CN112210590A - 一种连续多位点基因突变检测和分型的方法、应用及试剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对连续多位点基因突变快速检测和分型的方法、应用及试剂,其方法包括:针对基因组连续N个突变位点,分别设计一组四个扩增引物,其中,针对第一个位点通过保守序列设计第一组正向引物,其后的第N个引物组引物,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N‑1突变位点,且第一个碱基分别为ATCG,其余对应突变位点的碱基均为兼并序列,以此类推;对组织样品进行裂解或者进行基因组DNA提取,使用上述引物组合,进行荧光PCR;根据PCR反应的扩增曲线以及溶解曲线确定突变信息和基因分型。本发明,可以一次确定连续多个碱基突变的序列信息及基因分型,覆盖突变位点的所有的突变情况,操作简单,用时短,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及基因突变检测技术领域,具体涉及一种连续多位点基因突变检测和分型的方法、应用及试剂。
背景技术
自上世纪DNA双螺旋结构揭示以来,生物科学的发展进入了分子生物学时代,对生命遗传密码DNA的研究越来越深入,由此发展起来的技术应用也越来越广泛。
起初对DNA的研究主要集中在序列读取方面。从最早的以sanger为代表的第一代测序,接着以高通量为特点的第二代测序,直到目前以单分子实时技术和纳米孔为代表的第三代测序技术,DNA测序技术不断的向高通量、长读长、经济、快速等方向发展,也使得对DNA序列的测定成为现代生命科学研究基本而又广泛的技术手段。
随着DNA测序技术的不断发展以及测序数据的不断积累,对于特定的DNA序列以及特定位点的检测,在基础科研和临床医学领域也发挥着越来越重要的作用。
DNA作为生命体遗传密码的承载体,也是中心法则的第一环节,其序列信息决定着生命体的结构和功能,而序列的突变也会引起遗传信息的改变,甚至机体功能出现缺陷。目前越来越多的疾病被认为是DNA碱基突变引起的,而对此类型疾病的检测和防治首要环节就是对DNA特定序列进行测定,以确定DNA碱基突变信息和分型情况。
目前对于由DNA序列突变引起的遗传病以及部分癌症的检测技术手段有很多种。以检测SNP为例,目前方法有:
(1)基于PCR延伸或者产物退火存在差异的;
(2)色谱-质谱联用分析;
(3)基因芯片阵列杂交;
(4)一代测序或者高通量测序等。
而真正在即时检测以及临床等应用场景上推广应用的手段却比较局限,而且存在检测时间长,花费成本高,检测单个位点以及突变信息不全面等不足。
有鉴于此,需要对现有的基因突变检测和分型的方法进行进一步改进,以能够一次实现某个基因特定多个连续位点(如氨基酸水平即三个碱基)的确认,在不知道突变类型的情况下覆盖所有碱基突变组合和基因分型,而且所用时间和金钱成本都很低。
发明内容
本发明所要解决的是现有的一些基因突变检测方法在推广应用过程中存在检测周期长,花费成本高,检测位点单一以及突变信息不全面等不足。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种连续多位点基因突变快速检测和分型的方法,包括以下步骤:
针对该DNA中容易发生突变的N个位点中的每一个突变位点,分别设计由一组四个正向引物组成的引物组,同时设计一个通用的反向引物,形成PCR反应的引物对;
其中,第一个突变位点采用保守序列设计第一引物组中的四个正向引物,其后的第N个引物组中的四个兼并引物中,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N-1突变位点,第三个碱基对应第N-2突变位点,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列,每个引物组的四个引物的3’端第一个碱基分别为ATCG,以此类推,形成一系列引物组合;
对组织样品进行裂解或者进行基因组DNA提取,然后以裂解液或者DNA为模板,以上述引物组所包含的引物作为引物对,进行一系列PCR扩增反应;
通过实时荧光PCR仪对PCR反应进行实时信号检测,通过反应产物的扩增曲线以及溶解曲线,对突变信息和基因分型情况进行确定;
N为正整数,且N大于等于2。
在上述方法中,
N=3时,设计所述正向引物的具体步骤如下:
第一步:以该DNA的第一个突变位点一侧的位突变保守序列设计第一组四个正向引物,其中四个引物的3’端第一个碱基对应第一个突变位点;
第二步:设计第二组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基对应该DNA的第二个突变位点,而3’端第二个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点,剩余序列为和第一组相同对应的保守序列;
第三步:设计第三组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基对应该DNA的第三个突变位点,第二个碱基为随机兼并序列来对应第二个突变位点,第三个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点,剩余序列为和第一组相同对应的保守序列。
在上述方法中,各组引物组中的引物的3’端第一个碱基分别为ATCG。
本发明还提供了一种上述方法在检测人基因组中g.395G>A突变位点及分子分型中的应用案例。
本发明还提供了一种用于连续多位点基因突变检测和分型的试剂,包括:
N组正向引物和一组通用的反向引物,所述N组正向引物分别对应DNA的的N个突变位点,其中:第一个突变位点采用保守序列设计第一引物组中的四个正向引物,其后的第N个引物组中的四个兼并引物中,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N-1突变位点,第三个碱基对应第N-2突变位点,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列;
N为正整数,且N大于等于2。
试剂盒还包括:用于组织裂解或者基因组DNA提取的试剂,用于荧光PCR反应的PCR试剂,以及用于质控的阴性对照样品和阳性对照样品。
与现有技术相比,本发明根据DNA中特定位点可能发生突变的连续N个突变位点,针对每一个突变位点,分别设计由一组四个正向引物组成的引物组,通过N×4组PCR反应,一次确定各突变位点的序列信息,覆盖所有的突变情况,也可确定对应的基因分型信息。操作简单,成本低,所用时间短。
附图说明
图1为本发明方法的流程图;
图2为本发明方法中设计引物组的技术原理示意图;
图3为本发明应用于检测样品突变位点应用案例的扩增曲线结果图;
图4为本发明应用于检测样品突变位点应用案例的溶解曲线结果图;
具体实施方式
本发明提供了一种连续多位点基因突变检测和分型的方法,能够一次快速实现某个基因特定位点的连续几个碱基突变的确认,在不知道突变类型的情况下覆盖所有碱基突变组合和基因分型,对即时检测以及临床医疗具有十分重要的意义。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明,以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。显然,以下所描述的具体实施例仅为本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的基因突变快速检测和分型的方法流程图,如图1所示,该方法包括以下步骤:
步骤10:针对该DNA中特定位点可能发生突变的连续N个突变位点中的每一个,分别设计由一组四个正向引物组成的引物组,同时设计一个通用的反向引物,形成PCR反应的引物对;其中,第一个突变位点采用保守序列设计第一引物组中的四个正向引物,其后的第N个引物组中的四个兼并引物中,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N-1突变位点,第三个碱基对应第N-2突变位点,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列,以此类推,形成一系列引物组合;
N为正整数,且N大于等于2。
如图2所示,以N=3,三个突变位点为例,设计三组正向引物的具体步骤如下:
第一步:根据该DNA的第一个突变位点一侧的保守序列设计第一组四个正向引物,其中四个引物的3’端第一个碱基分别为ATCG,来对应三个突变位点中的第一个突变位点;
第二步:因为此方法要实现一次反应完成三个突变位点的检测,即在第一个突变位点的序列未知的情况下来确定第二个突变位点。因此,针对第二个突变位点同样设计第二组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基同样分别为ATCG,来对应该DNA的第二个突变位点,而3’端第二个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点。
第三步:以此类推再设计第三组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基同样分别为ATCG,来对应该DNA的第三个突变位点,第二个碱基为随机兼并序列来对应第二个突变位点,第三个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点,以此来确定第三个突变位点。
这样便可通过12组PCR反应一次确定三个突变位点的序列信息,覆盖所有突变情况,也可确定对应的基因分型信息。
步骤20:对组织样品进行裂解或者进行基因组DNA提取,然后以裂解液或者DNA为模板,以上述引物组所包含的引物作为引物对,进行一系列PCR扩增反应;
步骤30:通过实时荧光PCR仪对PCR反应进行实时信号检测,通过反应产物的累积(即扩增曲线)以及溶解曲线来对突变信息和基因分型情况进行确定。
下面以两份人基因组DNA为测试对象,两份样品经预先一代测序验证为一份为未突变野生型,另一份为g.395G>A突变杂合,具体说明本发明方法的应用。
以两份组织样品作为反应起始材料,具体实验操作如下:
(1)针对该目标区域第394-396个三个位点为待检测可能突变的的位点,依据上述引物设计原则设计12个正向引物来对应这这三个位点,每个位点四个引物,同时设计一个通用下游引物,形成12组扩增反应引物对,如图2所示;
(2)用水稀释引物至10μM,待PCR反应使用;
(3)利用商品化基因组提取试剂盒获取基因组DNA,用水稀释到合适浓度,作为PCR模板;
(4)按照下表配制PCR扩增体系:
(5)将不同扩增反应对应加入到96孔板中,瞬时离心,其中每份样品三个重复,每个重复12个反应,共36个扩增反应,,同时设置一组模板为未突变的阳性对照组和一组模板为水的阴性对照组,每组对照一个重复,每个重复12个反应,两份样品加上两组对照共计96个扩增反应;
(6)放入Bio-Rad荧光定量PCR仪器中进行扩增,设置程序如下:
(7)根据扩增曲线和溶解曲线,进行结果判读。
结果如图3、图4所示,图3中在20个循环左右先上升的一组曲线(24根)为阳性扩增结果,对应在图4的溶解曲线的峰值均在约77度;在25个循环之后再上升的一组曲线(72根)为非特异或者阴性扩增结果,对应在图4的溶解曲线的峰值则杂乱无章。
第一份样品12组扩增反应中三个阳性扩增结果分别对应第一组引物的C引物(即引物3’端第一个碱基为C,下同。)、第二组引物的G引物、第三组引物的T引物,则判读此样品的对应三个碱基的序列为C-G-T,和参考序列一致;第二份样品12组扩增反应中四个阳性扩增结果分别对应第一组引物的C引物、第二组引物的A引物和G引物、第三组引物的T引物,则判读此样品的对应三个碱基的序列为C-A/G-T,与参考序列相比在第二位存在突变G>A,且为杂合突变;
此次判读结果和前期验证结果一致,且设置的三个重复结果均保持一致,证明了此方法对于特定位点连续几个碱基突变及分型检测的准确性和稳定性。
另外本实施案例中使用双链荧光染料进行信号检测,亦可使用Taqman荧光探针进行信号检测,可进一步提高检测结果的灵敏性和准确性。
本发明方法技术相对于现有的基因突变检测技术主要有以下几个优势:
(1)操作简单,成本低,所用时间短;
(2)在未知DNA突变的情况下,可以一次确定多个连续碱基的序列,覆盖突变位点所有突变组合;
(3)确定DNA突变情况的同时,还可以分析基因的分子分型情况;
(4)本方法可以以测序技术的形式进行其他应用方面的开发和扩展。
本发明还提供了一种用于连续多位点基因突变快速检测和分型的试剂,包括:N组正向引物和一组通用的反向引物,所述N组正向引物分别对应DNA的的N个突变位点。
该试剂还包括有用于对组织样品进行裂解或者DNA提取的试剂,用于荧光PCR反应的扩增试剂以及用于质控的阳性和阴性对照样品。
本发明并不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种连续多位点基因突变检测和分型的方法,其特征在于,包括以下步骤:
针对基因组特定区域中可能发生突变的连续N个突变位点中的每一个,分别设计由一组四个正向引物组成的引物组,同时在突变位点的下游设计一个通用的反向引物,形成PCR反应的引物对,其中,针对第一个突变位点利用突变位点旁边的未突变保守序列设计第一引物组中的四个正向引物,其后的第N个引物组中的四个兼并引物中,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N-1突变位点,第三个碱基对应第N-2突变位点,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列,每个引物组的四个引物的3’端第一个碱基分别为ATCG,以此类推,形成一系列引物组合;
对组织样品进行裂解或者进行基因组DNA提取,然后以裂解液或者DNA为模板,以上述引物组所包含的引物作为引物对,进行一系列PCR扩增反应;
通过实时荧光PCR仪对PCR反应进行实时信号检测,通过反应产物的扩增曲线以及溶解曲线,对突变信息和基因分型情况进行确定;
N为正整数,且N大于等于2。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,N=3时,设计所述正向引物的具体步骤如下:
第一步:以该DNA的第一个突变位点一侧的保守序列设计第一组四个正向引物,其中四个引物的3’端第一个碱基对应第一个突变位点;
第二步:设计第二组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基对应该DNA的第二个突变位点,而3’端第二个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点;
第三步:设计第三组四个兼并引物,其中引物的3’端第一个碱基对应该DNA的第三个突变位点,第二个碱基为随机兼并序列来对应第二个突变位点,第三个碱基为随机兼并序列来对应第一个突变位点。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各引物组中的引物的3’端第一个碱基分别为ATCG,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列。
4.权利要求1所述的方法在检测人基因组中一突变位点及分子分型中的具体实施应用。
5.一种用于连续多位点基因突变检测和分型的试剂,其特征在于,包括:
N组正向引物和一组通用的反向引物,所述N组正向引物分别对应DNA的的N个突变位点,其中:第一个突变位点采用保守序列设计第一引物组中的四个正向引物,其后的第N个引物组中的四个兼并引物中,3’端第一个碱基对应第N突变位点,第二个碱基对应第N-1突变位点,第三个碱基对应第N-2突变位点,且除第一个碱基之外的其余对应突变位点的碱基均为随机兼并序列;
N为正整数,且N大于等于2。
6.一种用于连续多位点基因突变检测和分型的试剂,其特征在于,还包括:用于组织裂解或者基因组DNA提取的试剂;用于荧光PCR反应的PCR试剂;以及用于质控的阴性对照样品和阳性对照样品。
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- 2020-10-27 CN CN202011160182.0A patent/CN112210590A/zh active Pending
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