CN108504730A - Mmachc、mthfr基因突变检测试剂盒 - Google Patents

Mmachc、mthfr基因突变检测试剂盒 Download PDF

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Abstract

本发明提供了检测甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CbIC型病症相关联的突变位点及其用药指导相关联的突变位点的试剂盒,并进一步提供了用于检测突变位点的探针组以及扩增所述探针组的引物组的序列信息,通过采用所述探针组或引物鉴定患者相关基因位点的突变情况,从而可以实现对甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CbIC型的患者的准确筛查、诊断,并能够进一步提供针对性的指导叶酸用药治疗。

Description

MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒
技术领域
本发明属于基因检测领域,具体涉及MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒,主要应用于检测甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型,同时联合应用于叶酸代谢异常检测。
背景技术
甲基丙二酸血症(methylmalonic academia,MMA)是先天有机酸代谢异常中最常见的病种,主要是由于甲基丙二酰辅酶A变位酶(mutaseapoenzyme,mut)自身缺陷或其辅酶钴胺素(Cobalamin,Cbl,VitB12)代谢缺陷所致。变位酶缺陷包括完全缺陷mut0型,部分缺陷mut-型。钴胺素代谢缺陷包括cblA、cblB、cblC、cblD、cblE、cblF、cblG和cblH 8种亚型,其中cblC、、cblD和cblF可导致辅酶脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素合成障碍,引起体内甲基丙二酸、同型半胱氨酸等代谢物异常蓄积,故称为甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症(简称合并型MMA)。临床表现为神经、肝脏、肾脏、骨髓等多脏器损伤,以cblC型最为常见,其编码基因为MMACHC,定位于染色体1p34.1,属于常染色体隐性遗传病。
同时,N5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR),它是人体甲硫氨酸-叶酸代谢过程中的关键酶,也是同型半胱氨酸重新甲基化的关键酶。它可以使N5,10-亚甲基四氢叶酸还原为5-甲基四氢叶酸,从而作为甲基的间接供体参与体内嘌呤、嘧啶的合成及DNA、RNA、蛋白质的甲基化,同时维持体内正常的同型半胱氨酸水平。其编码基因为MTHFR,定位于染色体1p36,也属于常染色体隐形遗传病。MTHFR基因突变导致酶活性下降,使血浆同型半胱胺酸浓度升高及DNA低甲基化,导致甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者病情严重,疾病预后差。
甲基丙二酸血症合并同型半胱氨酸血症CblC型患者临床表现个体差异性大,临床特征以神经系统症状为主,尤其是脑损伤,可表现为嗜睡、惊厥、运动功能障碍以及手足徐动症等。部分患儿伴有巨幼红细胞性贫血、粒细胞及血小板减少,严重时出现骨髓抑制。部分患儿伴肝肾损伤,肾小管酸中毒、间质性肾炎、慢性肾衰等肾脏衰竭,有时伴有溶血性尿毒症综合征。迟发型患儿多在4岁~14岁出现症状,甚至于成年期起病,常合并脊髓、肝、肾、眼、血管及皮肤等多系统损害,儿童或青少年时期表现为急性神经系统症状,如认知能力下降、意识模糊及智力落后等。
目前,甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型的诊断主要通过尿气相色谱/质谱(gaschromatography mass spectrometry,GS/MS)技术检测尿液中甲基丙二酸、血串联质谱(tandem massspectrometry,MS/MS)技术检测血中丙酰肉碱(C3)与乙酰肉碱(C2)的比值(C3/C2),两者同时增高并排除维生素B12缺乏等继发因素伴血清同型半胱氨酸升高,可合并甲硫氨酸(methionine,Met)降低时方可诊断。同时应完善患者血、尿常规、血气分析、血氨、血糖、血乳酸、肝肾功能和心肌酶谱测定、脑CT或MRI扫描、脑电图、智力测定等辅助检查。但是该方法的操作复杂,明确诊断费时且价格昂贵,并且对于甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型的筛查及预防不具备普遍的意义。
通过对患者进行基因检测,可明确基因突变类型,对甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者明确诊断及个体化防治提供有力证据。传统基因检测方法基于Sanger测序,需先明确想要检测的基因,通过聚合酶链扩增技术(PCR)将目标区段扩增出来,再使用双脱氧终止法(Sanger测序)进行测序确定致病突变。该方法通量低、效率差、成本高、且检出率不理想。
发明内容
二代测序技术(NGS)以其通量高、成本低、可一次性检测突变范围广的特点,已经发展为重要的临床基因分析技术,而结合目标区域捕获技术(target region capturetechnology)可进一步富集目标区段,提高检测效率降低成本,但目前市场上没有一种产品或技术可以一次性检测MMACHC基因、MTHFR基因的所有外显子区域的SNP位点。本发明通过自主科研结果确定了MMACHC基因上的5个高频突变位点和MTHFR基因上的1个高频突变位点,即MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del,以及MTHFR基因上的c.665C>T。通过杂交探针原理合成捕获探针,对目标位置一次性在二代测序平台进行测序,结合自建专病数据库对测序数据进行解读,确定患者的位点突变情况。本方法对MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAGdel,以及MTHFR基因上的c.665C>T这6个突变位点的1X覆盖率达100%,可有效检测上述6个位点的突变情况,从而辅助临床诊断及治疗。
前期通过对23个临床上疑似甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者样本采用本方法进行检测,MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del,以及MTHFR基因上的c.665C>T这6个位点突变检出率达86.96%,为甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型高频突变位点,可以作为疾病辅助诊断的依据。此外使用此方法还可以不断完善新的突变位点,并简化新的待检测样本的解读流程。
针对选取的甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型疾病相关的MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del以及叶酸代谢通路相关的MTHFR基因上的c.665C>T这6个突变位点设计探针组合,本组合中探针对目标区域覆盖度达100%。该探针组可富集突变位点及两侧序列,探针长度为120bp,富集的DNA在二代测序平台上进行高深度测序。
根据测序数据进行序列比对及信息分析,对每个变异进行突变类型判定,如果同一位点(locus)上的两个等位基因均发生突变,则为纯合突变;如果同一位点(locus)上的两个等位基因只有一个位置上发生突变,则为杂合突变;如果同一位点(locus)上的两个等位基因均未发生突变,则为野生型。再结合正常人群频率,疾病数据库频率,患者临床症状,遗传模式,所处位点保守性进行致病性判断,辅助临床诊断。具体流程参见图1。
本发明提供了一种探针组,其特征在于,所述探针组中的探针能够特异性的识别MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del,以及MTHFR基因上的c.665C>T这6个位置的突变:
优选的,本发明提供的探针组包含SEQ ID NO:1-5所示的序列。
本发明提供一种引物组,所述引物组用于扩增前述探针组。
优选的,本发明提供的引物组包括SEQ ID NO:6-13所示的序列。
本发明提供一种MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒,所述试剂盒包括前述探针组和/或引物组。
本发明进一步请求保护前述探针组和/或引物组的用途,所述用途为用于制备MMACHC、MTHFR基因突变检测。
本发明进一步公开了与MMACHC基因相关的突变位点。
优选的,所述突变位点为:c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del。
本发明进一步公开了与MTHFR基因相关的突变位点。
优选的,所述突变位点为:c.665C>T。
所述突变位点可以采用上述探针组进行杂交或引物组进行扩增获得。
具体的,
SEQ ID NO:1所示的序列用于鉴定MMACHC基因的SNP位点为:MMACHC:c.80A>G,对应的扩增引物为SEQ ID NO:6-7。
SEQ ID NO:2所示的序列用于鉴定MMACHC基因的SNP位点为:MMACHC:c.482G>A,对应的扩增引物为SEQ ID NO:8-9。
SEQ ID NO:3所示的序列用于鉴定MMACHC基因的SNP位点为:MMACHC:c.567dupT及c.609G>A,对应的扩增引物为SEQ IDNO:10-11。
SEQ ID NO:4所示的序列用于鉴定MMACHC基因的SNP位点为:MMACHC:c.656_658AAG del,对应的扩增引物为SEQ ID NO:10-11。
SEQ ID NO:5所示的序列用于鉴定MTHFR基因的SNP位点为:MTHFR:c.665C>T,对应的扩增引物为SEQ ID NO:12-13。
本发明进一步提供MMACHC基因突变位点在制备MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒中的应用。
优选的,所述突变位点为:c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del。
本发明进一步提供MTHFR基因突变位点在制备MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒中的应用。
优选的,所述突变位点为:c.665C>T。
通过采用本发明提供的探针或引物,对本发明公开的突变位点进行检测,能够有效的实现对甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者的准确筛查、诊断,能够进一步提供针对性的治疗。
附图说明
图1样本检测分析流程图
图2突变位点分析流程图
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的优化、修改或替换,均属于本发明的范围。
若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1 样本DNA的制备
采用常规的外周血核酸提取试剂盒(磁珠法)按照说明书操作,提取23例临床症状符合甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者外周血样本中的基因组DNA。对DNA进行质量控制,要求DNA浓度不低于20ng/μL,DNA总量不低于1μg,DNA纯度A260/A280在1.75-1.90之间。将提取后的样本置于4℃冰箱保存,保存周期不超过7天,置于-18℃以下冰箱长期保存。若提取效果不满足上述条件则需要进行重新提取。
实施例2 样本中突变位点的测定
采用本发明所述用于制备MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒对上述23例患者的基因组DNA进行DNA文库构建及杂交捕获,以获得目前片段,用于后续的二代测序及数据结果分析。
具体操作流程如下:
1 文库制备
1.1 基因组DNA打断及末端修复
取一定量上述提取好的基因组DNA,加入10μL打断修复反应混合液加入到基因组DNA中。置于PCR仪上37℃孵育20min,65℃孵育15min,冷却至4℃保持。
1.2 接头连接
加入50μL连接反应混合液到上步末端修复后的DNA中,置于PCR仪上23℃孵育1h,冷却至4℃保持。
反应结束后用40μL纯化磁珠对连接后的DNA进行纯化。纯化后经2步80%无水乙醇洗涤去除多余试剂如缓冲液、酶等,保留上清液,备用。
1.3 杂交前PCR扩增
将5μL PCR引物1加入连接纯化后的DNA中,再加入25μL PCR反应液,充分混匀,运行下表的PCR反应程序。
反应结束后用60μL纯化磁珠对Pre-PCR后的DNA进行纯化。纯化后经2步80%无水乙醇洗涤去除多余试剂如缓冲液、酶等,再用22μL无核酸酶水回溶,DNA文库构建完成备用。
2 文库定量
使用Qubit进行DNA定量,对DNA进行质量控制,要求DNA浓度不低于15ng/μL,DNA总量不低于330ng。若满足条件,可进行下步操作;若不满足条件,则认为Pre-PCR失败,需重新进行Pre-PCR。若第二次Pre-PCR仍不满足条件,则认为建库失败,需重新建库。
3 文库混合及纯化
将若干构建好的文库按照等物质的量混合,先用纯化磁珠对混合文库进行两步纯化筛选混合文库片段,筛选后经1步80%无水乙醇洗涤去除多余DNA,用11μL无核酸酶水回溶,备用。
4 特异性杂交捕获
迅速将5μL杂交封闭缓冲液加入混合文库中,再加入12μL杂交反应缓冲液,充分混匀,运行下表的PCR反应程序。
温度 时间 循环数
95℃ 5min 1
65℃ 保持 1
取2μL用SEQ ID NO:1-4所示的序列混合制备而成杂交探针组,65℃预热2min,迅速加入到上述反应中。轻柔混匀后,将PCR仪盖紧,65℃杂交16-24h。
5 杂交后结合及洗脱
5.1 磁珠结合
经16-24h杂交后,继续保持杂交混合液于65℃,待活化的杂交磁珠预热5min结束后,迅速将杂交磁珠全部转移至杂交混合液的PCR管中。继续65℃温育45min,结束后弃掉上清保留磁珠。
5.2 磁珠洗脱
按下表次序进行洗脱,洗脱后用45μL无核酸酶水回溶,备用。
6 捕获后PCR
将5μL PCR引物2加入上述捕获后混合文库中,再加入50μL PCR反应液,充分混匀,运行下表的PCR反应程序。
反应结束后用120μL纯化磁珠对Post-PCR后的DNA进行纯化。纯化后经2步80%无水乙醇洗涤去除多余试剂如缓冲液、酶等,用40μL无核酸酶水回溶,DNA文库杂交捕获完成备用。
7 捕获后文库定量
使用Qubit进行DNA定量,对DNA进行质量控制,要求DNA浓度不低于4ng/μL,DNA总量不低于160ng。若满足条件,则文库出库,可进行下步测序反应;若不满足条件,则认为建库失败,需重新建库。
8 上机测序
本实验采用二代测序方法,对上述制备合格的捕获后文库进行上机测序。
9 信息分析
测序仪获取原始短序列;
去除测序数据中的接头和低质量数据;
短序列定位到人类基因组数据相应的位置上;
统计测序结果信息,短序列数量、目标区域覆盖大小、平均测序深度等;
过滤低质量值和低覆盖度的单核苷酸;
10 注释
确定突变位点发生的突变类型、坐标、氨基酸改变等生成突变数据列表流程如图2。
11 结果分析:
共检测23例样本,MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del以及MTHFR基因上的c.665C>T,这6个位点的突变情况具体检出如下:
1)MMACHC基因上的位点突变检出情况:c.80A>G杂合突变2例;c.482G>A杂合突变4例;c.567dupT杂合突变2例;,c.609G>A纯合突变4例,c.609G>A杂合突变11例;656_658AAG del杂合突变6例,其中c.609G>A和656_658AAG del复合杂合突变3例;
2)MTHFR基因上的位点突变检出情况:c.665C>T纯合突变5例,其中合并MMACHC基因c.609G>A纯合突变2例,合并MMACHC基因c.609G>A杂合突变1例,合并MMACHC基因c.609G>A和656_658AAG del复合杂合突变2例。
3)未检出上述6种突变的样本共3例。
综上所述,MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del以及MTHFR基因上的c.665C>T这六个位点的突变检出率为86.96%。
检测结果:
根据上述列表检测结果所得,MMACHC基因上的c.609G>A突变位点的突变频率为41.3%,c.656_658AAG del缺失突变的突变频率为13.04%,c.482G>A突变位点的突变频率为8.7%、c.567dupT突变位点的突变频率为4.3%、c.80A>G突变位点的突变频率为4.3%。MTHFR基因上的c.665C>T突变位点的突变频率为21.74%。
实施例3
测试样本验证:
采用本发明专利所述引物对上述23例临床症状符合甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者的二代测序结果进行验证。
样本DNA的提取方法同实施例1。
使用SEQ ID NO:6-13所示的引物序列对提取的DNA进行扩增,对扩增结果采用Sanger测序后,按照实施例2表格中的结果判断方法对扩增的结果进行判定。
整体检出情况:
23例疑似甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型患者,MMACHC基因上的c.80A>G杂合突变2例;c.482G>A杂合突变4例;c.567dupT杂合突变2例c.609G>A纯合突变4例,c.609G>A杂合突变11例;656_658AAG del杂合突变6例,其中c.609G>A和656_658AAG del复合杂合突变3例。MTHFR基因上的c.665C>T纯合突变5例,其中合并MMACHC基因c.609G>A纯合突变2例,合并MMACHC基因c.609G>A杂合突变1例,合并MMACHC基因c.609G>A和656_658AAG del复合杂合突变2例。MMACHC基因上的c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del以及MTHFR基因上的c.665C>T这六个位点的突变检出率为86.96%。与二代测序检出结果一致,两种方法检测的符合率100%。从而证明用于制备MMACHC、MTHFR基因突变检测试剂盒的探针和引物的灵敏度性和特异性高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种探针组,其特征在于,所述探针组中的探针能够特异性的识别甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症C型蛋白相关基因(即MMACHC基因)上特定突变位点和亚甲基四氢叶酸还原酶相关基因(即MTHFR基因)上特定突变位点,其中所述MMACHC基因突变位点为c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del;所述MTHFR基因的突变位点为c.665C>T。
2.根据权利要求1所述的探针,其特征在于,所述探针组序列包含SEQ ID NO:1-5所示的序列。
3.权利要求1-2任一权利要求所述探针组的用途,其特征在于,用于检测甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型。
4.权利要求1-2所述探针组的用途,其特征在于,用于检测人体叶酸代谢异常,从而判定同型半胱氨酸代谢水平及用药指导。
5.引物组,其特征在于,所述引物组用于扩增权利要求1-2中所述的探针组序列。
6.根据权利要求5所述的引物组,其特征在于,所述引物组包括SEQ ID NO:6-13所示的序列。
7.权利要求5-6任一权利要求所述引物组的用途,其特征在于,用于检测甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型和用于检测人体叶酸代谢异常。
8.MMACHC基因和MTHFR基因突变位点在制备检测甲基丙二酸血症伴同型半胱氨酸血症CblC型和人体叶酸代谢异常的的试剂盒中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述MMACHC基因突变位点为:c.80A>G、c.482G>A、c.567dupT、c.609G>A和c.656_658AAG del,所述MTHFR基因突变位点为:c.665C>T。
10.根据权利要求8-9任一权利要求所述的应用,其特征在于,扩增所述突变位点的引物如SEQ ID NO:6-13所示。
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