CN110144401A - 一种快速检测ntrk基因融合试剂盒及其方法 - Google Patents

一种快速检测ntrk基因融合试剂盒及其方法 Download PDF

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CN110144401A CN201910390114.4A CN201910390114A CN110144401A CN 110144401 A CN110144401 A CN 110144401A CN 201910390114 A CN201910390114 A CN 201910390114A CN 110144401 A CN110144401 A CN 110144401A
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Abstract

本发明涉及NTRK基因融合快速检测方法和试剂盒,属于分子生物学检测领域。所述的NTRK基因融合快速检测试剂盒是通过将市场购买对应探针的BAC克隆使用phi29DNA聚合酶标记制备得到探针,缓冲液组分通过优化确定,所制备的试剂盒为可以实现2小时内快速杂交,并可实现NTRK基因重排的准确判读。本发明所述的检测试剂盒通过组分优化,检测试剂的商品化能够更好的辅助现有方法进行肿瘤的准确分层、精准诊断、治疗,具有较好的应用前景。

Description

一种快速检测NTRK基因融合试剂盒及其方法
技术领域
本发明涉及一种快速检测NTRK基因融合试剂盒及其方法,属于分子生物学检测领域。
背景技术
NTRK基因包含NTRK1、NTRK2和NTRK3,分别负责编码原肌凝蛋白受体激酶(TRK)家庭蛋白TRKA、TRKB和TRKC的合成,这些蛋白在神经系统的发育中起着重要的作用。神经营养因子与TRK蛋白质结合后可诱导受体二聚体化、磷酸化并激活下游PI3K、RAS/MAPK/ERK和PLC-γ的信号级联通路。TRK信号通路的改变,包括基因融合、蛋白过度表达或单核苷酸改变,已经被发现是许多肿瘤的致病原因,特别是NTRK基因的融合,为目前最明确的致癌原因。
NTRK基因融合出现在在多种成人和儿童实体瘤之中,包括乳腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌,甲状腺癌、成脂细胞瘤、结直肠癌、以及各种肉瘤,这一类肿瘤可以成为独立NTRK阳性的疾病实体。在常见的癌症中,如非小细胞肺癌,结直肠癌等,NTRK基因融合的发生率较低,大致为1%~3%;但在一些罕见的癌症中,如婴儿纤维肉瘤,类似乳腺分泌性癌,乳腺分泌型癌等,NTRK基因融合的发生率可达90%以上。目前有多个靶向NTRK融合基因的临床在研新药正在进行临床,它们都具有Trk激酶抑制活性,大多通过与ATP竞争结合位点实现抑制激酶催化活性。目前的临床试验药物可以覆盖NTRK+的泛癌种治疗。
2018年2月,世界四大权威医学杂志之一《新英格兰医学杂志(NEJM)》发表的一项关于抗癌药Vitrakvi(又名larotrectinib)的3项安全性,和有效性临床研究结果显示:对于年龄为4个月至76岁的患者,针对17种不同癌症治疗的总体有效率为75%。2018年11月26日,美国食品和药物管理局批准Vitrakvi(又名Larotrectinib),Vitrakvi成为了第一个正式批准上市的口服TRK抑制药物,同时也是第一个与肿瘤类型无关(tumor-agnostic)的“广谱”抗癌药。Vitrakvi用于治疗携带NTRK基因融合((gene fusion))的成人和儿童,局部晚期或转移性实体瘤患者,并且没有产生已知的抗性突变,是转移性的或手术切除可能导致严重发病率,没有有效替代治疗方案的。NTRK检测方法,例如,RNA-Seq、IHC、RT-PCR、NGS、whole-genome seq、FISH等。目前还没有明确的诊断技术被广泛认可。
发明内容
本发明所解决的技术问题为提供一种NTRK基因融合快速检测方法和检测试剂,实现NTRK基因重排的准确判读;试剂盒通过组分优化,实现组织样本快速杂交检测,2小时内完成杂交检测;检测试剂的商品化能够更好的辅助现有方法进行肿瘤的准确分层、精准诊断、治疗。
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果:
一种快速检测NTRK基因融合试剂盒,其包括NTRK1基因探针、NTRK2基因探针、NTRK3基因探针和缓冲液。
所述的基因探针制备方法包括购买BAC克隆→标记、测试→确认探针克隆组,具体包括如下步骤:
市场购买对应探针的BAC克隆,使用phi29DNA聚合酶标记,标记后将探针进行定量后包装待用。所述的phi29DNA聚合酶标记过程包括:以BAC克隆为基础模板,使用phi29DNA聚合酶,利用短随机六聚体引物在30℃下扩增,标记时间为12小时。
其中NTRK1基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK1-G和GSP NTRK1-R,其中GSPNTRK1-G包括CTD-2250P13chr1:156,729,698-156,838,455,CTD-2193L24chr1:156,623,234-156,793,355,CTD-2167D21chr1:156,521,218-156,623,187三个片段;GSP NTRK1-R包括CTD-2260D6chr1:156,899,249-157,030,882和CTD-3112E24chr1:157,028,427-157,158,598两个片段;
NTRK2基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK2-R和GSP NTRK2-G,所述的GSPNTRK2-R包括CTD-2016D19chr9:84,588,703-84,695,686,CTD-2509D1chr9:84,401,922-84,612,318和CTD-2220B15chr9:84,264,299-84,394,202三个片段;GSP NTRK2-G包括CTD-2277N18chr9:84,949,219-85,052,294,CTD-2313B20chr9:85,052,301-85,167,191和CTD-3171G19chr9:85,159,856-85,308,599三个片段。
NTRK3基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK3-R和GSP NTRK3-R,所述的GSPNTRK3-R包括CTD-3108M7chr15:87,788,057-87,900,751,CTD-2526N1chr15:87,651,627-87,863,843,CTD-2600M21chr15:87,443,620-87,633,446三个片段;GSP NTRK3-G包括CTD-2215J16chr15:88,135,580-88,287,232,CTD-2349O8chr15:88,254,463-88,390,482和CTD-2303N16chr15:88,456,004-88,567,698三个片段;其中R探针为红色探针,G探针为绿色探针。
所述的试剂盒中缓冲液组分为甲酰胺添加量在15%~50%、硫酸葡聚糖0.2~0.25g/700μL、二甲基亚砜20~30μL。
一种将上述所述的试剂盒用于NTRK基因检测的杂交方法,杂交过程中变性温度为85℃,杂交温度为45℃,杂交时间为2小时。
所述的基因检测的杂交方法中红色探针用量0.6~0.8μL,绿色探针用量0.8~1.0μL。
实验例一种用于NTRK基因检测方法
1.探针设计
试剂包含3条探针,其涉及基因组上3个区段,分别为NTRK1、NTRK2、NTRK3基因,设计过程包括:BAC克隆选择→购买(商品化)→标记、测试→确认探针克隆组(可用于后续生产)。
2.探针制备
探针标记(使用phi29DNA聚合酶标记)→定量(#探针的点样量、长度都会影响杂交效果)→包装/待用。
3.杂交体系优化
主要涉及杂交促进剂的使用减少杂交时间,实现快速杂交。
(1)促进剂选择
杂交过程中,通过增加变性剂能够影响碱基堆积力和氢键的形成,增加水的疏水性和降低双链和单链DNA间的能量差异,降低Tm值。目前常规的杂交缓冲液中包含甲酰胺,杂交温度在37℃。此外,包含的硫酸葡聚糖因其微粒表面可以吸附DNA探针分子,使接触面积增大,有利杂交进行。有记录的核酸杂交促进剂种类较多,但在荧光原位杂交技术中主要使用的为硫酸葡聚糖和甲酰胺,也确实的完成了FISH的基本要求,但受杂交时间较长的影响,限制了其临床应用。
本发明通过筛选其他惰性多聚体或化学试剂,测试其对杂交的影响,筛选出有益于缩短杂交时间的杂交促进剂。
(2)促进剂用量调整
鉴于B1配方进行6小时和16小时杂交时,杂交背景有区域性升高。调整杂交缓冲液配方,通过优化其中配比,包括甲酰胺含量、硫酸葡聚糖用量、钠盐含量、DMSO用量等,降低背景,改善信噪比。结果显示,当硫酸葡聚糖含量增加时,能够提高信号亮度,但随着杂交时间延长,可能会增加杂交背景;当甲酰胺用量降低时,伴随增加DMSO的量,能够弥补杂交信号,满足预期要求,但低于15%时,会影响短时杂交效果。确定甲酰胺添加量在15%~50%、硫酸葡聚糖0.2~0.25g/700μL、二甲基亚砜20~30μL。
4.样本杂交条件优化
确认变性85℃,杂交45℃,杂交2小时。实现了2小时快速杂交。
5.探针质控及阈值建立
人外周血培养细胞用于灵敏度和特异性评估(常规方法)→建立阈值。
骨髓样本用于使用效果评估(基质样本来源于临床)。
6.检测试剂盒的制备
7.临床应用评价
选择20例左右样本进行该试剂的应用评估。使用建立的阈值进行结果判读。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
所述的试剂盒为快速杂交体系,实现2小时快速杂交;并可实现NTRK基因重排的准确判读;试剂盒通过组分优化,实现组织样本快速杂交检测,即2小时内完成杂交检测;检测试剂的商品化能够更好的辅助现有方法进行肿瘤的准确分层、精准诊断、治疗。
附图说明
图1为NTRK1探针杂交效果图,其中左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号;虚线箭头示分离(1R1G)信号。
图2为NTRK2探针杂交效果图,其中左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号;虚线箭头示分离(1R1G)信号。
图3为NTRK3探针杂交效果图,左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号。未见分离信号出现。
图4为NTRK1探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
图5为NTRK2探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
图6为NTRK3探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步描述本发明,但所述实施例并不以任何方式限定本发明专利保护的范围。
实施例一种NTRK基因融合快速检测试剂及其试剂盒
1.探针设计
试剂包含3条探针,涉及基因组上3个区段,分别为NTRK1、NTRK2和NTRK3基因,设计过程包括:
BAC克隆选择→购买(商品化)→标记、测试→确认探针克隆组(可用于后续生产)。
BAC克隆筛选方法参照《医学遗传学数据库资源利用实例教程》赵佳等p26-28。
·BAC克隆选择:
2.探针制备
探针标记(使用phi29DNA 聚合酶标记)→定量(#探针的点样量、长度都会影响杂交效果)→包装/待用。
以BAC克隆为基础模板,使用phi29DNA聚合酶,利用随机六聚体引物,常温下扩增。基因探针的标记利用phi29DNA聚合酶进行常温标记。phi29DNA聚合酶是从噬菌体phi29中克隆出的嗜温DNA聚合酶。具有3'→5'外切酶校读能力,并且具有特殊的多重置换和连续合成特性。目前在病毒检测、单细胞测序、miRNA检测中都有应用。因其等温扩增的特点,操作上更加便利。但目前尚未见用于探针标记。标记后使用短的随机六聚体引物进行扩增,扩增温度30℃,标记时间12小时。
3.杂交体系优化——实现快速杂交
主要涉及杂交促进剂的使用减少杂交时间,实现快速杂交。
优化各配方如下:
(1)促进剂选择
杂交过程中,通过增加变性剂能够影响碱基堆积力和氢键的形成,增加水的疏水性和降低双链和单链DNA间的能量差异,降低Tm值。目前常规的杂交缓冲液中包含甲酰胺,杂交温度在37℃。此外,包含的硫酸葡聚糖因其微粒表面可以吸附DNA探针分子,使接触面积增大,有利杂交进行。有记录的核酸杂交促进剂种类较多,但在荧光原位杂交技术中主要使用的为硫酸葡聚糖和甲酰胺,也确实的完成了FISH的基本要求,但受杂交时间较长的影响,限制了其临床应用。
本发明通过筛选其他惰性多聚体或化学试剂,测试其对杂交的影响,筛选出有益于缩短杂交时间的杂交促进剂。测试探针统一选择为500bp以下核酸混合物。
配制杂交液
以A2~E2为杂交体系,人外周血培养细胞为样本,进行杂交。杂交时间设定3个时间点,分别为1小时、2小时、6小时和16小时。杂交完成后DAPI复染,镜下评估杂交信号、背景情况。
结果显示,A-Z和B-Z即碳酸亚乙酯和二甲基亚砜具有较好的杂交效果。考虑到碳酸亚乙酯已经有过临床应用,选择二甲基亚砜(DMSO)作为后续研发测试的重点。
(2)促进剂用量调整
鉴于B1配方进行6小时和16小时杂交时,杂交背景有区域性升高。调整杂交缓冲液配方,通过优化其中配比,包括甲酰胺含量、硫酸葡聚糖用量、钠盐含量、DMSO用量等,降低背景,改善信噪比。
如上示例分别配制杂交液。以人外周血培养细胞为样本,进行杂交。杂交时间设定3个时间点,分别为1小时、2小时、6小时和16小时。杂交完成后DAPI复染,镜下评估杂交信号、背景情况。
结果显示,当硫酸葡聚糖含量增加时,能够提高信号亮度,但随着杂交时间延长,可能会增加杂交背景;当甲酰胺用量降低时,伴随增加DMSO的量,能够弥补杂交信号,满足预期要求,但低于15%时,会影响短时杂交效果。确定甲酰胺添加量在15%~50%、硫酸葡聚糖0.2~0.25g/700μL、二甲基亚砜20~30μL。
4.样本杂交条件优化
确认变性85℃,杂交45℃,杂交2小时。实现了2小时快速杂交。
5.探针用量调整
设计探针用量梯度,以人外周血样本为检测对象,考查最佳信噪比。相同用量时,红色探针信号优于绿色探针,且随着探针用量增加,背景有增强的趋势。在三组探针中表现趋势一致(不单独列表说明)。过夜或快速杂交对背景影响不明显;过夜杂交会提高探针低浓度用量时的信号,即当信号表现一般时,通过延长杂交时间有助于改善信号亮度。COT-1DNA用量具一定的改善背景效果,但持续增加对背景并无明显优化。本例中选择1.0μL添加量,能够较好抑制背景。
综上,选择红色探针用量0.6~0.8μL,绿色探针用量0.8~1.0μL。
6.探针质控及阈值建立
人外周血培养细胞用于灵敏度和特异性评估(常规方法)→建立阈值。
图1为NTRK1探针杂交效果图,其中左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号;虚线箭头示分离(1R1G)信号。
图2为NTRK2探针杂交效果图,其中左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号;虚线箭头示分离(1R1G)信号。
图3为NTRK3探针杂交效果图,左图人外周培养细胞杂交图(含中期染色体)右图组织样本检测图,其中实线箭头示融合(F)信号。未见分离信号出现。
图4为NTRK1探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
图5为NTRK2探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
图6为NTRK3探针样本(肺腺癌-1)杂交图,图中未见分离信号出现。
检测结果表明,探针特异性100%,灵敏度100%。能够满足预期。在骨髓样本的检测中,检测信号明亮。三个探针标记不同颜色。
中期染色体 骨髓样本
NTRK1 2F 2F
NTRK2 2F 2F
NTRK3 2F 2F
*F示融合信号,即R红和G绿色信号接近或重合时表现为融合信号。
7.检测试剂盒的制备
包含杂交缓冲液和探针两个组分,及用于包装的试剂盒、说明书。
(μL) NTRK1杂交液 NTRK2杂交液 NTRK3杂交液
杂交缓冲液 7 7 7
NTRK-G 0.8 0.8 0.8
NTRK-R 0.6 0.6 0.6
COT-1DNA 1 1 1
纯化水 0.6 0.6 0.6
总体积 10 10 10
试剂盒组成(5人份/盒)
8.临床应用评价
虽然NTRK1/2/3在很多肿瘤中都可发生融合异常,但其总体阳性率低,小于1%。在进行试剂的临床应评价中,随机选择与NTRK相关的肿瘤样本(肺腺癌8例、结直肠癌5例、乳头状甲状腺癌2例、唾液腺乳腺样分泌性癌2例、胶质瘤3例)进行检测,评估探针的检测效果,使用建立的阈值进行结果判读。其样本检测结果如下所示:
样本编号 病理类型 NTRK1FISH NTRK2FISH NTRK3FISH
1 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
2 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
3 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
4 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
5 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
6 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
7 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
8 肺腺癌 阴性 阴性 阴性
9 结直肠癌 阴性 阴性 阴性
10 结直肠癌 阴性 阴性 阴性
11 结直肠癌 阴性 阴性 阴性
12 结直肠癌 阴性 阴性 阴性
13 结直肠癌 阴性 阴性 阴性
14 乳头状甲状腺癌 阴性 阴性 阴性
15 乳头状甲状腺癌 阴性 阴性 阴性
16 唾液腺乳腺样分泌性癌 阴性 阴性 阴性
17 唾液腺乳腺样分泌性癌 阴性 阴性 阴性
18 胶质瘤 阴性 阴性 阴性
19 胶质瘤 阴性 阴性 阴性
20 胶质瘤 阴性 阴性 阴性

Claims (6)

1.一种快速检测NTRK基因融合试剂盒,其包括NTRK1基因探针、NTRK2基因探针、NTRK3基因探针和缓冲液。
2.根据权利要求1所述的一种快速检测NTRK基因融合试剂盒,其特征在于,所述的基因探针制备方法包括购买BAC克隆→标记、测试→确认探针克隆组,具体包括如下步骤:
市场购买对应探针的BAC克隆,使用phi29 DNA聚合酶标记,标记后将探针进行定量后包装待用。所述的phi29 DNA聚合酶标记过程包括:以BAC克隆为基础模板,使用phi29 DNA聚合酶,利用短随机六聚体引物在30℃下扩增,标记时间为12小时。
3.根据权利要求1所述的一种快速检测NTRK基因融合试剂盒,其特征在于,NTRK1基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK1-G和GSP NTRK1-R,其中GSP NTRK1-G包括CTD-2250P13chr1:156,729,698-156,838,455,CTD-2193L24 chr1:156,623,234-156,793,355,CTD-2167D21 chr1:156,521,218-156,623,187三个片段;GSPNTRK1-R包括CTD-2260D6 chr1:156,899,249-157,030,882和CTD-3112E24 chr1:157,028,427-157,158,598两个片段;
NTRK2基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK2-R和GSP NTRK2-G,所述的GSP NTRK2-R包括CTD-2016D19 chr9:84,588,703-84,695,686,CTD-2509D1 chr9:84,401,922-84,612,318和CTD-2220B15 chr9:84,264,299-84,394,202三个片段;GSP NTRK2-G包括CTD-2277N18 chr9:84,949,219-85,052,294,CTD-2313B20 chr9:85,052,301-85,167,191和CTD-3171G19 chr9:85,159,856-85,308,599三个片段。
NTRK3基因探针为断裂探针,其包括GSP NTRK3-R和GSP NTRK3-R,所述的GSP NTRK3-R包括CTD-3108M7 chr15:87,788,057-87,900,751,CTD-2526N1 chr15:87,651,627-87,863,843,CTD-2600M21 chr15:87,443,620-87,633,446三个片段;GSP NTRK3-G包括CTD-2215J16 chr15:88,135,580-88,287,232,CTD-2349O8 chr15:88,254,463-88,390,482和CTD-2303N16 chr15:88,456,004-88,567,698三个片段。
4.根据权利要求1所述的一种快速检测NTRK基因融合试剂盒,其特征在于,所述的试剂盒中缓冲液组分为甲酰胺添加量在15%~50%、硫酸葡聚糖0.2~0.25g/700μL、二甲基亚砜20~30μL。
5.一种将权利要求1-4任一所述的试剂盒用于NTRK基因检测的杂交方法,其特征在于,杂交过程中变性温度为85℃,杂交温度为45℃,杂交时间为2小时。
6.根据权利要求5所述的一种用于NTRK基因检测的杂交方法,其特征在于,所述的基因检测的杂交方法中红色探针用量0.6~0.8μL,绿色探针用量0.8~1.0μL。
CN201910390114.4A 2019-05-10 2019-05-10 一种快速检测ntrk基因融合试剂盒及其方法 Pending CN110144401A (zh)

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