CN109468373A - 一种与帕金森发生发展相关的生物标志物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与帕金森发生发展相关的生物标志物，所述生物标志物为LOC105373557。本发明首次发现了LOC105373557在帕金森患者中表达上调，通过检测LOC105373557的表达水平，可以判断受试者是否患有帕金森，当LOC105373557水平显著上调时，受试者患有帕金森。

Description

一种与帕金森发生发展相关的生物标志物

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地涉及一种与帕金森发生发展相关的生物标志物，具体的所述生物标志物为LOC105373557。

背景技术

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是临床上最常见的神经退行性疾病之一，在中老年人群中有着很高的患病率，严重威胁着中老年人的身体健康PD主要临床表现为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势平衡障碍，同时可出现多种非运动症状，如嗅觉减退、便秘、抑郁和睡眠行为异常等。黑质多巴胺能神经元的变性脱失，以及残留神经元胞体中路易小体的形成为其主要的病理学特征。PD是一种慢性进展性疾病，目前临床仍以控制症状、缓解疾病进展为主，疾病后期致残率高。随着社会人口老龄化的快速进展，PD将会给整个世界带来严峻的挑战。

PD的病因与发病机制迄今仍不明确，现有研究显示，年龄因素、遗传因素和环境因素均与PD相关。大多数PD患者为散发性，但10％～15％的PD患者具有家族聚集性。同时，随着遗传学方法的不断进步，尤其是外显子组测序技术的发展和成熟，近年来遗传性PD致病和相关基因被不断发现，使得人们越来越关注在PD发病中遗传因素所起的重要作用。

近年来，在人类基因组中存在着数以万计的长链非编码RNA(long non-codingRNA，lncRNA)，长链非编码是一类转录本长度超过200nt的RNA分子，它们不具有编码蛋白的功能。lncRNA起初被认为是RNA聚合酶II转录的副产物，是基因组转录的“噪音、垃圾”，不具有生物学功能。然而，最近的研究表明，它们可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰、转录后调控、RNA干扰、印迹基因等多种不同的机制、在多种层面上影响基因的表达水平。因此，lncRNA可能成为帕金森研究的新方向。

目前，在患病组织中发现的异常表达的lncRNA可涉及全身各个系统，分布较为广泛，但是由于lncRNA数量庞大，目前针对lncRNA在帕金森领域中的研究仍处在起步阶段，因此探寻帕金森的lncRNA分子基础具有重要意义

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可用于帕金森早期诊断的分子标志物-LOC105373557基因。相比传统的帕金森的诊断方法，使用生物标志物来诊断帕金森具有及时性、特异性和灵敏性，使患者在疾病早期就能知晓风险，针对风险高低，采取相应的预防和治疗措施。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了检测LOC105373557基因的试剂在制备诊断帕金森产品中的应用。

进一步，上面所提到的诊断产品包括：通过RT-PCR、实时定量PCR、原位杂交或芯片检测LOC105373557基因表达水平以诊断帕金森的产品。

进一步，所述通过RT-PCR(反转录PCR)诊断帕金森的产品至少包括一对特异扩增LOC105373557基因的引物；所述通过实时定量PCR诊断帕金森的产品至少包括一对特异扩增LOC105373557基因的引物；所述通过原位杂交诊断帕金森的产品包括与LOC105373557基因的核酸序列杂交的探针；所述通过芯片诊断帕金森的产品包括与LOC105373557基因的核酸序列杂交的探针。

进一步，所述产品包括芯片和/或试剂盒。

进一步，所述试剂盒包括SYBR Green聚合酶链式反应体系、用于扩增LOC105373557基因和管家基因的引物对；所述SYBR Green聚合酶链式反应体系包含：PCR缓冲液、dNTPs、SYBR Green荧光染料。

进一步，所述扩增LOC105373557基因的引物序列SEQ ID NO.1～2所示；所述管家基因为GAPDH，扩增GAPDH的引物序列如SEQ ID NO.3～4所示。

本发明提供了一种诊断帕金森的产品，所述的产品能够通过检测LOC105373557基因的表达水平来诊断帕金森。

进一步，上面所述的产品包括芯片、或试剂盒。其中，所述芯片包括固相载体以及固定在固相载体上的寡核苷酸探针，所述寡核苷酸探针包括用于检测针对LOC105373557基因的寡核苷酸探针；所述试剂盒包括用于检测LOC105373557基因转录水平的试剂。其中，所述芯片可用于检测包括LOC105373557基因在内的多个基因(例如，与帕金森相关的多个基因)的表达水平。通过将多个与帕金森的标志物同时检测，可大大提高帕金森诊断的准确率。

进一步，上面所述试剂包括使用RT-PCR、实时定量PCR、免疫检测、原位杂交或芯片方法检测LOC105373557基因表达水平所需的试剂。优选地，所述试剂包括针对LOC105373557基因的引物和/或探针。

进一步，所述试剂盒包含SYBR Green聚合酶链式反应体系、用于扩增LOC105373557基因和管家基因的引物对；所述SYBR Green聚合酶链式反应体系包含：PCR缓冲液、dNTPs、SYBR Green荧光染料。

进一步，所述扩增LOC105373557基因的引物序列SEQ ID NO.1～2所示；所述管家基因为GAPDH，扩增GAPDH的引物序列如SEQ ID NO.3～4所示。

进一步，所述试剂盒还包含M-MLV逆转录体系，所述逆转录体系包括T重复寡核苷酸Oligo dT、逆转录反应液、M-MLV逆转录酶、RNA酶抑制剂、dNTPs。所述基因检测试剂盒可用于检测包括LOC105373557基因在内的多个基因(例如，与帕金森相关的多个基因)的表达水平。

在本发明中，LOC105373557包括野生型、突变型或其片段。转录LOC105373557的基因ID为105373557，位于2号染色体长臂1区3带上，在本发明的具体实施例中，一种代表性的转录LOC105373557基因的核苷酸序列如目前国际公共核酸数据库GeneBank中LOC105373557基因(XR_001739635.1)所示。

本发明可以利用本领域内已知的任何方法测定基因的表达水平。本领域技术人员应当理解，测定基因表达的手段不是本发明的重要方面。可以在转录水平上检测生物标志物的表达水平。

lncRNA水平的一些检测或定量方法是本领域已知的并且都适合用于本文提供的方法以测量生物标志物的水平。示例性的方法包括但不限于RNA印迹(northern blots)、核糖核酸酶保护试验和基于PCR的方法。当生物标志物是lncRNA分子时，lncRNA序列或其片段可以用于制备至少有部分互补的探针。然后采用例如基于PCR的方法、RNA印迹法(Northernblotting)或试纸条检测(dipstick assay)等任何合适的测定法，可以用探针检测样品中的lncRNA序列。

所述测定方法可以根据所需lncRNA信息的类型而变化。示例性的方法包括但不限于RNA印迹(Northern blots)和基于PCR的方法(例如，RT-PCR，qRT-PCR)。qRT-PCR等方法也可以对样品中lncRNA的量进行准确定量。

任何合适的测定平台均可用于确定样品中lncRNA的存在。例如，测定可以呈试纸条、膜、芯片、盘、测试条、滤器、微球、载片、多孔板或光纤的形式。测定系统可以具有其上附着有与lncRNA对应的核酸的固相支持物。所述固相支持物可包含例如塑料、硅片、金属、树脂、玻璃、膜、颗粒、沉淀物、凝胶、聚合物、薄片、球、多糖、毛细管、胶片、板或载片。所述测定组件可以制备后包装在一起作为用于检测lncRNA的试剂盒。

核酸如果需要可以被标记以制作被标记的lncRNA群体。一般而言，样品可以采用本领域众所周知的方法进行标记。作为一种可选择的实施方式，所述样品被荧光标记物标记。示例性的荧光染料包括但不限于呫吨(xanthene)染料、荧光素染料、罗丹明染料、异硫氰酸荧光素(FITC)、6-羧基荧光素(FAM)、6-羧基-2',4',7',4,7-六氯荧光素(HEX)、6-羧基-4',5'-二氯-2',7'-二甲氧基荧光素(JOE或J)、N,N,N',N'-四甲基-6-羧基罗丹明(TAMRA或T)、6-羧基-X-罗丹明(ROX或R)、5-羧基罗丹明6G(R6G5或G5)、6-羧基罗丹明6G(R6G6或G6)和罗丹明110；花菁染料，例如Cy3、Cy5和Cy7染料；Alexa染料，例如Alexa-fluor-555；香豆素、二乙氨基香豆素、伞形酮；苯甲亚胺染料，例如Hoechst 33258；菲啶染料，例如德克萨斯红(Texas red)；乙锭染料；吖啶染料；咔唑染料；吩噁嗪染料；卟啉染料；聚甲炔染料、BODIPY染料、喹啉染料、芘(pyrene)、荧光素氯三嗪基、R110、Eosin、JOE、R6G、四甲基罗丹明、lissamine、ROX和萘并荧光素。

核酸可存在于固相支持物上的特定可寻址位置中；每一个位置对应于生物标志物的lncRNA序列的至少一部分。

在某些实施方案中，lncRNA测定包括以下步骤：1)获得一种或多种生物标志物的表面-结合的探针；2)使lncRNA群体与表面-结合的探针在足以提供特异性结合的条件下杂交；3)去除杂交步骤中未结合的核酸；和4)检测杂交的lncRNA。

杂交可以在合适的杂交条件下进行，该条件的严格性可视需要而变化。典型的条件是在固体表面上在互补的结合成员之间，即在表面-结合的探针和样品中的互补lncRNA之间足以产生探针/靶复合物。

在某些实施方案中，使用严格的杂交条件。包括温度、盐浓度、多核苷酸浓度、杂交时间和洗涤条件的严格性在内的适当条件的选择，取决于实验设计，包括样品来源、捕获剂的种类、预期互补性的程度等等，并且可以作为常规实验手段由本领域普通技术人员来确定。

在lncRNA杂交程序之后，将表面结合的多核苷酸洗涤以去除未结合的核酸。可以采用任何方便的洗涤方案进行洗涤。在某些实施方案中，洗涤条件是严格的。然后可以采用标准技术检测靶lncRNA与探针的杂交

本发明中，术语“探针”指能与另一分子的特定序列或亚序列或其它部分结合的分子。除非另有指出，术语“探针”通常指能通过互补碱基配对与另一多核苷酸(往往称为“靶多核苷酸”)结合的多核苷酸探针。根据杂交条件的严谨性，探针能和与该探针缺乏完全序列互补性的靶多核苷酸结合。探针可作直接或间接的标记，其范围包括引物。杂交方式，包括，但不限于：溶液相、固相、混合相或原位杂交测定法。

所述探针具有与靶点基因的特定的碱基序列互补的碱基序列。这里，所谓“互补”，只要是杂交即可，可以不是完全互补。这些多核苷酸通常相对于该特定的碱基序列具有80％以上、优选90％以上、更优选95％以上、特别优选100％的同源性。这些探针可以是DNA，也可以是RNA，另外，可以为在其一部分或全部中核苷酸通过PNA(Polyamide nucleicacid，肽核酸)、LNA(注册商标，locked nucleic acid，Bridged Nucleic Acid，交联化核酸)、ENA(注册商标，2′-O,4′-C-Ethylene-bridged nucleic acids)、GNA(Glycerolnucleic acid，甘油核酸)、TNA(Threose nucleic acid，苏糖核酸)等人工核酸置换得到的多核苷酸。

术语“引物”表示寡核苷酸，不管是在纯化的限制性消化物中天然存在还是合成产生，当置于诱导与核酸链互补的引物延伸产物合成的条件下，即在存在核苷酸和诱导剂如DNA聚合酶并在合适温度和pH下时它能作为合成起点。引物可以是单链或双链，并且必须足够长以在诱导剂存在下引发合成预期的延伸产物。引物的确切长度依赖于很多因素，其中包括温度、引物来源和使用方法。例如，对于诊断应用，依赖于靶序列的复杂性，寡核苷酸引物通常含有15-25个或更多核苷酸，尽管它可以含有更少核苷酸。参与确定引物适当长度的因素对于本领域技术人员容易知道。

本发明的优点和有益效果：

本发明首次发现了LOC105373557基因表达与帕金森相关，通过检测受试者血液中LOC105373557的表达，可以判断受试者是否患有帕金森、或者判断受试者是否存在患有帕金森的风险，从而指导临床医师给受试者提供预防方案或者治疗方案。

本发明发现了一种帕金森的新的生物标志物-LOC105373557，相比传统的检测手段，使用基因诊断更及时、更特异、更灵敏，能够实现帕金森的早期诊断，从而降低帕金森的死亡率。

附图说明

图1是利用QPCR检测LOC105373557在帕金森患者中的表达情况图

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，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1筛选与帕金森相关的基因标志物

1、样品收集

分别收集35例正常人和帕金森患者的血液样本，患者均知情同意，上述所有标本的取得均通过伦理委员会的同意。每组各取5例样本进行lncRNA表达谱的检测分析，进行差异表达lncRNA的筛选，并在各组全部35例样本中进行验证实验。

2、RNA样品的制备及质量分析

使用Invitrogen公司的Reagent提取总RNA，具体步骤详见说明书。利用Nanodrop2000对所提取的RNA浓度和纯度进行检测，琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性，Agilent2100测定RIN值。浓度≥200ng/μl，OD260/280介于1.8～2.2之间。

3、构建cDNA文库

利用Illumina的TruseqTM RNA sample Prep Kit进行cDNA文库的构建。

使用试剂盒去除核糖体rRNA，向反应体系中加入fragmentation buffer将RNA打断成短片段，以mRNA为模板，用六碱基随机引物(random hexamers)合成第一条cDNA链，然后加入缓冲液、dNTPs、RNase H和DNA polymerase I合成第二条cDNA链，在经过QiaQuickPCR试剂盒纯化并加EB缓冲液洗脱之后做末端修复、加碱基A，连接测序接头，然后用琼脂糖凝胶电泳进行片段大小选择，加UNG酶消化cDNA二链，最后进行PCR扩增，最后用琼脂糖凝胶电泳回收目的大小片段，使用建好的文库上机测序。

4、上机测序

使用Illumina Hiseq X-ten/Miseq测序平台，进行2*150bp测序，具体操作按说明书进行。

5、高通量转录组测序数据分析

用cutadapt对reads的5’和3’段进行trim，trim掉质量<20的碱基，并且删掉N大于10％的reads；使用TopHat将质控后得到的高质量测序序列与指定的参考基因组比对，参考基因组版本是GRCh38.p7，使用cuffquant定量lncRNA的表达量并标准化输出；在R环境下用DESeq2包比较对照组跟疾病组lncRNA的表达差异，筛选标准是p<0.05。

6、结果

RNA-seq结果显示，LOC105373557基因在帕金森患者血液中的表达量显著高于正常人的表达量，提示LOC105373557可能作为帕金森的诊断标志物。

实施例2 QPCR测序验证LOC105373557基因的差异表达

1、对LOC105374334基因进行大样本QPCR验证。

2、RNA提取

使用Invitrogen公司的Reagent提取总RNA，具体步骤详见说明书。

3、逆转录

采用TIANGEN的FastQμant cDNA第一链合成试剂盒进行反转录，具体操作详见说明书。

4、QPCR扩增

(1)引物设计

根据Genebank中LOC105373557基因和GAPDH基因的编码序列设计QPCR扩增引物，由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。具体引物序列如下：

LOC105373557基因：

正向引物为5’-AACAATCAGGATGGAGAC-3’(SEQ ID NO.1)；

反向引物为5’-CGTCACTCTGCTATTTCA-3’(SEQ ID NO.2)。

GAPDH基因：

正向引物为5’-CTCTGGTAAAGTGGATATTGT-3’(SEQ ID NO.3)；

反向引物为5’-GGTGGAATCATATTGGAACA-3’(SEQ ID NO.4)。

(2)QPCR扩增检验

采用TIANGEN公司的SuperReal PreMix Plus(SYBR Green)进行扩增，在60-95℃进行溶解曲线分析，通过融解曲线分析和电泳确定目的条带，2^-ΔΔCT法进行相对定量；实验操作按详见说明书。

5、结果

结果如图1所示，与正常人相比，LOC105373557基因在帕金森患者中的表达显著上调，差异具有统计学意义(P<0.05)，同高通量测序结果一致，提示LOC105373557可作为分子靶标应用于帕金森的辅助诊断。

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。

序列表

<110> 潘伟

<120> 一种与帕金森发生发展相关的生物标志物

<160> 4

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 1

aacaatcagg atggagac 18

<210> 2

<211> 18

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 2

cgtcactctg ctatttca 18

<210> 3

<211> 21

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 3

ctctggtaaa gtggatattg t 21

<210> 4

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 4

ggtggaatca tattggaaca 20

Claims (10)

1.检测LOC105373557基因的试剂在制备诊断帕金森产品中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述产品包括：通过RT-PCR、实时定量PCR、原位杂交或芯片检测LOC105373557基因表达水平以诊断帕金森的产品。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述通过RT-PCR诊断帕金森的产品至少包括一对特异扩增LOC105373557基因的引物；所述通过实时定量PCR诊断帕金森的产品至少包括一对特异扩增LOC105373557基因的引物；所述通过原位杂交诊断帕金森的产品包括与LOC105373557基因的核酸序列杂交的探针；所述通过芯片诊断帕金森的产品包括与LOC105373557基因的核酸序列杂交的探针。

4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述产品包括芯片和/或试剂盒。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述试剂盒包括SYBR Green聚合酶链式反应体系、用于扩增LOC105373557基因和管家基因的引物对；所述SYBR Green聚合酶链式反应体系包含：PCR缓冲液、dNTPs、SYBR Green荧光染料。

6.一种诊断帕金森的产品，其特征在于，所述述产品能够通过检测LOC105373557基因的表达水平来诊断帕金森。

7.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述产品包括芯片、或试剂盒。

8.根据权利要求7所述的产品，其特征在于，所述试剂盒包含SYBR Green聚合酶链式反应体系、用于扩增LOC105373557基因和管家基因的引物对；所述SYBR Green聚合酶链式反应体系包含：PCR缓冲液、dNTPs、SYBR Green荧光染料。

9.根据权利要求8所述的产品，其特征在于，所述扩增LOC105373557基因的引物序列SEQ ID NO.1～2所示；所述管家基因为GAPDH，扩增GAPDH的引物序列如SEQ ID NO.3～4所示。

10.根据权利要求9所述的产品，其特征在于，所述试剂盒还包含M-MLV逆转录体系，所述逆转录体系包括T重复寡核苷酸Oligo dT、逆转录反应液、M-MLV逆转录酶、RNA酶抑制剂、dNTPs。