CN110551818A - 一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组、试剂盒及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组,属于生物医学领域。所述引物探针组包括选自以下五组引物和探针中的至少两组:(1)甲基化的SDC2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;(2)甲基化的SFRP2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;(3)甲基化的SEPT9基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;(4)甲基化的CADM1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;(5)甲基化的PAX1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针。本发明同时检测两个或两个以上甲基化标记物,灵敏度高、特异性好、检测方便、成本低,可用于消化道肿瘤的早期筛查和辅助诊断。
Description
技术领域
本发明属于生物医学领域,具体涉及一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组、试剂盒及其应用。
背景技术
消化道肿瘤(肝癌、胰腺癌、食管癌、胃癌和结直肠癌)均是中国人群最常见的恶性肿瘤,2015年中国癌症统计数据显示肝癌、结食管癌、胃癌和结直肠癌均位列中国男性和女性癌症发病类型的前五位,其中肝癌高居中国癌症死亡率的第二位。当前消化道癌的早期诊治比例不足20%,在生存期方面,I期患者的5年生存率可达90%以上,而IV期患者只有略大于10%的生存率。因此,实现消化道癌的早期筛查和早诊早治对于提高患者的生存率进而提升全民健康水平有着重要意义。当前胃癌和食管癌早期筛查手段主要是内窥镜,但由于该方法对操作者要求高,难以推广,同时作为一种侵入性的检查方式,患者的接受度较低,导致中国的胃癌和食管癌早期发现率远低于发达国家水平。而肝癌和胰腺癌目前尚无一种有效早期筛查手段,因此往往发现时都已经到了中晚期。
非正常DNA甲基化在癌症的诱发和维持中起着重要作用,使之成为很多癌症的很好的生物标志物。游离循环肿瘤DNA(ctDNA)是由肿瘤细胞坏死或者凋亡后释放到体液中的单链或者双链DNA,对ctDNA进行检测,可以对肿瘤进行实时监控、早期诊断与预后判断等。但是目前通过单一甲基化ctDNA所开发的产品和相关研究报道在检出灵敏度上都不高,因此难以作为消化道肿瘤早期初筛的有效方法。
发明内容
由于消化道发育来自同一胚层,因此在组织结构上有很大的相似性,而且发病状态、筛查人群和筛查方式都有很大的相似性,本申请人考虑可以利用多基因甲基化检测联合技术开发一种针对消化道肿瘤的特异性的早期筛查试剂盒。
因此,本发明的目的在于提供一种适用于多种消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组、试剂盒及其应用,以解决针对当前单一甲基化ctDNA所开发的产品检出灵敏度不高、难以作为消化道肿瘤早期筛查或诊断的有效方法等问题。
为实现上述目的,一方面,本发明提供了一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组,该多基因检测引物探针组包括选自以下五组引物和探针中的至少两组:
(1)甲基化的SDC2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(2)甲基化的SFRP2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(3)甲基化的SEPT9基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(4)甲基化的CADM1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(5)甲基化的PAX1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针。
进一步的,所述甲基化的SDC2基因的正向引物选自SEQ ID NO:1~3中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:4~6中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:7~9中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:10~12中的任意一条。
进一步的,所述甲基化的SFRP2基因的正向引物选自SEQ ID NO:13~15中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:16~18中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:19~21中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:22~24中的任意一条。
进一步的,所述甲基化的SEPT9基因的正向引物选自SEQ ID NO:37~39中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:40~42中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:43~45中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:46~48中的任意一条。
进一步的,所述甲基化的CADM1基因的正向引物选自SEQ ID NO:25~27中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:28~30中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:31~33中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:34~36中的任意一条。
进一步的,所述甲基化的PAX1基因的正向引物选自SEQ ID NO:49~51中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:52~54中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:55~57中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:58~60中的任意一条。
另一方面,本发明提供了一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的试剂盒,该试剂盒包含上述用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组。
进一步的,所述试剂盒还包括一组内参基因的正向引物、反向引物和探针,所述内参基因选自ACTB、GAPDH和HBB中的任意一个,所述ACTB的正向引物为SEQ ID NO:61所示序列、反向引物为SEQ ID NO:62所示序列、探针为SEQ ID NO:63所示序列;所述GAPDH的正向引物为SEQ ID NO:64所示序列、反向引物为SEQ ID NO:65所示序列、探针为SEQ ID NO:66所示序列;所述HBB的正向引物为SEQ ID NO:67所示序列、反向引物为SEQ ID NO:68所示序列、探针为SEQ ID NO:69所示序列。
进一步的,所述试剂盒检测的样本为由人源样本经过基因组DNA提取、经亚硫酸盐转化及纯化后获得的DNA样本,其中所述人源样本选自血液、粪便、唾液、痰液以及组织中的一种或多种。
另一方面,本发明提供了上述试剂盒作为检测、诊断或筛查消化道肿瘤或消化道癌前病变试剂的应用。
进一步的,所述消化道肿瘤包括胃癌、食管癌、肝癌、结直肠癌和胰腺癌,所述消化道癌前病变包含结直肠腺瘤性息肉、食管腺瘤性息肉、胃腺瘤性息肉、胃腺体肠化生、胃高等级不典型增生、食管高等级不典型增生、结直肠高等级不典型增生以及上述各类消化道组织高等级上皮内瘤变。
与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
本发明同时检测生物样本中与消化道癌或消化道癌前病变相关的两个或两个以上甲基化标记物,具有灵敏度高、特异性好、检出率高、检测方便以及成本低等优势,可用于消化道肿瘤的早期筛查和辅助诊断,实现消化道肿瘤的无创检测,进而实现消化道肿瘤的早诊早治。
附图说明
图1为甲基化CADM1和HBB引物探针组检测甲基化阳性样本扩增曲线图;
图2为甲基化PAX1和GAPDH引物探针组检测甲基化阳性样本扩增曲线图;
图3为甲基化SDC2和甲基化SEPT9引物探针组检测41例上消化道癌(10例食管癌和31例胃癌)血清样本和36例正常对照组血清样本的ROC曲线;
图4为甲基化SDC2和甲基化SFRP2引物探针组检测122例结直肠癌和91例正常对照组样本的ROC曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
一、引物和探针
表1各引物和探针序列
二、试剂盒的组分
1、多基因检测引物探针组
本发明的多基因检测引物探针组包括:甲基化的SDC2基因、SFRP2基因、CADM1基因、SEPT9基因和PAX1基因中的任意2个或2个以上基因的任一正向引物、任一反向引物、任一Blocker引物和任一探针。
所述SDC2基因、SFRP2基因、CADM1基因、SEPT9基因和PAX1基因所使用的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针的序列如SEQ ID NO:1~60所示,见表1。
2.一组内参基因的正向引物、反向引物和探针,所述内参基因选自ACTB、GAPDH和HBB中的任意一个,所述ACTB、GAPDH和HBB的正向引物、反向引物和探针的序列如SEQ IDNO:61~69所示,见表1。
3、PCR反应试剂:包含4种dNTPs混合溶液、Mg2+溶液、DNA聚合酶、PCR buffer、PCR去离子水。
4、阴性外质控
阴性外质控为SDC2基因、SFRP2基因、CADM1基因、SEPT9基因和PAX1基因均呈现甲基化阴性的基因组序列或合成基因序列。
5、阳性外质控
阳性外质控指SDC2基因、SFRP2基因、CADM1基因、SEPT9基因和PAX1基因均呈现甲基化阳性的基因组序列或合成基因序列。
三、试剂盒阳性判别标准
当内参基因有信号且甲基化的SDC2基因、SFRP2基因、CADM1基因、SEPT9基因和PAX1基因中任意一个基因为阳性则该样本判别为阳性。
四、检测样本和检测方法
本发明采用的检测方法为甲基化特异性荧光定量PCR,检测样本为由人源样本经过基因组DNA提取、经亚硫酸盐转化及纯化后获得的DNA。所述的人源样本包含且不限于血液、粪便、唾液、痰液、组织等。
五、具体实施例
下述实施例中所述试剂原料除特别注明来源外,均为市售的常见原料,试剂的配制采用常规方法。实施例中未详述的实验方法、测试手段均为本领域常规方法和手段,未注明的实验条件均为本领域常规条件。
实施例1:
1)选取CADM1正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SEQ ID NO:25,28,31,34;选取内参基因HBB,HBB的正反向引物和探针如SEQ ID NO:67~69所示;
2)在上述选取的引物和探针中加入0.4mM 4种dNTPs混合溶液、5mM Mg2+溶液、1.5X PCR buffer、0.1U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,检测消化道肿瘤甲基化阳性样本,结果如图1所示,该结果表明甲基化的CADM1扩增效果良好,其作为甲基化标记物可以有效检测消化道肿瘤。
实施例2:
1)选取PAX1正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SEQ ID NO:49,52,55,58;选取GADPH作为内参基因,GADPH的正反向引物和探针如SEQ ID NO:64~66所示;
2)在上述选取的引物和探针中加入0.5mM 4种dNTPs混合溶液、6mM Mg2+溶液、1XPCR buffer、0.08U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,检测消化道肿瘤甲基化阳性样本,结果如图2所示,该结果表明甲基化的PAX1基因同样扩增效果良好,作为甲基化标记物可以有效检测消化道肿瘤。
实施例3
1)选取SDC2、SFRP2、PAX1和CADM1正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SDC2:SEQ ID NO:2,5,8,11;SFRP2:SEQ ID NO:SEQ ID NO:14,17,20,23;PAX1:SEQ IDNO:50,53,56,59;CADM1:SEQ ID NO:26,29,32,35;选取ACTB为内参基因,ACTB的正反向引物和探针如SEQ ID NO:61~63所示;
2)加入0.5mM 4种dNTPs混合溶液、5mM Mg2+溶液、1X PCR buffer、0.1U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,同时检测79例胃癌血清样本,体积均为3.5mL;所有样本均是使用苏州唯善生物科技有限公司制造的游离DNA提取试剂盒和亚硫酸氢盐转化试剂盒进行处理后的样本。
3)同时采用CEA、CA72-4、CA19-9、CA242对上述79例胃癌血清样本进行检测,对比SDC2、SFRP2、PAX1和CADM1四种甲基化标记物联合检测与CEA、CA72-4、CA19-9、CA242四种血清蛋白标记物的检测效果,检测结果见表2。
表2.SDC2、SFRP2、PAX1和CADM1四种甲基化标记物联合检测与CEA、CA72-4、CA19-9、CA242四种血清蛋白标记物同时检测79个胃癌样本结果。
由表2可以看出:甲基化标记物联合检测灵敏度明显高于蛋白标记物,证明甲基化标记物联合检测是一种有效的消化道癌症早期检测方法。
实施例4
1)选取SDC2和SEPT9正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SDC2:SEQID NO:1,4,7,10;SEPT9:SEQ ID NO:37,40,43,46;选取ACTB为内参基因,ACTB的正反向引物、探针如SEQ ID NO:61~63所示。
2)加入0.4mM 4种dNTPs混合溶液、6mM Mg2+溶液、1X PCR buffer、0.1U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,同时检测41例上消化道癌(10例食管癌和31例胃癌)、16个胃肠化生、26个胃腺息肉血清样本和36例正常对照组血清样本;所有样本均是使用苏州唯善生物科技有限公司制造的游离DNA提取试剂盒和亚硫酸氢盐转化试剂盒进行处理后的样本。
3)对上述41例上消化道癌和36例正常对照组血清样本检测结果进行分析,以敏感性为纵坐标、1-特异性为横坐标作图绘制成ROC曲线,如图3所示,然后计算ROC曲线下的面积(AUC)。在本实施例中,计算出的AUC=0.777(95%CI:0.673~0.882),说明甲基化的SDC2和SEPT9引物探针组诊断上消化道癌的准确性较高。
同时,甲基化SDC2和SEPT9组合检测食管癌、胃癌、胃肠化生、胃腺息肉和正常对照组的检出率见表3。
表3.甲基化SDC2和SEPT9组合检测食管癌、胃癌、胃肠化生、胃腺息肉和正常对照组结果
样本分类 | 总数 | 阳性数 | 阳性率 |
胃癌 | 31 | 20 | 64.5% |
食管癌 | 10 | 8 | 80.0% |
胃肠化生 | 16 | 9 | 56.3% |
胃腺息肉 | 26 | 9 | 34.6% |
对照组 | 36 | 6 | 16.7% |
由表3可以看出:甲基化SEPT9和SDC2组合可以很好的检出胃癌、食管癌等消化道癌症及胃肠化生、胃腺息肉等癌前病变;而且检出率与对照组样本有明显的差异。
实施例5
1)选取SDC2和SFRP2正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SDC2:SEQID NO:2,5,8,11;SFRP2:SEQ ID NO:14,17,20,23;选取ACTB为内参基因,ACTB的正反向引物和探针如SEQ ID NO:61~63所示;
2)加入0.5mM 4种dNTPs混合溶液、5mM Mg2+溶液、1X PCR buffer、0.1U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,同时检测122例结直肠癌血浆样本(结直肠癌组)和91例正常对照组血浆样本,体积均为1mL,所有样本均是使用苏州唯善生物科技有限公司制造的游离DNA提取试剂盒和亚硫酸氢盐转化试剂盒进行处理后的样本。对结直肠癌组和对照组检测结果进行分析,以敏感性为纵坐标、1-特异性为横坐标作图绘制成ROC曲线,如图4所示,然后计算AUC。在本实施实例中,甲基化的SDC2和SFRP2引物探针联合诊断结直肠癌的AUC=0.856(95%CI:0.806~0.905),说明检测的准确性较高。
实施例6
1)选取SEPT9、PAX1和CADM1正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SEPT9:SEQ ID NO:37,40,43,46;PAX1:SEQ ID NO:51,54,57,60;CADM1:SEQ ID NO:27,30,33,36;选取ACTB为内参基因,ACTB的正反向引物、探针如SEQ ID NO:61~63所示;
2)加入0.4mM 4种dNTPs混合溶液、5mM Mg2+溶液、1.5X PCR buffer、0.1U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,同时检测45例肝癌、21例胰腺癌和40例正常对照组血浆样本,所有样本均是使用苏州唯善生物科技有限公司制造的游离DNA提取试剂盒和亚硫酸氢盐转化试剂盒进行处理后的样本。检测结果见表4。
表4.甲基化SEPT9、PAX1和CADM1组合检测肝癌、胰腺癌和对照组样本。
样本分类 | 总数 | 阳性数 | 阳性率 |
肝癌 | 45 | 40 | 88.9% |
胰腺癌 | 21 | 13 | 61.9% |
对照组 | 40 | 1 | 2.5% |
由表4可以看出:甲基化SEPT9、PAX1和CADM1组合检测可以检测出大部分的肝癌、胰腺癌,检出率较高,其对肝癌的检出率尤其高(达到将近90%),而且检出率显著高于对照组样本,证明检测效果良好,可以用于消化道癌的早期筛查。
实施例7
1)选取SFRP2和CADM1正向引物、反向引物、Blocker引物和探针序列如下:SFRP2:SEQ ID NO:14,17,20,23;CADM1:SEQ ID NO:25,28,31,34;选取ACTB为内参基因,ACTB的正反向引物、探针如SEQ ID NO:61~63所示;
2)加入0.6mM 4种dNTPs混合溶液、6mM Mg2+溶液、1X PCR buffer、0.08U/μL DNA聚合酶和PCR去离子水,同时检测10例食管癌和36例正常对照组血清样本,所有样本均是使用苏州唯善生物科技有限公司制造的游离DNA提取试剂盒和亚硫酸氢盐转化试剂盒进行处理后的样本。检测结果见表5。
表5.甲基化SFRP2和CADM1联合检测食管癌样本。
由表5可以看出,甲基化SFRP2和CADM1联合检测可以检出80%的食管癌,相对于单一标记物检出率有明显提升,而对照组检出率仅有25%。证明甲基化SFRP2和CADM1联合检测可以作为消化道癌早期诊断的有效标记物组合。
本发明未详尽所有实施例,除上述实施例外,未具体举例说明的其他引物探针组合同样可以作为消化癌早期诊断的有效标记物组合,从而用于消化道癌的早期筛查。
以上已以较佳实施例公布了本发明,然其并非用以限制本发明,凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
序列表
<110> 苏州唯善生物科技有限公司
<120> 一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组、试剂盒及其应用
<160> 69
<170> SIPOSequenceListing 1.0
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<213> Homo sapiens
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Claims (11)
1.一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的多基因检测引物探针组,其特征在于,包括选自以下五组引物和探针中的至少两组:
(1)甲基化的SDC2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(2)甲基化的SFRP2基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(3)甲基化的SEPT9基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(4)甲基化的CADM1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针;
(5)甲基化的PAX1基因的正向引物、反向引物、Blocker引物和探针。
2.根据权利要求1所述的多基因检测引物探针组,其特征在于,所述甲基化的SDC2基因的正向引物选自SEQ ID NO:1~3中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:4~6中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:7~9中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:10~12中的任意一条。
3.根据权利要求1所述的多基因检测引物探针组,其特征在于,所述甲基化的SFRP2基因的正向引物选自SEQ ID NO:13~15中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:16~18中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:19~21中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:22~24中的任意一条。
4.根据权利要求1所述的多基因检测引物探针组,其特征在于,所述甲基化的SEPT9基因的正向引物选自SEQ ID NO:37~39中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:40~42中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:43~45中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:46~48中的任意一条。
5.根据权利要求1所述的多基因检测引物探针组,其特征在于,所述甲基化的CADM1基因的正向引物选自SEQ ID NO:25~27中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:28~30中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:31~33中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:34~36中的任意一条。
6.根据权利要求1所述的多基因检测引物探针组,其特征在于,所述甲基化的PAX1基因的正向引物选自SEQ ID NO:49~51中的任意一条、反向引物选自SEQ ID NO:52~54中的任意一条、Blocker引物选自SEQ ID NO:55~57中的任意一条、探针选自SEQ ID NO:58~60中的任意一条。
7.一种用于消化道肿瘤早期诊断、筛查或检测的试剂盒,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的多基因检测引物探针组。
8.根据权利要求7所述的试剂盒,其特征在于,还包括一组内参基因的正向引物、反向引物和探针,所述内参基因选自ACTB、GAPDH和HBB中的任意一个,所述ACTB的正向引物为SEQ ID NO:61所示序列、反向引物为SEQ ID NO:62所示序列、探针为SEQ ID NO:63所示序列;所述GAPDH的正向引物为SEQ ID NO:64所示序列、反向引物为SEQ ID NO:65所示序列、探针为SEQ ID NO:66所示序列;所述HBB的正向引物为SEQ ID NO:67所示序列、反向引物为SEQ ID NO:68所示序列、探针为SEQ ID NO:69所示序列。
9.根据权利要求7所述的试剂盒,其特征在于,所述试剂盒检测的样本为由人源样本经过基因组DNA提取、经亚硫酸盐转化及纯化后获得的DNA样本,其中所述人源样本选自血液、粪便、唾液、痰液以及组织中的一种或多种。
10.权利要求7所述的试剂盒作为检测、诊断或筛查消化道肿瘤或消化道癌前病变试剂的应用。
11.根据权利要求10所述的应用,其特征在于,所述消化道肿瘤包括胃癌、食管癌、肝癌、结直肠癌和胰腺癌,所述消化道癌前病变包含结直肠腺瘤性息肉、食管腺瘤性息肉、胃腺瘤性息肉、胃腺体肠化生、胃高等级不典型增生、食管高等级不典型增生、结直肠高等级不典型增生以及各类消化道组织高等级上皮内瘤变。
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