CN112210553A - 一种同源重组修复检测参考品的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其对肿瘤细胞系进行基因编辑,选择了25个同源重组修复相关基因的117个位点进行修饰,以此来获得这些同源重组修复相关基因的胚系突变,再经过分光光度计和ddPCR(微滴式数字PCR)检测配合筛选符合要求的细胞作为同源重组修复基因检测参考品,本发明提供的参考品来源于基因编辑后的细胞遗传物质,来源稳定,具有可再生及稳定地性能;另外,该参考品包括单独突变位点及组合突变位点可以检测体细胞突变及胚系突变,全面覆盖HRR检测范围。
Description
技术领域
本发明涉及癌细胞检测参考品制备技术领域,具体涉及一种同源重组修复检测参考品的制备方法及参考品的应用。
背景技术
人体细胞每天都在遭受着内源性及外源性损伤,而细胞中的DNA可以通过多种机制来改变和修复这些损伤。不仅正常细胞可以使用这些修复途径,癌细胞也能在不断增殖的细胞中修复损伤DNA。同源重组修复(homologous recombination repair,HRR)和PARP(poly(ADP-ribose)polymerase)是DNA损伤修复的两种重要机制,其中HRR参与DNA双链损伤修复,PARP负责DNA单链损伤修复。两种修复机制中的一种发生修复过程障碍时,另一种机制可以代偿修复。如果细胞的这两种DNA损伤修复能力都受到抑制,则可能促进细胞的凋亡。
DNA同源重组修复(Homologous Recombination Repair,HRR)是DNA双链损伤的重要修复方式。HRR是一条涉及到多个步骤的复杂的信号通路,其中关键蛋白为BRCA1和BRCA2。如果BRCA基因出现突变导致BRCA1和BRCA2蛋白失去功能,就会引起HRR功能异常(Homologous Recombination Deficiency,HRD)。另外,其它HRR相关基因,如PALB2,CDK12,RAD51,CHEK2,ATM等发生突变、或BRCA1基因启动子发生甲基化、以及其他暂未明确的原因,都会引起HRD,导致基因组不稳定。
携带同源重组修复缺陷(HRD)的肿瘤患者,使用PARP抑制剂,可以使两种DNA损伤修复途径均出现障碍,进而促进肿瘤细胞的凋亡,发挥更强的抗肿瘤作用,即所谓的“合成致死”作用机制。HRD(+)患者与HRD(-)患者相比,对铂类以及PARP抑制剂有更好的响应。目前国内监管机构已批准奥拉帕利(PARP抑制剂)用于铂敏感复发的卵巢癌的维持治疗。在2020年5月靶向抗癌药Lynparza得美国食品和药物管理局批准一个新的适应症前列腺癌,这一获批使得该药可用于治疗卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌,这势必将影响HRR伴随诊断试剂盒的报批进程,而同源重组修复参考品作为报批及日常质控的主要组成部分,其重要性不言而喻,目前市面上该参考品仍处于空白状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其对肿瘤细胞系进行基因编辑,选择了25个同源重组修复相关基因的117个位点进行修饰,以此来获得这些同源重组修复相关基因的胚系突变,再经过分光光度计和ddPCR(微滴式数字PCR)检测配合筛选符合要求的细胞作为同源重组修复基因检测参考品,本发明提供的参考品来源于基因编辑后的细胞遗传物质,来源稳定,具有可再生及稳定地性能;另外,该参考品包括单独突变位点及组合突变位点可以检测体细胞突变及胚系突变,全面覆盖HRR检测范围。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种同源重组修复检测参考品,其采用的细胞系是肿瘤细胞系KBM-7,包括有25种失活突变的同源重组修复相关基因,分别为:ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L。
一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其包括如下详细步骤:
步骤S1,针对选择的肿瘤细胞系进行基因编辑,并对编辑后的细胞进行单细胞克隆增殖;
步骤S2,对步骤S1获得的克隆后的细胞进行gDNA(向导RNA)提取,并测定gDNA提取物中gDNA的浓度;
步骤S3,挑选步骤S2中gDNA浓度检测合格的样品进行ddPCR(微滴式数字PCR)检测,挑选突变频率检测符合预期的样品即为同源重组修复检测参考品。
根据以上方案,所述的步骤S1的基因编辑包括如下详细步骤:
步骤S11,针对目标基因的目标位点,设计特异的gRNA,并构建gRNA的表达载体,设计并合成单链DNA,用作基因编辑修复的模板;
步骤S12,将gRNA的表达载体和单链DNA共转染至目标细胞;
步骤S13,对步骤S12获得的转染后的细胞进行单细胞克隆,取部分克隆后的细胞进行sanger测序;余下克隆后的细胞进行后续DNA提取。
根据以上方案,所述的步骤S2中gDNA的浓度检测采用分光光度计进行检测,且每个样品做多次重复检测,gDNA的浓度检测测定标准为:
浓度:平均浓度20.0≤x≤60.0ng/μL;
OD260/280:测定值1.8≤x≤2.0,判定合格;
OD260/230:测定值1.5≤x≤5.0,判定合格。
根据以上方案,所述的步骤S1中的基因编辑的目标基因包括25种同源重组修复相关基因中的一种或者多种,分别为:
ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L
根据以上方案,所述的步骤S3中ddPCR对下表中的基因位点中的一种或多种进行基因频率检测:
根据突变频率预期选择符合预期的样品。
根据以上方案,所述的步骤S3中的ddPCR检测的探针选自下表:
上表中的探针选择一种或多种作为ddPCR检测的探针。
根据以上方案,所述的步骤S3中的ddPCR检测包括如下详细步骤:
步骤S31:
根据上表配置反应的预混液;
步骤S32,将步骤S31配置的预混液加入到微滴发生卡的中层孔位中,微滴生成油加入到卡的下排孔位中,在微滴生成卡的两侧套上橡胶皮套,将微滴生成卡移除操作间放置于微滴生成仪内,并关闭盖子,等待微滴生成完成;
步骤S33,用移液枪将生成的微滴转移到96孔PCR反应板内,将枪头的位置保持在一定倾斜度角防止卡的底部阻塞枪头;当所有样品的微滴转移完成以后,放置一片铝膜置于96孔板的表面,用热封仪进行封膜;
步骤S34,将96孔板放置于PCR仪上,并关紧盖子,仪器升降温速度调到2-3℃/s,
按照上表程序运行PCR仪;
步骤S35,当PCR程序完成,将96孔板转移到QX200微滴读取仪上读取数据并对数据进行分析。
一种同源重组修复检测参考品在同源重组修复缺陷的检测中的应用。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种同源重组修复检测参考品的制备方法,该方法制备的参考品可以给相关检测商进行产品研发和日常质控或监管部门进行室间质评等,该参考品源于基因编辑后的细胞遗传物质,来源稳定且具有可再生及稳定地性能。另外,该参考品包括单独突变位点及组合突变位点可以检测体细胞突变及胚系突变,全面覆盖HRR检测范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例一:
一种同源重组修复检测参考品,其采用的细胞系是肿瘤细胞系KBM-7,包括有25种失活突变的同源重组修复相关基因,分别为:ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L。
实施例二:一种同源重组修复检测参考品的制备方法(胚系突变)
步骤S1,针对选择的肿瘤细胞系进行基因编辑,基因编辑的目标基因包括25种同源重组修复相关基因,分别为:ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L,详细操作如下:
步骤S11,针对目标基因的目标位点,设计特异的gRNA,并构建gRNA的表达载体,设计并合成单链DNA,用作基因编辑修复的模板;
步骤S12,将gRNA的表达载体和单链DNA共转染至目标细胞;
步骤S13,待步骤S12中的细胞的汇合度达到70%~90%时,消化并收集细胞,对细胞准确计数,按照倍比稀释的方法,用培养基将活细胞稀释至5个/mL,并将细胞混匀;再取10mL细胞悬液,均匀分到一块96孔板中进行培养,待细胞克隆形成时,标记有克隆的孔,加入少量胰蛋白酶消化细胞,取部分细胞进行PCR,用作sanger测序,判断基因编辑是否成功,选择基因编辑成功的剩余细胞继续培养。
步骤S2,对步骤S1获得的基因编辑成功的克隆后的细胞使用试剂盒进行gDNA提取,并采用分光光度计进行gDNA浓度检测,且每个样品做3次重复检测,gDNA的浓度检测测定标准为:
浓度:平均浓度20.0≤x≤60.0ng/μL;
OD260/280:测定值1.8≤x≤2.0,判定合格;
OD260/230:测定值1.5≤x≤5.0,判定合格;
步骤S3,挑选步骤S2中gDNA浓度检测合格的样品进行ddPCR检测,挑选突变频率检测符合预期的样品即为同源重组修复检测参考品。
其中,ddPCR检测下表中的基因位点的基因突变频率:
根据突变频率预期选择符合预期的样品。
其中,ddPCR检测的探针选自下表。
其中,ddPCR检测包括如下详细步骤:
步骤S31:
根据上表配置反应的预混液;
步骤S32,将步骤S31配置的预混液加入到微滴发生卡的中层孔位中,微滴生成油加入到卡的下排孔位中,在微滴生成卡的两侧套上橡胶皮套,将微滴生成卡移除操作间放置于微滴生成仪内,并关闭盖子,等待微滴生成完成;
步骤S33,用移液枪将生成的微滴转移到96孔PCR反应板内,将枪头的位置保持在一定倾斜度角防止卡的底部阻塞枪头;当所有样品的微滴转移完成以后,放置一片铝膜置于96孔板的表面,用热封仪进行封膜;
步骤S34,将96孔板放置于PCR仪上,并关紧盖子,仪器升降温速度调到2-3℃/s,
按照上表程序运行PCR仪;
步骤S35,当PCR程序完成,将96孔板转移到QX200微滴读取仪上,在电脑上,打开“QuantaSoft”软件,并选择包含样品的孔,在相应的位置进行设置;当数据读取完成以后,打开要分析的实验数据,选择“Analyze”对结果进行分析。
胚系突变参考品是gDNA产品(多管),产品共分成4管,详细位点信息经ddPCR验证位点如下表所示,所有位点突变频率都是50%或者100%。
实施例三:一种同源重组修复检测参考品的制备方法(体细胞突变)
在本实施例中采用肿瘤细胞系KBM-7进行基因编辑、基因和突变位点列表、gDNA提取方法、探针列表以及ddPCR的方法如实施列二所述,由于体细胞突变的频率一般较低,所以采用gDNA混合的方式进行此参考品的制备(单管)。
在所有突变位点组合选择27个组成体细胞突变参考品,详细位点信息经ddPCR验证位点如下表所示:
该组合形成同源重组修复相关基因的体细胞突变参考品。
上述制备的同源重组修复检测参考品可以在同源重组修复缺陷的检测中的应用。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的相关技术人员应当理解:可以对本发明进行修改或者同等替换,但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种同源重组修复检测参考品,其特征在于,其采用的细胞系是肿瘤细胞系KBM-7,包括有25种失活突变的同源重组修复相关基因,分别为:ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L。
2.一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其特征在于,其包括如下详细步骤:
步骤S1,针对选择的肿瘤细胞系进行基因编辑,并对编辑后的细胞进行单细胞克隆增殖;
步骤S2,对步骤S1获得的克隆后的细胞进行gDNA提取,并测定gDNA提取物中gDNA的浓度;
步骤S3,挑选步骤S2中gDNA浓度检测合格的样品进行ddPCR检测,挑选突变频率检测符合预期的样品即为同源重组修复检测参考品。
3.根据权利要求2所述的一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其特征在于,所述的步骤S1的基因编辑包括如下详细步骤:
步骤S11,针对目标基因的目标位点,设计特异的gRNA,并构建gRNA的表达载体,设计并合成单链DNA,用作基因编辑修复的模板;
步骤S12,将gRNA的表达载体和单链DNA共转染至目标细胞;
步骤S13,对步骤S12获得的转染后的细胞进行单细胞克隆,取部分克隆后的细胞进行sanger测序;余下克隆后的细胞进行后续DNA提取。
4.根据权利要求2所述的一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其特征在于,所述的步骤S2中gDNA的浓度检测采用分光光度计进行检测,且每个样品做多次重复检测,gDNA的浓度检测测定标准为:
浓度:平均浓度20.0≤x≤60.0ng/μL;
OD260/280:测定值1.8≤x≤2.0,判定合格;
OD260/230:测定值1.5≤x≤5.0,判定合格。
5.根据权利要求2所述的一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其特征在于,所述的步骤S1中的基因编辑的目标基因包括25种同源重组修复相关基因中的一种或者多种,分别为:ATM、ATR、BARD1、BLM、BRCA1、BRCA2、BRIP1、CDK12、CHEK2、FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCI、FANCL、FANCM、NBN、PALB2、PPP2R2A、RAD51B、RAD51D、RAD50、RPA1和RAD54L。
8.根据权利要求2所述的一种同源重组修复检测参考品的制备方法,其特征在于,所述的步骤S3中的ddPCR检测包括如下详细步骤:
步骤S31:
根据上表配置反应的预混液;
步骤S32,将步骤S31配置的预混液加入到微滴发生卡的中层孔位中,微滴生成油加入到卡的下排孔位中,在微滴生成卡的两侧套上橡胶皮套,将微滴生成卡移除操作间放置于微滴生成仪内,并关闭盖子,等待微滴生成完成;
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9.一种同源重组修复检测参考品在同源重组修复缺陷的检测中的应用。
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