CN111455105A - 预测rna病毒感染重症的基因芯片及其使用方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了预测RNA病毒感染重症的基因芯片，包括捕获下述基因的探针：ACE、ANGPT2、ASRD、CD55、FAAH、GLDC、IFITM3、IL1A、IL1B、IL1RN、IL6、IL10、IL17、IL28B、IRAK3、LGALS1、LRRC16A、MBL‑2、NAMPT、NFE2L2、PI3、POPDC3、PPFIA1、SP‑A2、SP‑B、ST3GAL1、TLR1、TLR3、TMPRSS2、TNFA、VEGF、XKR3、ACYP2、BCL2L1、CTC1、CXCR4、NFY1、OBFC1、PXR、RTEL1、TERC、TERT、ZNF208、ZNF311和ZNF676。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域，具体涉及预测RNA病毒感染重症的基因芯片及其使用方法与应用。
背景技术
RNA病毒是病毒的一种，它们的遗传物质是核糖核酸(RNA ribonucleic acid)。通常其核酸是单链的(ssRNA single-stranded RNA),也有双链的(dsRNA double-strandedRNA)。单链RNA病毒根据他们的翻译意义可分为正译、负译和双译的RNA病毒，正译的RNA病毒与mRNA相似，可以直接被核糖体翻译出蛋白质；负译RNA病毒则需要RNA聚合酶的作用，以自身为模板合成与自身互补的正译RNA，之后再以此RNA作为mRNA翻译蛋白质。
植物病毒，除少数例外(如花椰菜花叶病毒Caulif-lower mosaic virus)，几乎都是RNA病毒。RNA病毒有自我复制和逆转录两种复制方式，病毒RNA的复制过程中，其错误修复机制的酶的活性很低，几乎是没有的，所以其变异很快。而疫苗是要根据病毒的固定基因或蛋白进行开发制作的，所以RNA病毒的疫苗较难开发。与DNA病毒相比，RNA病毒更加容易导致疾病，对宿主更加致命，更容易突变，因此种类更多，更难研制有效疫苗，难以预防。RNA病毒的抵抗力普遍比DNA病毒弱，治愈也更容易。但也有例外，例如双链RNA病毒的抵抗力就很强，逆转录病毒的治愈就极其困难。
常见的RNA病毒有：艾滋病病毒(为逆转录病毒)、丙型肝炎病毒、乙型脑炎病毒、全部流感病毒、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、登革热病毒、轮状病毒、烟草花叶病毒，SARS病毒、MERS病毒、埃博拉病毒(Ebola virus)、马尔堡病毒、一小部分噬菌体(大部分噬菌体都是DNA病毒)和新型冠状病毒(2019-nCoV)等。
自新冠病毒COVID-19爆发以来，截止2020年4月3日，其已造成全球范围内超过100万人确认感染，其中约五万余人死亡，并有继续扩大感染范围和不可抑制的态势,已被宣布为全球大流行(WHO报告，2020-3-16)。
虽然目前新冠病毒COVID-19造成的全球死亡率高于5.0％，而且绝大多数为老年且有长期慢性基础疾病的病人，但死者中也不乏中青年甚至青少年身体基本健康的感染者。绝大部分中青年感染者都属轻症甚至无症，但是，也会有少数中青年患者忽然转为重症、危重症，而危重症的死亡率为60-70％。
同样，据中国国家疾控中心报告，中国每年约有8万人死于流感。虽然如同新冠病毒，流感病毒的死亡也大多集中于年老及有基础病的患者，但仍有小部分中青年患者会出现呼吸窘迫及炎症风暴而不治。
另一个高危人群是医护工作者，他们长期暴露在有大量病菌的环境中，在这次新冠病毒COVID-19疫情中，武汉前线医护人员已有三千多人感染新冠病毒，其中一些身体健康的中青年医护人员也不幸离世。
之所以新冠病毒COVID-19等RNA病毒的死亡率如此之高，是因为到目前为止，没有任何技术和生物标志物能准确预测病毒感染后是转入重症的高危人群。如果能够从确诊的人群中快速而又准确的找出易转入重症的高危人群，则会大大的降低RNA病毒造成的死亡率。
目前对于病毒感染后易转入重症的高危人群是通过下述的方法确定的：
第一种方法：通过关注重点人群的方法确定：
重点关注人群：1.年龄≥60岁、存在基础疾病：高血压、糖尿病、心病、慢性阻塞性肺病、间质性肺疾病、风湿免疫病系统疾病等；2.肿瘤放化疗、免疫抑制治疗、器官移植后、血液净化等作为独立风险因素；3、孕妇与产妇。
但是第一种方法存在如下的缺点：
1、仅凭年龄、基础疾病史等周边指征无法判断病人内在的个体化差异，以及由此造成的感染后差异极大的预后；
2、对少数中青年患者可能出现重症和危重症无任何预测方式。
第二种方法：通过预警指标进行确定，预警指标包括：
1.治疗过程中出现胸闷、呼吸困难及体温升高等变化；
2.密切监测心率、呼吸频率、血压、经皮血氧饱和度等重要指标变化，特别是给予合理氧疗后氧饱和度低于95％；
3.外周血淋巴细胞计数进行性明显降低；
4.外周血肌钙蛋白明显升高；
5.胸部影像学改变在24-48小时有进展。
但是第二种方法同样也存在如下缺点：以上指标出现变化时病程发展往往已经实质性进入重症阶段，许多细胞因子(炎症因子)此时已经开始进行不可逆的互相作用阶段，一场炎症风暴蓄势待发，而且往往可以在几小时的时间窗内瞬间转入炎症风暴进而由呼吸窘迫综合征进入多器官衰竭。
因此，如何从感染RNA病毒的病患中准确并及时的预测出易转入重症的高危人群成为急需解决的问题。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明的第一个目的在于公开了预测RNA病毒感染重症的基因芯片。本发明第二个目的在于公开预测RNA病毒感染重症的基因芯片的应用。本发明的第三个目的在于公开了预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法。本发明公开的基因芯片，通过对易感基因的基因型检测，鉴别可能的高危人群，为临床早期干预性治疗提供一个相对便宜，高效和准确的检测手段。
具体来说，这一测试可以有三个应用：(1)对于前线医护人员的检测可以识别哪些是重症高危者，对其加以高度保护或撤离一线；(2)对于病患在感染初期就加以检测，有助识别哪些是重症高危患者，对于各种治疗方案争取宝贵的时间窗；(3)在平时人群中作普筛并建议高危人群注意防护，包括每年接种流感疫苗。
技术方案：预测RNA病毒感染重症的基因芯片，所述基因芯片包括捕获表1所示基因的探针：
表1
| ACE | ANGPT2 | ASRD | CD55 |
| FAAH | GLDC | IFITM3 | IL1A |
| IL1B | IL1RN | IL6 | IL10 |
| IL17 | IL28B | IRAK3 | LGALS1 |
| LRRC16A | MBL-2 | NAMPT | NFE2L2 |
| PI3 | POPDC3 | PPFIA1 | SP-A2 |
| SP-B | ST3GAL1 | TLR1 | TLR3 |
| TMPRSS2 | TNFA | VEGF | XKR3 |
| ACYP2 | BCL2L1 | CTC1 | CXCR4 |
| NFY1 | OBFC1 | PXR | RTEL1 |
| TERC | TERT | ZNF208 | ZNF311 |
| ZNF676 |
。
进一步地，所述RNA病毒包括流感和冠状病毒。
进一步地，所述基因芯片还包含检测SNP位点的探针，所述SNP位点包括：rs1868554、rs2442598、rs78142040、rs2564978、rs324420、rs1755609、rs12252、rs34481144、rs17561、rs1143627、rs16944、rs3136558、rs315952、rs1818879、rs2069832、rs1800896、rs2275913、rs8099917、rs10506481、rs4820294、rs2899292、rs7766874、rs9358856、rs148078249、rs61330082、rs6721961、rs2664581、rs1190286、rs471931、rs1965708、rs1059046、rs1130866、rs113350588、rs1048479、rs5743551、rs5743596、rs4833095、rs5743313、rs2070788、rs361525、rs3025039、rs9605146、rs11125529、rs6060627、rs3027234、rs4452212、rs10936599、rs7675998、rs4387287、rs9419958、rs2487999、rs9420907、rs6772228、rs755017、rs1317082、rs12696304、rs16847897、rs7726159、rs2853669、rs7705526、rs2736108、rs2736100、rs8105767、rs9257445、rs412658。
进一步地，表1中除了ACE基因的每一个剩余基因对应着至少一个SNP位点，具体如表2所示：
表2
。
上述的基因芯片在预测RNA病毒感染转入重症中的应用。
预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法，包括以下步骤：
(1)、采集预检测人员的DNA样品，其中：DNA样品包括体唾液样品和血液样品；
(2)、DNA样品纯化和测试
(21)、将采集到的预检测人员的DNA样品纯化，纯化后的DNA样品将被放大；
(22)、将经过纯化的DNA样品进行荧光标记；
(23)、将荧光标记后的DNA样品和预测RNA病毒感染重症的基因芯片杂交，将杂交后DNA样品通过芯片扫描仪进行读取，得到易感基因的基因型；
(3)、数据分析
对步骤(23)得到的预检测人员的易感基因的基因型进行分析，若预检测人员的基因型在表1中的任意一个基因有变异，则被认定预检测人员具有被RNA病毒感染后转为重症的高度风险。
进一步地，步骤(3)中的基因变异包括基因的碱基突变或序列缺失。
研究表明个人的遗传基础对重症转化起到重要的作用。因此，本申请公开的预测RNA病毒感染重症的基因芯片可对重症转化做出准确的预测，其中：
1.和欧洲人相比，IFITM3rs12252基因型在汉人中很普遍。
2.rs2070788基因型导致TMPRSS2基因高表达，从而增加H1N1流感重症的风险。
3.与TNFA,IL1A,IL1B,IL6,IL17,IL28B等基因相关的SNP位点可增加甲流重症的风险。
4.急性呼吸窘迫症(ARDS)是COVID-19和流感病人重症甚至死亡的原因之一，而其发生的风险和病人的遗传基础有关。ACE,SF-B以及细胞因子IL6,IL10等基因的SNPs和急性呼吸窘迫症发生的风险相关。
5.年龄是COVID-19和流感病人重症转化的最重要的因素，而衰老和人体的端粒长度有关。遗传基础是影响端粒长度的因子之一。TERC,TERT和OBFC1等基因SNPs的基因型和个体的端粒长度相关，从而影响个体的衰老程度和COVID-19和流感病人重症转化的风险。
有益效果：本发明公开的预测RNA病毒感染重症的基因芯片及其使用方法具有以下有意效果：
1、提供一种预测RNA病毒感染重症的基因芯片，此芯片可用来预测个人的遗传基础对RNA病毒感染重症转化的可能性；
2、预测RNA病毒感染重症的基因芯片也可用于正常人群的检测，其结果可用于鉴别流感，新冠状病毒等RNA病毒感染的高危人群；
3、使用方便。
附图说明
图1为预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法的流程图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
预测RNA病毒感染重症的基因芯片，所述基因芯片包括捕获表1所示基因的探针：
表1
| ACE | ANGPT2 | ASRD | CD55 |
| FAAH | GLDC | IFITM3 | IL1A |
| IL1B | IL1RN | IL6 | IL10 |
| IL17 | IL28B | IRAK3 | LGALS1 |
| LRRC16A | MBL-2 | NAMPT | NFE2L2 |
| PI3 | POPDC3 | PPFIA1 | SP-A2 |
| SP-B | ST3GAL1 | TLR1 | TLR3 |
| TMPRSS2 | TNFA | VEGF | XKR3 |
| ACYP2 | BCL2L1 | CTC1 | CXCR4 |
| NFY1 | OBFC1 | PXR | RTEL1 |
| TERC | TERT | ZNF208 | ZNF311 |
| ZNF676 |
。
进一步地，所述RNA病毒包括流感和冠状病毒。
进一步地，所述基因芯片还包含检测SNP位点的探针，所述SNP位点包括：rs1868554、rs2442598、rs78142040、rs2564978、rs324420、rs1755609、rs12252、rs34481144、rs17561、rs1143627、rs16944、rs3136558、rs315952、rs1818879、rs2069832、rs1800896、rs2275913、rs8099917、rs10506481、rs4820294、rs2899292、rs7766874、rs9358856、rs148078249、rs61330082、rs6721961、rs2664581、rs1190286、rs471931、rs1965708、rs1059046、rs1130866、rs113350588、rs1048479、rs5743551、rs5743596、rs4833095、rs5743313、rs2070788、rs361525、rs3025039、rs9605146、rs11125529、rs6060627、rs3027234、rs4452212、rs10936599、rs7675998、rs4387287、rs9419958、rs2487999、rs9420907、rs6772228、rs755017、rs1317082、rs12696304、rs16847897、rs7726159、rs2853669、rs7705526、rs2736108、rs2736100、rs8105767、rs9257445、rs412658。
进一步地，表1中除了ACE基因的每一个剩余基因对应着至少一个SNP位点，具体如表2所示：
表2
。
上述的基因芯片在预测RNA病毒感染转入重症中的应用。
如图1所示，预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法，包括以下步骤：
(1)、采集预检测人员的DNA样品，其中：DNA样品包括体唾液样品和血液样品；
(2)、DNA样品纯化和测试
(21)、将采集到的预检测人员的DNA样品纯化(通过Qiagen公司的QIAamp DNAMini kit完成)，纯化后的DNA样品将被放大；
(22)、将经过纯化的DNA样品进行荧光标记；
(23)、将荧光标记后的DNA样品和预测RNA病毒感染重症的基因芯片杂交，将杂交后DNA样品通过芯片扫描仪进行读取，得到易感基因的基因型；
(3)、数据分析
对步骤(23)得到的预检测人员的易感基因的基因型进行分析，若预检测人员的基因型在表1中的任意一个基因有变异，则被认定预检测人员具有被RNA病毒感染后转为重症的高度风险。我们将通知被测试者以上风险，并提示其：(1)做好防护，尤其是流行病高发季节及时期，包括接种疫苗(如流感疫苗)；(2)避免高危场所，如作为医护人员，避免进入传染、呼吸等科；(3)如已被RNA病毒感染(包括冠状病毒、流感病毒等)，提示医生及时、尽早救治，以避免贻误各种疗法的最佳时间窗。
进一步地，步骤(3)中的基因变异包括基因的碱基突变或序列缺失。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.预测RNA病毒感染重症的基因芯片，其特征在于，所述基因芯片包括捕获表1所示基因的探针：
表1
。
2.如权利要求1所述的预测RNA病毒感染重症的基因芯片，其特征在于，所述RNA病毒包括流感和冠状病毒。
3.如权利要求1所述的预测RNA病毒感染重症的基因芯片，其特征在于，所述基因芯片还包含检测SNP位点的探针，所述SNP位点包括：rs1868554、rs2442598、rs78142040、rs2564978、rs324420、rs1755609、rs12252、rs34481144、rs17561、rs1143627、rs16944、rs3136558、rs315952、rs1818879、rs2069832、rs1800896、rs2275913、rs8099917、rs10506481、rs4820294、rs2899292、rs7766874、rs9358856、rs148078249、rs61330082、rs6721961、rs2664581、rs1190286、rs471931、rs1965708、rs1059046、rs1130866、rs113350588、rs1048479、rs5743551、rs5743596、rs4833095、rs5743313、rs2070788、rs361525、rs3025039、rs9605146、rs11125529、rs6060627、rs3027234、rs4452212、rs10936599、rs7675998、rs4387287、rs9419958、rs2487999、rs9420907、rs6772228、rs755017、rs1317082、rs12696304、rs16847897、rs7726159、rs2853669、rs7705526、rs2736108、rs2736100、rs8105767、rs9257445、rs412658。
4.如权利要求1所述的预测RNA病毒感染重症的基因芯片，其特征在于，表1中除了ACE基因的每一个剩余基因对应着至少一个SNP位点，具体如表2所示：
表2
5.如权利要求1-4任意一项所述的基因芯片在预测RNA病毒感染转入重症中的应用。
6.预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、采集预检测人员的DNA样品，其中：DNA样品包括体唾液样品和血液样品；
(2)、DNA样品纯化和测试
(21)、将采集到的预检测人员的DNA样品纯化，纯化后的DNA样品将被放大；
(22)、将经过纯化的DNA样品进行荧光标记；
(23)、将荧光标记后的DNA样品和预测RNA病毒感染重症的基因芯片杂交，将杂交后DNA样品通过芯片扫描仪进行读取，得到易感基因的基因型；
(3)、数据分析
对步骤(23)得到的预检测人员的易感基因的基因型进行分析，若预检测人员的基因型在表1中的任意一个基因有变异，则被认定预检测人员具有被RNA病毒感染后转为重症的高度风险。
7.如权利要求6所述的预测RNA病毒感染重症的基因芯片的使用方法，其特征在于，步骤(3)中的基因变异包括基因的碱基突变或序列缺失。
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