CN108624665A - 一种kir及配体基因分型实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种KIR及配体基因分型实验方法,本发明技术省时省力,同时还节省DNA样本量。采用多重PCR技术,同时还根据PCR产物的大小,对36对引物进行组合,最终在12个反应孔中完成扩增反应。方便应用于96孔板的扩增,使用常规的Taq酶,可在相同的反应条件下一次完成所有KIR基因及其配体的分型,大大增加了其实用性。对于KIR基因采用两对引物,提高了准确率,避免了假阴性结果。KIR基因可与靶细胞表面的MHC‑I类配体分子结合,传导抑制或激活信号来调节NK细胞和T细胞活性,在造血干细胞移植、母胎耐受、抗感染免疫、肿瘤免疫及自身免疫性疾病中发挥重要调节作用。因此,KIR基因分型有助于了解KIR对肿瘤免疫、造血干细胞移植以及自身免疫性疾病的影响。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其涉及一种KIR及配体基因分型实验方法。
背景技术
自然杀伤细胞(NK)是一种连接天然免疫和获得性免疫的“桥梁”细胞。NK 细胞的功能由不同的受体调节,其中有一类重要的受体被称为杀伤细胞免疫球蛋白样受体(Killer immunoglobulin-like receptors,KIR)。KIR是属于免疫球蛋白样超家族的一系列分子,表达于NK细胞和部分T细胞表面。
随着KIR新的基因和等位基因的不断发现和新技术的不断应用,至今共建立了聚合酶链反应-序列特异性引物(PCR-SSP),聚合酶链反应-序列特异性寡核苷酸探针(PCR-SSOP),聚合酶链反应-直接测序分型(PCR-SBT)等方法。
1、PCR-SSP
Uhrberg M等首次建立了PCR-SSP的方法检测KIR基因,随着新的KIR基因和等位基因的不断发现,Hsu Kc和Uhrberg M对PCR-SSP的检测方法引物不断改进。但由于大多数反应引物选择扩增编码免疫球蛋白样结构域的外显子,而这些外显子被大约1.5kbp的内含子分隔,所以上述PCR反应扩增的产物多为长片段,大小为0.5-2.0kbp,扩增需要高质量的DNA样本。姜侃和Vilches C,建立了短片段扩增KIR的PCR-SSP方法。姜侃的方法避免了前期HsuKc设计引物存在2DS3*003和3DS1*004漏检的缺陷。Vilches C,设计的引物一般情况下选择扩增外显子3、4和5的序列,并使其中内含子的扩增达到最小,除3DP1 反应外,其余PCR反应扩增的产物均小于200bp。对于KIR2DL3,引物选择扩增其具有独特多态性的外显子9,使扩增产物为156bp。Vilches C等还将KIR2DS4 和KIR3DP1的亚型均在一个反应孔中检测完成。Vilches C设定的引物包括了更多的明确的KIR的等位基因,设定16对引物在16个PCR反应孔,方便应用于96 孔板的扩增,使用常规的Taq酶,可在相同的反应条件下一次完成所有KIR基因分型,大大增加了其实用性。此外,Sun JY[9]等还建立了多重PCR-SSP的分型技术,14对引物扩增4组多重PCR反应,每组同时扩增3-4个KIR基因,扩增产物为108-565bp,部分降解的DNA模板仍可获得其分型结果,可用于KIR基因分型的快速筛查。
2、PCR-SSOP
Williams F等先后建立了KIR2DL4,KIR2DS4,KIR2DL3,KIR3DL1/S1和 KIR3DL2等PCR-SSOP分析KIR等位基因的方法,并对北爱尔兰人群的进行了调查。
由于正向SSO操作繁琐、程序耗时等缺点,Nong等基于Luminex公司液相芯片分析技术平台,建立了PCR反向序列特异性寡核普酸(polymerase chainreaction-reversesequence specific oligonucleotide,PGR-RSSO)杂交技术应用于KIR基因的分型。Nong等使用外显子特异性引物扩增3个PCR反应,分别扩增外显子3和4,外显子5和外显子7-9,扩增产物再与62个探针珠进行杂交,用Luminex软件分析KIR基因型。他们设计了一种独特的探针,包含2 个相连锁的多态性序列,应用到KIR2DS4的分型中。KIR2DS4的探针包含2个顺式的多态性的序列,一个多态性序列针对ZDS4基因,另外一个多态性序列针对 2DS4基因和其他KIR基因,用于区分2DS4基因有功能的2DS4*001和无效的 2DS4*003/004/006,无需额外增加一个PCR反应。Nong等设计的探针为解决常规 PCR-SSOP中,由于不能确定顺反式连锁而产生模棱两可结果,提供了一种新的思路。
3、PCR-SBT
最近PCR-SBT技术应用于分析KIR的等位基因。浙江血液中心严力行等建立了PCR-SBT检测KIR3DL2和2DL4等位基因的方法,并用于中国人群分布的研究。Lebedeva等建立了高分辨KIR基因分型的策略,在PCR-SSO低分辨分型的基础上,参照2006年11月IPD-KIRDatabase信息,根据不同KIR基因在外显子3-5(编码D0-D2结构域)和外显子7-9(编码TM和Cytl/Cyt2结构域)多态性的水平和多态性的位置,将14个KIR基因分为4组。第一组K工R2DS3不存在等位基因的多态性,只做PCR-SSO分型(现在2DS3*002/003/004己增加到数据库);第二组使用PCR-SBT分型,扩增片段编码D0-D2结构域KIR2DS1,KIR2DS4, KIR2DS5,KIR2DL1扩增Dl/D2结构域,KIR2DL5扩增D0/D2结构域);第三组 KIR2DS2,KIR2DL2使用PCR-SBT分型,扩增片段编码TM和Cytl/Cyt2结构域;第四组KIR2DL3,KIR2DL4,KIR3DL1,KIR3DS1,KIR3DL2,KIR3DL3使用PCR- SBT分型,扩增片段编码D0-D2,TM和Cytl/Cyt2结构域。因为KIR基因的多态性遍及所有9个外显子,PCR-SBT产生模棱两可的结果,通过PCR-SSP方法选择扩增非测序的第1和第2外显子,及第7-9外显子某些多态性位置而得到解决。Lebedeva等利用这种高分辨KIR基因分型的策略对205个造血干细胞供者进行了KIR高分辨的分型,在4个供者发现了许多新的等位基因,主要集中于 KIR2DL4,KIR3DL2,KIR2DL3这3个框架基因和KIR3DLl。Lebedeva等高分辨KIR 基因分型检测策略体现了检测成本与效率之间的平衡。
随着新技术不断应用于KIR的分型和新KIR等位基因的不断发现,KIR的分型正在由低分辨KIR基因分型向中高分辨的KIR等位基因的分型发展。PCR-SSP 和PCR-SSO技术仍将广泛运用于KIR基因分型,PCR-SBT为进一步研究KIR等位基因的多态性,发现新的等位基因提供新的方法。KIR基因分型技术为研究KIR 的多态性在人类学、疾病关联研究和移植免疫领域的中的作用奠定了方法学的基础。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种KIR及配体基因分型实验方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
本发明包括以下步骤:
(1)基因组DNA提取:采用基因组TIANamp Blood DNA Kit提取试剂盒,进行基因组DNA的提取;
(2)PCR扩增KIR及配体基因:
试剂准备:DNA模板;对应目的基因的特异引物;10×PCR Buffer;2.5mM dNTPmix:含dATP、dCTP、dGTP、dTTP各2.5mM;25mM MgCl2;水:高压灭菌去离子水;Taq DNA聚合酶:5U/μl;
操作步骤:
1.1将上述PCR试剂在冰浴中融化,并在旋涡振荡器上混匀试剂,短暂离心;
1.2配制PCR MIX;
1.3每个实验样本的KIR和配体的基因按照表2的引物组合分成12个反应组;每个反应组的体系是10μl;
a配制PCR MIX时,按照13个反应组计算,因为要考虑实验中的损耗;
b先将12个反应组的引物依次加入96孔板中,每个孔2μl;
c取一0.5ml的高压灭菌的离心管配制PCR MIX,组成如下:
d将配制PCR MIX放置于旋涡混匀器上震荡混匀,离心;然后向每个反应中加入8μlPCR MIX;
e视PCR仪有无热盖,不加或添加石蜡油;如加入石蜡油,须将96孔板进行重离心,使液体沉入管底部;
f设定反应程序;将上述混合液稍加离心,立即置PCR仪上,执行扩增;程序如下:
94℃/3min预变性;
94℃/15s,65℃/15s,72℃/30s共循环5次;
94℃/15s,60℃/15s,72℃/30s共循环22次;
94℃/15s,55℃/1min,72℃/2min共循环4次;
72℃/7min;
结束反应,PCR产物放置于4℃待电泳检测或-20℃长期保存;
(3)PCR扩增产物电泳并观察结果:电泳缓冲液配制:10×TBE Buffer(PH8.3);
组分浓度:890mM Tris-硼酸,20mM EDTA;配制量:1L
配置方法:
称量下列试剂,置于1L烧杯中;
Tris 108g;Na2EDTA·2H2O 7.44g;硼酸55g;
A向烧杯中加入约800ml的去离子水,充分搅拌溶解;
B加去离子水将溶液定容至1L后,室温保存;
琼脂糖凝胶的配制:
C配制适量的电泳及制胶用的缓冲液:0.5×TBE
D根椐制胶量及凝胶浓度,准确称量琼脂糖粉,加入适当的锥形瓶中;具体凝胶浓度为2%,即100ml TBE加入2克的琼脂糖粉末;
E加入一定量的电泳缓冲液(总液体量不宜超过锥形瓶的50%容量);
F在锥形瓶的瓶封上保鲜膜,并在膜上扎些小孔,然后在微波炉中加热熔化琼脂糖;加热过程中,当溶液沸腾后,请戴上防热手套;小心摇动锥形瓶;使琼脂糖充分均匀熔化;此操作重复数次,直至琼脂糖完全熔化;
G使溶液冷却至60℃左右,如需要可在此时加入溴乙锭溶液(终浓度 0.5μg/ml);并充分混匀;
H将琼脂糖溶液倒入制胶模中,然后在适当位置处插上梳子;凝胶厚度一般在3~5mm之间;
I在室温下使胶凝固(大约30min~1h),然后放置于电泳槽中进行电泳;
上样缓冲液配制(6×Loading Buffer)
配制量:500ml
配制方法:
称量下列试剂,置于500ml烧杯中;
EDTA 4.4g;二甲苯腈蓝FF 250mg;溴酚蓝250mg;
向烧杯中加入约200ml的去离子水后,加热搅拌充分溶解;
加入180ml的甘油后,使用2N NaOH调节pH值至7.0;
用去离子水定容至500ml后,室温保存;
在PCR产物中加入适量上样缓冲液,混匀;取5μl该混合物加入凝胶点样孔中,再加入低分子量DNA Ladder作为DNA Marker;
调节电源,设置电压为140V,电泳50分钟,电泳结束后,将凝胶放凝胶成像仪上拍摄记录并保存结果。
进一步,所述步骤(1)中的具体方法为:取外周静脉血5ml,放于含有EDTA 抗凝剂试管,立即进行基因组DNA提取或将血液样本保存-80℃冰箱备用;DNA 浓度≥50mg·L-1,纯度为A260/280=1.65-1.80之间;提取的DNA产物-20℃冰箱冰冻保存。
本发明的有益效果在于:
本发明是一种KIR及配体基因分型实验方法,与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、此技术省时省力,同时还节省DNA样本量。采用多重PCR技术,同时还根据PCR产物的大小,对36对引物进行组合,最终在12个反应孔中完成扩增反应。方便应用于96孔板的扩增,使用常规的Taq酶,可在相同的反应条件下一次完成所有KIR基因及其配体的分型,大大增加了其实用性。
2、对于KIR基因采用两对引物,提高了准确率,避免了假阴性结果。
KIR基因可与靶细胞表面的MHC-I类配体分子结合,传导抑制或激活信号来调节NK细胞和T细胞活性,在造血干细胞移植、母胎耐受、抗感染免疫、肿瘤免疫及自身免疫性疾病中发挥重要调节作用。因此,KIR基因分型有助于了解KIR对肿瘤免疫、造血干细胞移植以及自身免疫性疾病的影响。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明:
本发明包括以下步骤:
(1)基因组DNA提取:采用基因组TIANamp Blood DNA Kit提取试剂盒,进行基因组DNA的提取;
(2)PCR扩增KIR及配体基因:
试剂准备:DNA模板;对应目的基因的特异引物(见表1);10×PCR Buffer;2.5mMdNTPmix:含dATP、dCTP、dGTP、dTTP各2.5mM;25mM MgCl2;水:高压灭菌去离子水;Taq DNA聚合酶:5U/μl;
操作步骤:
1.1将上述PCR试剂在冰浴中融化,并在旋涡振荡器上混匀试剂,短暂离心;
1.2配制PCR MIX;
1.3每个实验样本的KIR和配体的基因按照表2的引物组合分成12个反应组,见表2;每个反应组的体系是10μl;
a配制PCR MIX时,按照13个反应组计算,因为要考虑实验中的损耗;
b先将12个反应组的引物依次加入96孔板中(一个96孔板正好可以做8 人份),每个孔2μl;
c取一0.5ml的高压灭菌的离心管配制PCR MIX,组成如下:
d将配制PCR MIX放置于旋涡混匀器上震荡混匀,离心;然后向每个反应中加入8μlPCR MIX;
e视PCR仪有无热盖,不加或添加石蜡油;如加入石蜡油,须将96孔板进行重离心,使液体沉入管底部;
f设定反应程序;将上述混合液稍加离心,立即置PCR仪上,执行扩增;程序如下:
94℃/3min预变性;
94℃/15s,65℃/15s,72℃/30s共循环5次;
94℃/15s,60℃/15s,72℃/30s共循环22次;
94℃/15s,55℃/1min,72℃/2min共循环4次;
72℃/7min;
结束反应,PCR产物放置于4℃待电泳检测或-20℃长期保存;
(3)PCR扩增产物电泳并观察结果:电泳缓冲液配制:10×TBE Buffer(PH8.3);
组分浓度:890mM Tris-硼酸,20mM EDTA;配制量:1L
配置方法:
称量下列试剂,置于1L烧杯中;
Tris 108g;Na2EDTA·2H2O 7.44g;硼酸55g;
A向烧杯中加入约800ml的去离子水,充分搅拌溶解;
B加去离子水将溶液定容至1L后,室温保存;
琼脂糖凝胶的配制:
C配制适量的电泳及制胶用的缓冲液:0.5×TBE
D根椐制胶量及凝胶浓度,准确称量琼脂糖粉,加入适当的锥形瓶中;具体凝胶浓度为2%,即100ml TBE加入2克的琼脂糖粉末;
E加入一定量的电泳缓冲液(总液体量不宜超过锥形瓶的50%容量);
注:用于电泳的缓冲液和用于制胶的缓冲液必须统一;
F在锥形瓶的瓶封上保鲜膜,并在膜上扎些小孔,然后在微波炉中加热熔化琼脂糖;加热过程中,当溶液沸腾后,请戴上防热手套;小心摇动锥形瓶;使琼脂糖充分均匀熔化;此操作重复数次,直至琼脂糖完全熔化;
注:在微波炉中加热时间不宜过长,每次当溶液起泡沸腾时停止加热,否则会引起溶液过热暴沸,造成琼脂糖凝胶浓度不准,也会损坏微波炉;熔化琼脂糖时,必须保证琼脂糖充分完全熔化,否则,会造成电泳图像模糊不清;
G使溶液冷却至60℃左右,如需要可在此时加入溴乙锭溶液(终浓度 0.5μg/ml);并充分混匀;
H将琼脂糖溶液倒入制胶模中,然后在适当位置处插上梳子;凝胶厚度一般在3~5mm之间;
I在室温下使胶凝固(大约30min~1h),然后放置于电泳槽中进行电泳;
注:凝胶不立即使用时,请用保鲜膜将凝胶包好后在4℃下保存,一般可保存2~5天;
电泳
上样缓冲液配制(6×Loading Buffer)
配制量:500ml
配制方法:
称量下列试剂,置于500ml烧杯中;
EDTA 4.4g;二甲苯腈蓝FF 250mg;溴酚蓝250mg;
向烧杯中加入约200ml的去离子水后,加热搅拌充分溶解;
加入180ml的甘油后,使用2N NaOH调节pH值至7.0;
用去离子水定容至500ml后,室温保存;
在PCR产物中加入适量上样缓冲液,混匀;取5μl该混合物加入凝胶点样孔中,再加入低分子量DNA Ladder作为DNA Marker;
调节电源,设置电压为140V,电泳50分钟,电泳结束后,将凝胶放凝胶成像仪上拍摄记录并保存结果。
所述步骤(1)中的具体方法为:取外周静脉血5ml,放于含有EDTA抗凝剂试管,立即进行基因组DNA提取或将血液样本保存-80℃冰箱备用;DNA浓度≥50mg·L-1,纯度为A260/280=1.65-1.80之间;如果浓度较低扩增效果不好;提取的DNA产物-20℃冰箱冰冻保存;保存时间较长的样本扩增效果不好。
注意事项
PCR反应应该在一个没有DNA污染的干净环境中进行。最好设立一个专用的PCR实验室。
纯化模板所选用的方法对污染的风险有极大影响。一般而言,只要能够得到可靠的结果,纯化的方法越简单越好。
所有试剂都应该没有核酸和核酸酶的污染。操作过程中均应戴手套。
PCR试剂配制应使用最高质量的新鲜双蒸水,采用0.22μm滤膜过滤除菌或高压灭菌。
试剂都应该以大体积配制,试验一下是否满意,然后分装成仅够一次使用的量储存,从而确保实验与实验之间的连续性。
试剂或样品准备过程中都要使用一次性灭菌的塑料瓶和管子,玻璃器皿应洗涤干净并高压灭菌。
PCR的样品应在冰浴上化开,并且要充分混匀。
溴乙锭是一种致癌物质。使用含有溴乙锭的溶液时,请戴好手套。也可以使用其他毒性低的核酸染料。
表1 KIR及配体基因序列
表2引物组合及浓度
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种KIR及配体基因分型实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)基因组DNA提取:采用基因组TIANamp Blood DNA Kit提取试剂盒,进行基因组DNA的提取;
(2)PCR扩增KIR及配体基因:
试剂准备:DNA 模板;对应目的基因的特异引物;10×PCR Buffer;2.5mM dNTPmix:含dATP、dCTP、dGTP、dTTP 各 2.5mM;25mM MgCl2;水:高压灭菌去离子水;Taq DNA聚合酶:5U/μl;
操作步骤:
1.1将上述PCR试剂在冰浴中融化,并在旋涡振荡器上混匀试剂,短暂离心;
1.2配制PCR MIX;
1.3每个实验样本的KIR和配体的基因按照表2的引物组合分成12个反应组;每个反应组的体系是10μl;
a配制PCR MIX时,按照13个反应组计算,因为要考虑实验中的损耗;
b先将12个反应组的引物依次加入96孔板中,每个孔2μl;
c取一0.5ml 的高压灭菌的离心管配制PCR MIX,组成如下:
10×PCR buffer 1.0×13=13μl
dNTP Mix(2.5mM) 0.8×13=10.4μl
MgCl2(25mM) 0.6×13=7.8μl
模板DNA 0.8×13=10.4μl
Taq DNA聚合酶(5U/μl) 0.05×13=0.65μl
灭菌去离子水 4.75×13=61.75μl
d将配制PCR MIX放置于旋涡混匀器上震荡混匀,离心;然后向每个反应中加入8μl PCRMIX;
e视 PCR仪有无热盖,不加或添加石蜡油;如加入石蜡油,须将96孔板进行重离心,使液体沉入管底部;
f设定反应程序;将上述混合液稍加离心,立即置 PCR 仪上,执行扩增;程序如下:
94℃/3min 预变性;
94℃/15s,65℃/15s,72℃/30s共循环5次;
94℃/15s,60℃/15s,72℃/30s共循环22次;
94℃/15s,55℃/1min,72℃/2min共循环4次;
72℃/7min;
结束反应,PCR 产物放置于4℃待电泳检测或-20℃长期保存;
(3)PCR扩增产物电泳并观察结果:电泳缓冲液配制:10×TBE Buffer(PH8.3);组分浓度:890mM Tris-硼酸,20mM EDTA;配制量:1L
配置方法:
称量下列试剂,置于1L烧杯中;
Tris 108g;Na2EDTA·2H2O 7.44g;硼酸 55g;
A向烧杯中加入约800ml的去离子水,充分搅拌溶解;
B加去离子水将溶液定容至1L后,室温保存;
琼脂糖凝胶的配制:
C配制适量的电泳及制胶用的缓冲液:0.5×TBE
D根椐制胶量及凝胶浓度,准确称量琼脂糖粉,加入适当的锥形瓶中;具体凝胶浓度为2%,即100ml TBE加入2克的琼脂糖粉末;
E加入一定量的电泳缓冲液(总液体量不宜超过锥形瓶的50%容量);
F在锥形瓶的瓶封上保鲜膜,并在膜上扎些小孔,然后在微波炉中加热熔化琼脂糖;加热过程中,当溶液沸腾后,请戴上防热手套;小心摇动锥形瓶;使琼脂糖充分均匀熔化;此操作重复数次,直至琼脂糖完全熔化;
G使溶液冷却至60℃左右,如需要可在此时加入溴乙锭溶液(终浓度0.5µg/ml);并充分混匀;
H将琼脂糖溶液倒入制胶模中,然后在适当位置处插上梳子;凝胶厚度一般在3~5mm之间;
I在室温下使胶凝固(大约30min~1h),然后放置于电泳槽中进行电泳;
上样缓冲液配制(6×Loading Buffer)
组份 浓度
EDTA 30mM
甘油 36%(V/V)
二甲苯腈蓝FF 0.05%(W/V)
溴酚蓝 0.05%(W/V)
配制量:500ml
配制方法:
称量下列试剂,置于500ml烧杯中;
EDTA 4.4g;二甲苯腈蓝FF 250mg;溴酚蓝 250mg;
向烧杯中加入约200ml的去离子水后,加热搅拌充分溶解;
加入180ml的甘油后,使用2N NaOH调节pH值至7.0;
用去离子水定容至500ml后,室温保存;
在PCR产物中加入适量上样缓冲液,混匀;取5μl该混合物加入凝胶点样孔中,再加入低分子量DNA Ladder作为DNA Marker;
调节电源,设置电压为140V,电泳50分钟,电泳结束后,将凝胶放凝胶成像仪上拍摄记录并保存结果。
2.根据权利要求1所述的KIR及配体基因分型实验方法,其特征在于,所述步骤(1)中的具体方法为:取外周静脉血5 ml,放于含有EDTA抗凝剂试管,立即进行基因组DNA提取或将血液样本保存-80℃冰箱备用;DNA浓度≥50mg·L-1,纯度为A260/280=1.65-1.80之间;提取的DNA产物-20℃冰箱冰冻保存。
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