CN110747278A - 检测人乙醇代谢基因多态性的组合物、试剂盒及方法 - Google Patents

检测人乙醇代谢基因多态性的组合物、试剂盒及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及分子生物学检测领域,更具体的,涉及乙醇代谢能力检测领域。提供了一种组合物,其检测乙醇代谢能力;与此同时,还提供了所述组合物用于检测乙醇代谢能力的用途、包含所述组合物的试剂盒以及用于检测乙醇代谢能力的方法,使用本发明的组合物以及方法,可以极大的缩短检测时间。

Description

检测人乙醇代谢基因多态性的组合物、试剂盒及方法
技术领域
本发明属于分子生物学检测领域,更具体的,属于人乙醇代谢基因多态性检测领域。
背景技术
酒精化学名乙醇,饮酒后乙醇经肠胃吸收进入血液,90%~95%的乙醇通过肝脏代谢,其余随尿液、汗液和呼吸排除。乙醇在肝脏内主要经过两步代谢反应:由乙醇脱氢酶ADH1B氧化成乙醛;再由乙醛脱氢酶将乙醛氧化为乙酸。乙醇脱氢酶主要由ADH1B基因编码,乙醛脱氢酶主要由ALDH2基因编码。在酒精代谢过程中,乙醛脱氢酶活性高的人,酒精代谢能力强;乙醛脱氢酶活性低的人,酒精代谢能力弱酒。乙醇代谢能力减弱,导致饮酒后血液中乙醇或乙醛浓度升高,从而引起酒精性中毒、酒精性肝病、消化道癌症等疾病关。
若ALDH2的基因多态性rs671的碱基为G/G即为野生型,判定为对乙醛的分解能力高,但是,若是杂合型G/A、突变型的碱基的纯合型A/A,则对于乙醛的分解能力低;此外,若ADH1B的基因多态性rs1229984的碱基为G/G即为野生型,判定为对乙醇的分解能力低,但是,若是杂合型G/A、纯合型的A/A,则对于乙醇的分解能力高。通过对这两个SNP的检测,即可以预测检测者对酒精的代谢能力。
目前,已存在一些基于PCR技术检测乙醇代谢能力的试剂盒;但是,以下一种或多种缺陷制约了乙醇代谢能力检测试剂的应用:1)依托于PCR-凝胶电泳的条带分析或者进行溶解曲线分析才能判读基因分型,故需要专业人员来使用;2)样本适应范围窄,不能同时适用于全血样本和口腔拭子样本;3)PCR扩增过程耗时长;4)检测准确度低。
因此,本领域存在同时满足克服上述四种缺陷的乙醇代谢能力检测产品的需求。
发明内容
有鉴于此,第一方面,本发明提供了一种能够检测乙醇代谢能力的组合物,所述组合物包括:。
如SEQ ID NO:1所示的ALDH2基因上游引物、如SEQ ID NO:2所示的ALDH2基因下游引物和如SEQ ID NO:3和4所示的ALDH2基因的探针;
如SEQ ID NO:5所示的ADH1B基因上游引物、如SEQ ID NO:6所示的ADH1B基因下游引物和如SEQ ID NO:7和8所示的ADH1B基因的探针;
其中,所述4种探针的荧光报告基团互不相同。
本发明的组合物能够检测乙醇代谢能力,其过程一直处于闭管,不需要进行凝胶电泳或其他的一些专业分析,因为不需要专业人员使用。使用本发明的组合物中,能够同时适用全血样本和口腔拭子样本,同时能够将PCR时间缩短至15分钟以内,如实施例2中所述,整个PCR过程仅需15分钟,从而大大缩短了整个检测过程所需要的时间。本发明基于荧光探针法设计了引物和探针,采用了4种不同的探针,实现一管试剂同时检测两个SNP位点,使得整个过程的操作都极其简单,结果读取过程通过扩增曲线和CT值即可以判定。本发明的组合物检测准确度高,每一种探针采用不一样的荧光报告基团,避免了背景信号之间的互相干扰叠加;而现有技术如熔解曲线法,多条探针仅采用一种荧光报告基团,使得背景信号之间的互相干扰叠加增加了背景值使得结果的准确性降低,而使用本发明的组合物克服了这一缺点,如实施例3所述,使用本发明组合物的检测结果与二代测序结果一致,表明本发明组合物具有很高的准确性。
在本发明中,探针的荧光报告基团可以选自FAM、HEX、ROX、VIC、CY5、5-TAMRA、TET、CY3和JOE,但不限于此。
在具体的实施方式中,如SEQ ID NO:3所示的ALDH2基因的探针的荧光报告基团为FAM;如SEQ ID NO:4所示的ALDH2基因的探针的荧光报告基团为CY5;如SEQ ID NO:7所示的ADH1B基因的探针的荧光报告基团为ROX;如SEQ ID NO:8所示的ADH1B基因的探针的荧光报告基团为HEX。
进一步地,所述组合物中引物的用量为0.2~0.4μmol/L;所述组合物中探针的用量为0.1~0.4μmol/L。
在具体的实施方案中,引物和探针的用量摩尔比可为1:0.5~1:4。
第二方面,本发明提供了上述本发明的组合物在制备检测乙醇代谢能力的试剂盒中的用途。
第三方面,本发明提供了一种检测乙醇代谢能力的试剂盒,所述试剂盒包括上述本发明的组合物。
进一步地,所述试剂盒还包括核酸释放试剂、dNTP、DNA聚合酶、PCR缓冲液中的至少一种。
进一步地,所述试剂盒还可以包括Mg2+、糖基化酶、dUTP。
在具体的实施方案中,所述核酸释放试剂包括0.01~0.5mmol/L莎梵婷(surfactin)、100~200mmol/L氯化钾、50~200mmol/L氯化锂、质量/体积比为0.1%~1%十二烷基硫酸三乙醇胺、体积/体积比为0.1%~1%乙基苯基聚乙二醇(NP-40)、质量/体积比为0.01%~2%十二烷基磺酸钠、体积/体积比为0.05%~1%乙醇等组分中的一种或几种。
通过使用这种核酸释放试剂,不需要进行核酸提取,方法及其简单,不需要纯化离心也不需要高温加热,仅需要加入核酸释放试剂进行吹打即可,同时使得核酸释放非常完全,便于后续的PCR扩增操作,提高了检测的准确度,并且也使得能够同时适用全血和口腔拭子的样本检测,可直接检测指尖血样本和口腔拭子样本,口腔拭子样本对人体没有伤害,仅用拭子刮取口腔内壁脱落细胞即可,样本常温保存,输送方便,可真正达到无创取样的目的。
在具体的实施方案中,所述DNA聚合酶为5U/μL~15U/μL;所述糖基化酶为0.05U/μL~0.2U/μL。
通过设置尿嘧啶DNA糖基化酶(UNG酶)+dUTP防污染体系,利用UNG酶将可能存在的PCR产物污染充分降解,以排除由此可能引起的假阳性结果,使检测结果更准确。
在具体的实施方案中,所述试剂盒还具有阴性对照和阳性对照,其中,阳性对照包含4种SNP靶序列在内的质粒DNA混合液,具体如下:
ALDH2基因1510GG质粒序列(SEQ ID NO:9):CAAGAGTGATTTCTGCAATCTCGTTTCAAATTACAGGGTCAACTGCTATGATGTGTTTGGAGCCCAGTCACCCTTTGGTGGCTACAAGATGTCGGGGAGTGGCCGGGAGTTGGGCGAGTACGGGCTGCAGGCATACACTGAAGTGAAAACTGTGAGTGTGGGACCTGCTGGGGGCTCAGGGCCTGTTGGGGCTTGAGGGTCTGCTGGTGGCTCGGAGCCTGCTGGGGGATTGGGGTCTGTTGGGGGCTCGGGGCCTGCCAGAGGTTCAGGACCTGCCGGG;
ALDH2基因1510AA质粒序列(SEQ ID NO:10):CAAGAGTGATTTCTGCAATCTCGTTTCAAATTACAGGGTCAACTGCTATGATGTGTTTGGAGCCCAGTCACCCTTTGGTGGCTACAAGATGTCGGGGAGTGGCCGGGAGTTGGGCGAGTACGGGCTGCAGGCATACACTAAAGTGAAAACTGTGAGTGTGGGACCTGCTGGGGGCTCAGGGCCTGTTGGGGCTTGAGGGTCTGCTGGTGGCTCGGAGCCTGCTGGGGGATTGGGGTCTGTTGGGGGCTCGGGGCCTGCCAGAGGTTCAGGACCTGCCGGG;
ADH1B基因143AA质粒序列(SEQ ID NO:11):GGAATAGTAGGGATTAGTAGCAAAACCCTCAAATACATTTTAGAAACACAATTTCAGGAATTTGGGTATGTTAAATTCATCTAGTTACAATCTTTTCTGAATCTGAACAGCTTCTCTTTATTCTGTAGATGGTGGCTGTAGGAATCTGTCACACAGATGACCACGTGGTTAGTGGCAACCTGGTGACCCCCCTTCCTGTGATTTTAGGCCATGAGGCAGCCGGCATCGTGGAGAGTGTTGGAGAAGGGGTGACTACAGTCAAACCAGGTACAGGATTCAC;
ADH1B基因143GG质粒序列(SEQ ID NO:12):GGAATAGTAGGGATTAGTAGCAAAACCCTCAAATACATTTTAGAAACACAATTTCAGGAATTTGGGTATGTTAAATTCATCTAGTTACAATCTTTTCTGAATCTGAACAGCTTCTCTTTATTCTGTAGATGGTGGCTGTAGGAATCTGTCGCA CAGATGACCACGTGGTTAGTGGCAACCTGGTGACCCCCCTTCCTGTGATTTTAGGCCATGAGGCAGCCGGCATCGTGGAGAGTGTTGGAGAAGGGGTGACTACAGTCAAACCAGGTACAGGATTCAC;阴性对照为生理盐水。
第四方面,提供了一种用于检测乙醇代谢能力的方法,所述方法包括以下步骤:
1)释放待测样本的核酸;
2)使用如上述本发明的组合物或上述本发明的试剂盒对步骤1)获得的核酸进行荧光定量PCR;
3)获得并分析结果。
在本发明中,用于检测的样本可以是全血、口腔拭子等,但不限于此。
进一步地,所述荧光定量PCR的反应条件为:
Figure BDA0002257759210000051
前十个循环不采集荧光,后三十个循环采集荧光,这样可以是荧光PCR的曲线更为挺拔,分析结果更加准确;
在具体的实施方案中,所述荧光定量PCR的反应条件为:
Figure BDA0002257759210000053
进一步地,所述荧光定量PCR的反应条件为:
Figure BDA0002257759210000061
附图说明
图1为本发明组合物检测外周全血野生纯合子样本的结果;
图2为本发明组合物检测外周全血突变纯合子样本的结果;
图3为本发明组合物检测外周全血双杂合子样本的结果;
图4为本发明组合物检测口腔拭子野生纯合子样本的结果;
图5为本发明组合物检测口腔拭子突变纯合子样本的结果;
图6为本发明组合物检测口腔拭子双杂合子样本的结果;
图7为普通核酸释放剂检测口腔拭子双杂合子样本的结果;
图8为本发明改进的核酸释放剂检测口腔拭子双杂合子样本的结果;
图9为对比引物和探针检测口腔拭子双杂合子样本的结果;
图10为对比引物和探针检测外周全血双杂合子样本的结果;
图11为对比引物和探针检测口腔拭子野生纯合子样本的结果;
图12为对比引物和探针检测外周全血野生纯合子样本的结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
实施例1、本发明所使用的引物及探针
针对源于ALDH2基因12号外显子rs671(G1510A)和ADH1B基因3号外显子rs1229984(A143G)前后150bp作为靶区域,确定ALDH2基因引物和探针的序列如下:
ALDH2-F:5'-AGTCACCCTTTGGTGGCTACAAGAT-3'(SEQ ID NO:1);
ALDH2-R:5'-GCTCC GAGCCACCAGCAGA-3'(SEQ ID NO:2);
ALDH2-1510G-P:5'-AGTTTTCACTTCAGT GTAT-3'(SEQ ID NO:3);
ALDH2-1510A-P:5'-CAGTTTTCACTTTAGTGTAT-3'(SEQ ID NO:4);
确定ADH1B基因引物和探针的序列如下:
ADH1B-F:5'-CAGGAATTTGGGTATGTTAAATTCATC-3'(SEQ ID NO:5);
ADH1B-R:5'-ACCAG GTTGCCACTAACCACGT-3'(SEQ ID NO:6);
ADH1B-143A-P:5'-CGTGGTCATCTGTGT GACA-3'(SEQ ID NO:7);
ADH1B-143G-P:5'-TGGTCATCTGTGCGACAG-3'(SEQ ID NO:8)。
其中,ALDH2-1510G-P的荧光报告基团为FAM;ALDH2-1510A-P的荧光报告基团为CY5;ADH1B-143A-P的荧光报告基团为ROX;ADH1B-143G-P的荧光报告基团为HEX,探针的3'端还连有MGB。
实施例2、检测乙醇代谢能力的方法
1试剂准备:
根据待测样本、ALDH2/ADH1B阴性对照、ALDH2/ADH1B阳性对照的数量,按比例(反应液16~20μL/人份+酶混合液1~2μL/人份)取相应量的PCR反应液和酶混合液,充分混匀成PCR-mix,瞬时离心后备用。
PCR反应液为10×PCR反应缓冲液5μL,2.5mmol/L脱氧核糖核苷三磷酸,0.2μmol/L用于靶多核苷酸扩增的两组上下游引物、0.2μmol/L用于两个多态性位点检测的探针,所述10×PCR反应缓冲液包括pH 7.5的200mmol/L三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液、30mmol/L氯化镁溶液、500mmol/L氯化钾溶液、0.2%(体积/体积)曲拉通溶液和10%(体积/体积)甲酰胺溶液。
2样本处理
(1)样本采集
a、指尖采血:先用酒精棉球在无名指内侧消毒,然后用一次性采血针穿刺,让血液自然流出,收集血液至抗凝管,总量约0.2~0.3毫升。采血结束用干棉球压住穿刺部位2~3分钟。
b、口腔拭子:采样前用清水漱口两次去除口腔异物,用拭子采样头擦拭两侧口腔壁10次左右,将采样头折断放入保存管,拧紧管盖即完成一次采样。注意在取样前30分钟不要吃食、吸烟、饮酒等;
(2)每个PCR反应管中加入核酸释放试剂3μL(建议深吸浅打,避免出现气泡),并依次加入待测样本、阴性对照、阳性对照各3μL,吸打3-5次混匀;所述核酸释放试剂包括莎梵婷(surfactin)质量/体积比为0.25mmol/L、氯化钾质量/体积比为150mmol/L、氯化锂质量/体积比为125mmol/L、十二烷基硫酸三乙醇胺质量/体积比为0.5%、乙基苯基聚乙二醇(NP-40)体积/体积比为0.5%、十二烷基磺酸钠质量/体积比为1%、乙醇体积/体积比为0.5%。
(3)间隔5分钟以上,取6μL样本混合液至PCR反应管中,各管加入19μL PCR-mix,吸打混匀2-3次,盖上管盖,2000rpm离心30秒。
3荧光PCR反应与结果分析
(1)将PCR反应管放入扩增仪样本槽,按对应顺序设置待测样本名称。
(2)荧光检测通道选择:选择FAM通道(Reportere:FAM,Quencher:None)检测ALDH21510G;选择CY5通道(Reportere:CY5,Quencher:None)检测ALDH2 1510A;选择ROX通道(Reportere:ROX,Quencher:None)检测ADH1B143A;选择HEX通道(Reportere:HEX,Quencher:None)检测ADH1B 143G;
(3)荧光定量PCR反应条件为:
Figure BDA0002257759210000081
Figure BDA0002257759210000091
(4)结果分析
反应结束后,仪器自动保存结果,可以利用仪器自带的软件进行自动分析(也可以手动调节基线的开始值、结束值以及阈值线值进行分析),然后记录样本Ct值和分型结果。扩增曲线与阈值线的交点,称为Ct(即cycle threshold,指PCR反应管内的荧光信号达到设定的阈值时所经历的循环数值);仪器软件可根据各样本Ct值自动判读分型结果。当ALDH2G1510A位点检测通道(FAM和CY5通道)或ADH1B A143G位点检测通道(ROX和HEX通道)的样本扩增曲线呈明显的S型、且满足Ct≤27,可以判为相应SNP类型阳性;如果样本扩增曲线平直,无Ct值显示,可以判为相应SNP类型的阴性。
获取外周血和口腔拭子野生纯合子、突变纯合子和双杂合子样本,按照上述方法进行检测,检测结果分别如图1-6所示。
实施例3、检测结果与二代测序结果对比测试
按照本发明提供的实验方案测试检测结果未知的27例外周血样本和23例口腔拭子样本,并与二代测序测试结果进行对比,结果如下:
Figure BDA0002257759210000092
Figure BDA0002257759210000101
Figure BDA0002257759210000111
结论:本发明测试外周血及口腔拭子样本各种基因型均能准确检出,ALDH2基因12号外显子rs671(G1510A)和ADH1B基因3号外显子rs1229984(A143G)测序结果与人ALDH2基因与ADH1B基因多态性核酸检测试剂盒在快速荧光定量PCR仪器的检测结果完全一致。
对比例1、普通核酸释放试剂和改进的核酸释放试剂的结果
配制普通的核酸释放剂(Tris-HCl 10nM、EDTA0.1mM、SDS 0.3%、NaN30.05%、蛋白酶K 0.25μg/μL),以及用本申请的改进的核酸释放试剂按照实施例2所述的实验方法测试rs671(G1510A)rs1229984(A143G)双杂合的口腔拭子样本,结果显示普通核酸释放剂不能准确检测出双杂合样本,而本申请改进的核酸释放试剂能对双杂合样本两个位点的SNP类型进行准确分型。两种核酸释放剂的对比测试结果如图7-8所示。
对比例2、对比引物和探针的检测结果
在引物和探针设计过程中,发明人还设计了其余的引物和探针同样用于检测乙醇代谢能力。具体如以下序列所示:
ALDH2-F2:5'-CAGCAGACCCTCAAGCCCTAACA-3'(SEQ ID NO:13);
ALDH2-R2:5'-GGAGCCCAGTCACCCTTTGGT-3'(SEQ ID NO:14);
ALD-1510G-P2:5'-CAGTTTTCACTTCAGTGTA-3'(SEQ ID NO:15);
ALD-1510A-P2:5'-CACAGTTTTCACTTTAGTGT-3'(SEQ ID NO:16);
ADH1B-F2:5'-CCTATTCTGTAGATGGTGGCTGTA-3'(SEQ ID NO:17);
ADH1B-R2:5'-CACCAGGTTGCCACTAACCA-3'(SEQ ID NO:18);
ADH1B-143A-P2:5'-CAGGAATCTGTCACACAGA-3'(SEQ ID NO:19);
ADH1B-143G-P2:5'-CAGGAATCTGTCGCACAGA-3'(SEQ ID NO:20)。
将该引物和探针按照如实施例2所述的方法对口腔拭子双杂合子、外周全血双杂合子、口腔拭子野生纯合子以及外周全血野生纯合子样本进行检测,检测结果如图9-12所示,从图中可以看出该引物和探针不能对SNP类型进行准确分析。
序列表
<110> 圣湘生物科技股份有限公司
<120> 检测人乙醇代谢基因多态性的组合物、试剂盒及方法
<160> 20
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gagaaggggt gactacagtc aaaccaggta caggattcac 280
<210> 12
<211> 280
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 12
ggaatagtag ggattagtag caaaaccctc aaatacattt tagaaacaca atttcaggaa 60
tttgggtatg ttaaattcat ctagttacaa tcttttctga atctgaacag cttctcttta 120
ttctgtagat ggtggctgta ggaatctgtc gcacagatga ccacgtggtt agtggcaacc 180
tggtgacccc ccttcctgtg attttaggcc atgaggcagc cggcatcgtg gagagtgttg 240
gagaaggggt gactacagtc aaaccaggta caggattcac 280
<210> 13
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 13
cagcagaccc tcaagcccta aca 23
<210> 14
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 14
ggagcccagt caccctttgg t 21
<210> 15
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 15
cagttttcac ttcagtgta 19
<210> 16
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 16
cacagttttc actttagtgt 20
<210> 17
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 17
cctattctgt agatggtggc tgta 24
<210> 18
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 18
caccaggttg ccactaacca 20
<210> 19
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 19
caggaatctg tcacacaga 19
<210> 20
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 20
caggaatctg tcgcacaga 19

Claims (10)

1.一种组合物,所述组合物包括:
如SEQ ID NO:1所示的ALDH2基因上游引物、如SEQ ID NO:2所示的ALDH2基因下游引物和如SEQ ID NO:3和4所示的ALDH2基因的探针;
如SEQ ID NO:5所示的ADH1B基因上游引物、如SEQ ID NO:6所示的ADH1B基因下游引物和如SEQ ID NO:7和8所示的ADH1B基因的探针;
其中,4种探针的荧光报告基团互不相同。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,如SEQ ID NO:3所示的ALDH2基因的探针的荧光报告基团为FAM;如SEQ ID NO:4所示的ALDH2基因的探针的荧光报告基团为CY5;如SEQ IDNO:7所示的ADH1B基因的探针的荧光报告基团为ROX;如SEQ ID NO:8所示的ADH1B基因的探针的荧光报告基团为HEX。
3.权利要求1或2所述的组合物在制备检测乙醇代谢能力的试剂盒中的用途。
4.一种用于检测乙醇代谢能力试剂盒,所述试剂盒包括权利要求1或2所述的组合物。
5.根据权利要求4所述的试剂盒,其中,所述试剂盒还包括核酸释放试剂、dNTP、DNA聚合酶、PCR缓冲液中的至少一种;优选的,dNTP为2~3mmol/L、PCR缓冲液为3~7μL、DNA聚合酶为5U/μL~15U/μL。
6.根据权利要求5所述的试剂盒,其中,所述核酸释放试剂包括0.01~0.5mmol/L的莎梵婷(surfactin)、100~200mmol/L的氯化钾、50~200mmol/L的氯化锂、质量/体积比为0.1%~1%的十二烷基硫酸三乙醇胺、体积/体积比为0.1%~1%的乙基苯基聚乙二醇(NP-40)、质量/体积比为0.01%~2%的十二烷基磺酸钠和体积/体积比为0.05%~1%的乙醇。
7.一种用于检测乙醇代谢能力的方法,所述方法包括以下步骤:
1)释放待测样本的核酸;优选地,所述样本为全血或者口腔拭子;
2)使用如权利要求1或2所述的组合物或权利要求4~6中任一项所述的试剂盒对步骤1)获得的核酸进行荧光定量PCR;
3)获得并分析结果。
8.如权利要求7所述的方法,通过判断扩增曲线和CT值来分析结果。
9.如权利要求7所述的方法,其中,使用核酸释放试剂与所述样本接触实现步骤1),所述核酸释放剂包括0.01~0.5mmol/L的莎梵婷(surfactin)、100~200mmol/L的氯化钾、50~200mmol/L的氯化锂、质量/体积比为0.1%~1%的十二烷基硫酸三乙醇胺、体积/体积比为0.1%~1%的乙基苯基聚乙二醇(NP-40)、质量/体积比为0.01%~2%的十二烷基磺酸钠和体积/体积比为0.05%~1%的乙醇。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的方法,其中,所述荧光定量PCR的反应条件为:
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