbead tubes)中
b2、(确保试剂C中的C1没有沉淀,若有,加热到60℃至其溶解)加入60ul C1,颠倒混匀或震荡数秒
b3、将powerbead tubes置于摇床上以最大速度震荡10min。
b4、将powerbead tubes在室温离心(10000g,30s)。
b5、将b4离心得到的上清(约400ul--500ul)置于一个新的2ml收集管中。
b6、加入250ul试剂C中的C2,并震荡5s,在4℃冰箱中静置5min。
b7、将管子在室温下离心(10000g,1min),弃沉淀,吸取不超过600ul上清置于一个新的2ml收集管中。
b8、加入200ul试剂C中的C3并震荡5s,在4℃冰箱中静置5min。
b9、将管子在室温下离心(10000g,1min),弃沉淀,吸取不超过750ul上清置于一个新的2ml收集管中。
b10、向第9步得到的上清中加入1200ul试剂C中的C4(用前摇匀),并震荡混匀。
b11、向吸附柱中加入675ul,在室温下离心(10000g,1min),弃掉流穿溶液;再向吸附柱中加入675ul,在室温下离心(10000g,1min),弃掉流穿溶液;向吸附柱中加入b10所得的所有剩余溶液,在室温下离心(10000g,1min),弃掉流穿溶液。
b12、向吸附柱中加入500ul试剂C中的C5,室温下离心(10000g,30s),弃掉流穿溶液。
b13、将吸附柱室温下离心(10000g,1min),弃掉流穿溶液并开盖晾干5min,避免吸附柱上残留任何试剂C中的C5,小心地将吸附柱置于一个新的2ml收集管中,向吸附柱中加入30ul双蒸水,于室温下离心(10000g,30s),弃去吸附柱,流穿溶液中即包含了舌苔中的细菌总DNA。
c、通过qPCR的方法检测舌苔中简明弯曲杆菌的含量
由于每个样本中提取的总DNA浓度各异,因此需要设置内参。16s rRNA基因序列普遍存在于所有微生物的基因组中。因此选择以16s rRNA基因为内参,来标准化不同样本中的微生物DNA总浓度。为避免偶然误差,每个样本的16s rRNA序列、简明弯曲杆菌序列qPCR扩增均设置三组平行实验,即每个样本应进行6孔的qPCR反应。
c1、按照下述比例配置qPCR体系(20ul)并向96孔板中加样
c2、按照如下程序在LightCyCler480II进行qPCR反应
反应条件如下:94℃下预变性30s,94℃下变性5s,60℃下退火15s,72℃下延伸10s,40次循环,循环后设置55~90℃每隔0.2℃读荧值生成溶解曲线。
c3、反应结束得到每孔的Cp值,设16s rRNA基因序列三组平行的Cp值分别为Cp1,Cp2,Cp3;简明弯曲杆菌序列三组平行的Cp值分别为Cp4,Cp5,Cp6。我们定义Cp1-Cp6为舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果。
二、舌苔简明弯曲杆菌的丰度确定:
将舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果输入舌苔简明弯曲杆菌丰度确定系统。
1、将内参16s rRNA基因的三次重复值取平均,得到Cp_16s=(Cp1+Cp2+Cp3)/3;
2、将简明弯曲杆菌的三次重复值取平均,得到Cp_cc=(Cp4+Cp5+Cp6)/3;
3、计算2^(Cp_16s-Cp_cc),从而确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
2、舌苔简明弯曲杆菌作为区分胃炎病人与正常人的标志物的确定。
通过比较正常人与胃炎病人的舌苔简明弯曲杆菌的丰度,本发明人发现舌苔简明弯曲杆菌的丰度在胃炎病人与健康人之间差异显著,在胃炎病人中的丰度显著高于正常人中的丰度。图1表示两组样本的箱线图,图中的点表示50个健康人与93个病人的舌苔样本,纵坐标表示此样本中简明弯曲杆菌的丰度。
3、舌苔简明弯曲杆菌的丰度在胃炎癌转化过程中逐渐上升的确定,和舌苔简明弯曲杆菌作为炎癌潜在转化的生物标志物的确定
将上述93个病人中有完整病理信息的79例胃炎病人按照从轻到重划分为浅表性胃炎、萎缩性胃炎、肠化,这种分期也代表着胃炎向胃癌转化的过程。比较胃炎癌转化过程中微生物的变化,本发明人发现舌苔上简明弯曲杆菌的丰度从浅表性胃炎到萎缩性胃炎、肠化的过程中逐渐升高,如图2所示。图2中从左到右依次为浅表性胃炎、萎缩性胃炎和肠化组的箱线图,纵坐标为简明弯曲杆菌在舌苔中的丰度,图2中的点为该分组中的各个样本。
图2所示的结果表明,舌苔上的简明弯曲杆菌能够作为胃炎癌转化的生物标志物。这也是首次在舌苔上发现和/或确定与胃炎癌相关的微生物,该微生物(简明弯曲杆菌)能够作为表征胃炎癌转化的一种客观、无损、适于长期监测的新型标志物。
从上述实验结果,确定了舌苔菌群是与胃炎癌转化潜在相关的新型标志物,且客观、无损、适于长期监测。
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Claims (8)
1.检测一种无损的生物标志物的丰度的试剂在制备用于胃炎癌转化风险测定的组合物中的应用,其中该生物标志物是患者舌苔提取物中的简明弯曲杆菌。
2.一种用于测定胃炎癌转化风险的检测试剂盒,包括以下组分:
试剂A:简明弯曲杆菌引物,
试剂B:细菌的16s引物,
试剂C:土壤微生物DNA强力提取试剂盒,
试剂D:PBS缓冲液或生理盐水,
试剂E:反转录qPCR预混液。
3.一种胃炎癌转化风险测定系统,其特征在于:该胃炎癌转化风险测定系统用来测定一种与胃炎癌转化相关的生物标志物的丰度,包括:
根据权利要求2所述的试剂盒,用于确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果,
舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,用于根据上述定量检测结果,确定舌苔提取物中简明弯曲杆菌的丰度。
4.根据权利要求3所述的胃炎癌转化风险测定系统,其特征在于借助所述试剂盒获取所述确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果的操作包括:
对于反应结束得到每孔的Cp值,设16s rRNA基因序列N组平行的Cp值分别为Cp1,Cp2,…CpN;简明弯曲杆菌序列N组平行的Cp值分别为Cp(N+1),……Cp2N,把Cp1-Cp2N作为舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果。
5.根据权利要求4所述的胃炎癌转化风险测定系统,其特征在于所述舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分所进行的处理包括:
将内参16s rRNA基因的N次重复值取平均,得到Cp_16s=(Cp1+Cp2+….CpN)/N;
将简明弯曲杆菌的N次重复值取平均,得到Cp_cc=(Cp(N+1)+……+Cp2N)/3;
计算2^(Cp_16s-Cp_cc),从而确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
6.一种胃炎癌转化风险指标的测定方法,其特征在于:该胃炎癌转化风险指标是患者舌苔提取物中的简明弯曲杆菌的丰度,所述测定方法包括:
用根据权利要求2所述的试剂盒,确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果,
用舌苔简明弯曲杆菌丰度确定部分,根据上述定量检测结果,确定舌苔提取物中简明弯曲杆菌的丰度。
7.根据权利要求6所述的测定方法,其特征在于所述确定舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果的步骤包括:
对于反应结束得到每孔的Cp值,设16s rRNA基因序列N组平行的Cp值分别为Cp1,Cp2,…CpN;简明弯曲杆菌序列组平行的Cp值分别为Cp(N+1),……Cp2N,把Cp1-Cp2N作为舌苔简明弯曲杆菌的定量检测结果。
8.根据权利要求7所述的测定方法,其特征在于所述确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度的步骤包括:
将内参16s rRNA基因的N次重复值取平均,得到Cp_16s=(Cp1+Cp2+….CpN)/N;
将简明弯曲杆菌的N次重复值取平均,得到Cp_cc=(Cp(N+1)+……+Cp2N)/3;
计算2^(Cp_16s-Cp_cc),从而确定舌苔中简明弯曲杆菌的丰度。
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