CN111349698A - 与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其应用 - Google Patents

与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其应用 Download PDF

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CN111349698A CN202010229994.XA CN202010229994A CN111349698A CN 111349698 A CN111349698 A CN 111349698A CN 202010229994 A CN202010229994 A CN 202010229994A CN 111349698 A CN111349698 A CN 111349698A
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    • C12Q2600/158Expression markers
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Abstract

本发明公开了与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其应用。与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物或其组合,包括下列核酸中的任意一种或多种:hsa_circ_0020840、hsa_circ_0021531、hsa_circ_0021530、LOC105377641。本发明发现血清中的外泌体内的特定核酸在中枢感染患者与正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者中均具有显著的差异。发明人通过高通量测序和定量PCR技术在近200例患者中分析发现血清中的外泌体内的核酸可以有效的将中枢感染患者从正常人和疑似脑部疾病患者中区分开。

Description

与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其 应用
技术领域
本发明属于医学诊断领域,涉及与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其应用。
背景技术
外泌体是细胞内的多囊泡体与细胞质膜融合后主动分泌到细胞外的一种生物活性小囊泡。外泌体由脂质双分层构成,内含有脂质、蛋白质、RNA等物质,可通过与靶细胞受体结合,水平转移内容物而发挥生物学作用,是一种重要的细胞一细胞交流通讯途径。作为一种细胞间交流的载体,外泌体在中枢神经系统感染的发生、炎症反应及损伤修复中起着重要的调控作用。研究显示外泌体不仅含有来源细胞的内容物,还能体现来源细胞的生理病理状态。在大多数体液如外周血、尿液、脑脊液等体液中可检测到。因而利用其作为生物标志物不仅来源易得、检测方便、伤害较小。目前,外泌体核酸已成为转化医学的研究热点,其具有创伤小、稳定性高、特异性和灵敏性好、易于检测等优势,是对传统生物标志物的重要补充,是完全符合精准医学的新型医疗模式要求的新一代疾病标志物和指纹图谱,将为疾病的早期诊断提供一种新的非损伤性的方法,为疾病的预后判断、分子分型、疗效评估、复发预测、药效评价、个体化治疗提供新的判断依据,从而改善目前疾病筛查和检测的精度和准确性,开创疾病防治的新局面,具有巨大的临床应用价值和社会经济效益。基于此,将血清中脑部细胞来源的外泌体中核酸应用于中枢神经系统感染性疾病的早期诊断和精确医疗,将有望突破中枢神经系统感染性疾病诊断难的临床困境,将为医生快速掌握患者病情、及时采取个性化的防治方案提供支持。但是目前尚未见报道到底哪些血清中的外泌体内RNA能够用于区分中枢感染与正常人/非脑部感染引起的脑部其它疾病。
发明内容
本发明的目的是提供与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物或其组合。
本发明的另一目的是提供所述标志物或其组合的应用。
本发明的又一目的是提供检测所述标志物或其组合的试剂及其应用。
本发明的目的可通过以下技术方案实现:
与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物或其组合,包括下列核酸中的任意一种或多种:
hsa_circ_0020840、hsa_circ_0021531、hsa_circ_0021530、LOC105377641。
本发明所述的外泌体内核酸标志物或其组合,优选包括下列核酸中的任意一种或多种:
hsa_circ_0020840、hsa_circ_0021531、LOC105377641。
本发明中所述的外泌体提取自血清。
检测本发明所述的外泌体内核酸标志物或其组合的检测试剂。
所述的检测试剂优选为检测本发明所述的与中枢神经系统感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合的引物、探针或芯片。
所述的检测试剂进一步优选为检测所述的与中枢神经系统感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合的引物,各引物序列如下所示:
Figure RE-GDA0002489639440000021
本发明所述的与中枢感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合作为检测靶点在制备中枢神经系统感染疾病诊断试剂中的应用。
本发明所述的检测试剂在制备中枢神经系统感染疾病诊断试剂中的应用。
hsa_circ_0020840和/或LOC105377641作为检测靶点在制备区分病毒和细菌引起的中枢神经系统感染疾病的试剂中的应用。
检测hsa_circ_0020840和/或LOC105377641的试剂在制备区分病毒和细菌引起的中枢神经系统感染疾病的试剂中的应用。
一种中枢神经系统感染疾病诊断试剂,包含本发明所述的所述的外泌体内核酸标志物或其组合的检测试剂。
本发明中所述的中枢神经系统感染疾病为由病毒或细菌引起的中枢神经系统感染所致疾病。
有益效果:
本发明以精准医疗的新型医学概念与医疗模式为指引,在长期的基础研究和临床实践中发现血清中的外泌体内的特定4种核酸中的任意一个或其组合在中枢感染患者与正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者中均具有显著的差异。发明人通过高通量测序和定量PCR技术在近200例患者中分析发现血清中的外泌体内的4种核酸可以有效的将中枢感染患者从正常人和疑似脑部疾病患者中区分开。总体来说,这4个优选的RNA片段均可作为检测标志物应用于各类型中枢感染的诊断。
附图说明
图1.外泌体RNA高通量测序聚类图。纵坐标为样本类型,2例病毒引起的中枢感染患者(V1,V2), 2例细菌引起的中枢感染患者(B1,B2),2例正常人(N1,N2),10例非脑部感染引起的脑部其它疾病患者(OTVB)等比例混合在一起的血清;横坐标为高通量测序测到的RNA片段。相应的颜色代表了基因在样品中的表达量的高低,红色代表基因在样品中高表达,绿色代表基因在样品中低表达。由绿色到红色表示RNA含量从低到高。
图2.定量PCR检测正常人(N)、非脑部感染引起的脑部其它疾病患者(OTAB),病毒(V)或者细菌(B)引起的中枢感染患者每1ml血内外泌体hsa_circ_0020840,hsa_circ_0021531, hsa_circ_0021530和LOC105377641
具体实施方式
实施例1外泌体内核酸片段在中枢感染患者(病毒引起的中枢感染,细菌引起的中枢感染)、正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者中的差异
收集2例病毒引起的中枢感染患者,2例细菌引起的中枢感染患者,2例正常人,10例非脑部感染引起的脑部其它疾病患者(等比例混合在一起)血清,各10ml,分离外泌体核酸后进行高通量测序。
第一步;外泌体核酸分离方法:
1)来自每个检测对象的10ml血清,在转速1000g、室温的条件下离心30分钟,去除沉淀保留上清;
2)将上一步获得的上清在转速3000g、室温的条件下离心30分钟,去除沉淀保留上清;
3)将上一步获得的上清在转速10000g、室温的条件下离心30分钟,去除沉淀保留上清;
4)将上一步获得的上清在转速110 000g、室温的条件下离心70分钟,去除上清保留沉淀;
5)向上一步获得的沉淀中加入等体积的Trizol(Thermal),剧烈震荡混匀,室温静置5分钟;
6)向第三步中的溶液中加入上清体积1/5的氯仿,剧烈震荡,室温静置5分钟,在转速10000g、室温条件下离心20分钟,结束后可看到溶液分为三层:下层为有机溶剂,中层为蛋白质,上层为水溶物质。将上层水溶物质层转移到新的离心管中;
7)向上一步获得的水溶物质中加入等体积的异丙醇,-20℃静置1小时,在转速10000g、4℃条件下离心20分钟,弃上清;
8)向沉淀中加入1ml 75%乙醇,洗涤管底及管壁沉淀,在转速10000g、4℃条件下离心20 分钟,弃上清;
9)在通风橱中室温晾干第六步中的沉淀,加入20ul DEPC处理过的水溶解沉淀,-80℃保存;第二步:利用高通量测序(华大基因),对从2例病毒引起的中枢感染患者,2例细菌引起的中枢感染患者,2例正常人,10例非脑部感染引起的脑部其它疾病患者等比例混合在一起的血清利用第一步提供的方法从10ml血清中分离的外泌体RNA进行高通量测序。对高通量测序获得的111 721条RNA序列进行聚类分析,聚类分析结果如图1所示。图中每一行均为一个特定的核酸片段,每一列为一个检测对象,格子的颜色如左侧图例所示表示该检测对象某个特定核酸片段的含量。根据聚类分析结果,可以明显看出无论是病毒(V1,V2)引起的中枢感染还是细菌(B1,B2)引起的中枢感染都与正常人(N1,N2)和非脑部感染引起的脑部其它疾病(OTVB)有着显著的区别。
我们以寻找在非中枢感染的检测对象中含量尽可能低(接近绿色),而在中枢感染组(包括病毒引起的和细菌引起的中枢感染)的检测对象中含量尽可能高(接近红色)的RNA片段为潜在的生物标志物。如图1中红框所示的上部GroupA中的基因多数只在中枢感染患者血清外泌体中出现或者高表达,而在正常人/非脑部感染引起的脑部其它疾病患者外泌体中不存在或者含量极低(附件1)。这些基因可以作为潜在生物标志物区分中枢感染与正常人/非脑部感染引起的脑部其它疾病。按照上述的选取标准,我们进一步优选了4个核酸作为进一步研究和验证的对象。高通量测序测得的含量如表格1所示,这些RNA片段的序列如附件2所示。
表1.外泌体核酸高通量测序平均reads(部分)
核酸片段 B1 B2 V1 V2 N1 N2 OTAB
hsa_circ_0020840 115.888 189.753 0 0 0 0 0
hsa_circ_0021531 49.943 154.233 204.754 230.99 0 0 0
hsa_circ_0021530 29.093 156.102 111.863 124.86 0 0 0
LOC105377641 1.81 48.08 173.2 498.29 0 0 0
hsa_circ_0020840基因的cDNA序列如SEQ ID NO.1所示,hsa_circ_0021531基因的cDNA序列如SEQ ID NO.2所示,hsa_circ_0021530基因的cDNA序列如SEQ ID NO.3所示,LOC105377641 基因的cDNA序列如SEQ ID NO.4所示。
实施例2外泌体中4个RNA片段在中枢感染检测中的应用
为了进一步验证由高通量测序结果分析中优选的这4条RNA在中枢感染诊断中的应用,我们分别以这4个RNA片段为目标,各自优选了其中一段为目标设计了4对用于qRT-PCR的引物,引物序列如表2所示:
表2
Figure RE-GDA0002489639440000051
我们进一步收集了48例病毒引起的中枢感染患者,52例细菌引起的中枢感染患者,32 例正常人,43例非脑部感染引起的脑部其它疾病患者血清10ml。
使用实施例1中相同的方法分离外泌体中RNA之后,分别对4个检测对象RNA进行了qRT -PCR,并且用得到的CT值结合标准曲线推算出实际的RNA含量。
结果如图2所示。由测定结果,可以看出这4种RNA能够有效区分中枢感染患者和正常人以及非脑部感染引起的脑部其它疾病患者。尤其值得注意的是这4种RNA只在中枢感染(包括病毒和细菌引起的中枢感染)患者血浆外泌体内发现,而在正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者血浆外泌体中没有检测到。进一步的研究提示,这四种RNA是中枢感染状态下脑部细胞产生并释放的特异性RNA,在中枢感染过程中发挥了重要的作用。此外,我们还发现 hsa_circ_0020840与LOC105377641还能够将病毒引起的中枢感染和细菌引起的中枢感染区分开,具体来说hsa_circ_0020840只在细菌引起的中枢感染患者血浆外泌体中被检测到,而在病毒引起的中枢感染患者血浆外泌体,以及正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者血浆外泌体中没有检测到;而LOC105377641只在病毒引起的中枢感染患者血浆外泌体中被检测到,而在细菌引起的中枢感染患者血浆外泌体,以及正常人和非脑部感染引起的脑部其它疾病患者血浆外泌体中没有检测到。我们进一步的研究发现hsa_circ_0020840和LOC105377641是脑部细胞在细菌和病毒感染过程中分别产生的特异性的RNA分子,hsa_circ_0020840和 LOC105377641分别在细菌和病毒感染过程中发挥重要的作用。
总体来说,这4个优选的RNA片段均可作为检测标志物应用于各类型中枢感染的诊断。
序列表
<110> 镇江维思生物科技有限责任公司
<120> 与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物及其应用
<160> 12
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 290
<212> DNA
<213> 人类( Homo sapiens)
<400> 1
tcacaggtgc ccaggccgga gtgcagtggc gtgatctcgg ctcgctacaa ccaccacctc 60
ctagcagcct gccttggcct tccaaagtgc tgagattgca gcctctgccc agccgccacc 120
ccgtctggga agtgaggagc gtctctgcct ggccgcccat cgtctgggat gtgaggagcc 180
cctccgccca gcagccgccc cgtctgagaa gtgaggagcc cctcagcccg gcagccaccc 240
catctgagaa gtgaggagcc cctccacctg gcagccaccc cgtctgggag 290
<210> 2
<211> 251
<212> DNA
<213> 人类( Homo sapiens)
<400> 2
gctgactctc ttttcagact cagcccacct gcacccaggt gattaaaagc tttattgctc 60
acacaaagcc tgtttggtgg tctcttcaca cggacacaca tgaaatttgg tgccgtgact 120
cggatcgggg gtcctccctt gggagatcaa tcccctgtcc tcctgttctt tgctccgtga 180
gaaagatcca cctacgacct caggtcctca gaccgaccag cccaacgaac atctcaccaa 240
ttttaaatca g 251
<210> 3
<211> 403
<212> DNA
<213> 人类( Homo sapiens)
<400> 3
gctgactctc ttttcagact cagcccacct gcacccaggt gattaaaagc tttattgctc 60
acacaaagcc tgtttggtgg tctcttcaca cggacacaca tgaaatttgg tgccgtgact 120
cggatcgggg gtcctccctt gggagatcaa tcccctgtcc tcctgttctt tgctccgtga 180
gaaagatcca cctacgacct caggtcctca gaccgaccag cccaacgaac atctcaccaa 240
ttttaaatca ggacctacca gtctgccctg ctcatacttg atctggatga gactgatacc 300
ctgcgagacg caacagaatc agctcctggg attgtgttag cagaatgacg ggagtgtgag 360
atccaccaca tggcgaggca ccccaggaac ctgttttctt ctt 403
<210> 4
<211> 3750
<212> DNA
<213> 人类( Homo sapiens)
<400> 4
tttctctttt agcaccaact agaattctgc cacatccaga cttctagtct gacatcagat 60
gtaaaaagat gctgaataat gtaatgacta gtgaggcttt ccattgcggt ggtccccgct 120
tattcacagg gaatacattc caagactccc aatggatgca tgtaactgaa gattctctgc 180
gaaagactac gtagacatca tatcaactgt gaataatgac tattttgttt tatcatatcc 240
catctatact cttcaacttc cttctattgt attggttaaa acctccagta caagattaaa 300
tacaaaagtt gatggtaatc tgcatctcat taattggacc ataagaccaa gcagccacac 360
ctcagtttta tccgggtaca aaatctggca gctccactgg gacagagctg ccctcagcag 420
ctagaggctt gtgacctgac ggtctttagg agactcccag cagctgctag gtacagtttg 480
tcctgaggac gcttctgaga actttccctg ggcaaaagga ccacccatcc ccttgctact 540
ggggtagaac aggggctagg acactgaagg ggagcattgt gaactctgaa gaactgtgcc 600
acacattcca gcccggtgat caagtgctat taaaagaatg gaaagaaaca gaccctgctt 660
cccagctgca ggagaaatac aaagggccct atgatgtgct gctaagcacc agttcagcac 720
tgaaactggt ggacatcaag ccatggatcc actacacacg attgaaaaag ttcctgcaag 780
aagaaacatc cacgacagag gacaccaagg ccaccgaatg ggagatggaa cccctggaag 840
gcctaagatt tctgttcaac aaatgacaag attttccctt ataatatttt tcctttctgc 900
tccttttgtt gttaatgcct ctacctctaa cgttttccta caatgggcac acagttatgc 960
agatggctta caacaaggag acccttgctg ggtctgtggt tcgttacccg tcactaacac 1020
catggagcta ccttggtggg tctccccgct acaagggaaa gactgggttt tttttcaaag 1080
ctttataggg gatcttaaac aatggacagg ggcacagatg actggggtaa ctagaaaaaa 1140
catttcagaa tggcctataa ataaaacttt aaatgagcca gggcatgata aaccattctc 1200
agtaaatgag acaagggata aagtaatagc ctttgccatc cccttgttgg ataccaaggt 1260
gtttgtccag acttccagac ctcagaacac tcaatataga aatgggtttc tccagatatg 1320
ggacgggttc atttggctga cagccactaa gggacactta agccagatag ctcccttatg 1380
ctgggagcaa agaaatcact cccttgataa ctggccaaac acaactcgtg ttatgggatg 1440
gattccacct ggacagtgcc gacatactat actgttacaa cagagggacc tatttgccac 1500
agactggtct cagcaacctg gcttgaattg gtatgctccc aacggaaccc agtggctctg 1560
cagcccaaac ttatggcctt ggcttccctc aggttggtta ggatgctgca ctctaggtat 1620
tccctgggca caaggacgct gggtaaaaac catggaagtc tatccttatc ttccacatgt 1680
ggttaaccaa gggactaggg ccattgttca caggaatgat cacctaccca caatctttat 1740
gccctcagta ggtttaggaa ctgtaataca gcacatagag gctctagcca attttaccca 1800
acgggcccta aatgacagcc tccaaagtat ttctctcatg aatgctgaag tgtattatat 1860
gcacgaggac atcttacaaa accgaatggc cctagatatt ttaactgcgg ctgaaggagg 1920
aacctgtgcc ctcatcaaaa ctgaatgttg tgtgtatatt cccaataact ctagaaacat 1980
ttccttggcc ttagaggata catgtcggca aatccaagtc atctccagct ctgcactgtc 2040
actccatgac tggatagcat ctcagtttag tggaagacct tcctggtggc agaaaatcct 2100
cattgtcctt gccaccctct ggagcgtagg catagcactg tgttgtggac tgtatttttg 2160
tcgcatgttt tcccaacaca ttccccaaac tcattcgatt atatttcaac aggaacttcc 2220
cttgagcccc ccaagtcagg agcattacca gagccaaaga gacatcttcc actctaacgc 2280
cccctgacaa cgaccctatt cagcaggaag tagccagaga gactacgtag cccatttctc 2340
tttagtctgc tatgttatag tttacacttt tgtactaatc tttaatgaat taatcttaaa 2400
aaaagtaact gacatgatag gaatcatgca caaattgtgg ggactgtggc aggccaggtc 2460
tccgttagca accagaacag tcagtttcca ctaaccctct actgtaattc tgatgaatgt 2520
gtaaattaaa cattagtagt tggagaaact ggtgccttaa tacaagggct gaaatgtgaa 2580
gacaaaccca ttaagacccc acctgggttt tctcagacct taaaccctga taaaataatg 2640
aaggcatttt tacacacacc ttgtacaagg gcccacttaa gattaagtaa tctttccaag 2700
gttctaaaga aactttccag accccagacc ctagttaaag attagattga gtgaaacacc 2760
cctaatggca ggtgcacacc acatgtaggc atatagcttg aatgtatata aggcctgaag 2820
aaaaacttgt aattttgagt ggtctggtga acttccctga ccttctccct gtggccggtt 2880
acagaagtaa accctcttct ttaccagtct gtccacatct cattaattag accatgagac 2940
caagcagcca gacccgtttt gtccaggtac aggtggagca gttggaacat acacatttat 3000
caattaagtt caccatcctg tatagacatg attcgtggtg tcccaaaaca attatgatag 3060
taacatgaaa gatcactgat tacagatcat cataataggt gtaacaataa tgaaagcttg 3120
gaatattgca ggaagcacca aaacatgaca gagacaggaa gtgagcacat gctgttagaa 3180
aaatggtgct gaatgcaggt tgccacaaac ctcccttttt tttttttaaa tgcagtgtct 3240
gtgaaatgca atatagcaaa gtgcaataaa aaaggcatgc ctgcatatat cctcttcttc 3300
atatgtaaca agataatata caaacttcac tgtccctttt ttacttactg gcagagactg 3360
ctggttatta ccagtatcta ttctctactt cttccttcat aataaagcct cagacttaca 3420
gcagagtata tggctgccca gaataaagaa tatatttcat agtttgtgtg gcaggaacac 3480
ttggtcctgt gactaaattc tggccaatga gatgtaaaca ccagtacaat gtggctgctg 3540
gtacacgttc ttttcttctt cttttgctgt catcctcatg cctgggatgc agatattatt 3600
tctgaagttc tattccctat ctttgcctat gaagacaagg gccacatcac agggaagata 3660
gagcactgac ctaggtgggt ctcaggccct caagagcttc atggagcaga gctgctacac 3720
taactcccta catccacagt tataaacaag 3750
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
cgtctgggag tcacaggtgc 20
<210> 6
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
gacgctcctc acttcccaga 20
<210> 7
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
ttttaaatca ggctgactct ct 22
<210> 8
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
gggatgatct cccaagggag ga 22
<210> 9
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
tcttgctgac tctcttttca gact 24
<210> 10
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 10
cgtgtgaaga gaccaccaaa 20
<210> 11
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 11
agcaccaact agaattctgc ca 22
<210> 12
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 12
tgtgaataag cggggaccac 20

Claims (10)

1.与中枢神经系统感染疾病相关的外泌体内核酸标志物或其组合,其特征在于包括下列核酸中的任意一种或多种:
hsa_circ_0020840、hsa_circ_0021531、hsa_circ_0021530、LOC105377641。
2.根据权利要求1所述的外泌体内核酸标志物或其组合,其特征在于包括下列核酸中的任意一种或多种:
hsa_circ_0020840、hsa_circ_0021531、LOC105377641。
3.检测权利要求1或2所述的外泌体内核酸标志物或其组合的检测试剂。
4.根据权利要求3所述的检测试剂,其特征在于所述的检测试剂为检测权利要求1或2所述的与中枢感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合的引物、探针或芯片。
5.根据权利要求3所述的检测试剂,其特征在于所述的检测试剂为检测权利要求1或2所述的与中枢感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合的引物,各引物序列如下所示:
Figure FDA0002428997280000011
6.权利要求1或2所述的与中枢感染相关的外泌体内核酸标志物或其组合作为检测靶点在制备中枢神经系统感染疾病诊断试剂中的应用。
7.权利要求3所述的检测试剂在制备中枢神经系统感染疾病诊断试剂中的应用。
8.hsa_circ_0020840和/或LOC105377641作为检测靶点在制备区分病毒和细菌引起的中枢神经系统感染疾病的试剂中的应用。
9.检测hsa_circ_0020840和/或LOC105377641的试剂在制备区分病毒引起的中枢感染和细菌引起的中枢感染的试剂中的应用。
10.一种中枢神经系统感染疾病诊断试剂,其特征在于包含权利要求3所述的检测试剂。
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