CN112725438B - 子宫内膜息肉甲基化标志物组合、检测试剂盒及应用 - Google Patents
子宫内膜息肉甲基化标志物组合、检测试剂盒及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明首次提出子宫内膜息肉甲基化标志物组合,包括以下基因标志物IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,通过检测来自受试者的待测样品中基因标志物的甲基化水平,能够有效诊断子宫内膜息肉,特异性达87.27%,灵敏度达91.11%。
Description
技术领域
本发明涉及医学诊断领域,更具体地,涉及子宫内膜息肉甲基化标志物组合、检测试剂盒及应用。
背景技术
子宫内膜息肉(endometrial polyps)是妇科的常见病,是由子宫内膜局部过度增生所致,表现为突出于子宫腔内的单个或多个光滑肿物,蒂长短不一;可引起不规则阴道流血、不孕。从育龄期到绝经后的女性,都是子宫内膜息肉的高发人群。妇女一生中患子宫内膜息肉的概率约70%,在这类患者中,约有15%发生在育龄阶段,育龄阶段的子宫内膜息肉可能导致不孕不育。
子宫内膜息肉常用的检查方法是妇科检查、超声检查、宫腔镜检查、病理检查等。根据患者的症状、妇科检查和超声检查,可初步做出诊断。宫腔镜引导下取病变组织做病理检查可确诊。这样的方法需要患者到专业的医疗机构由专业的医生进行检查,这样的时间成本和经济成本较高,而且宫腔镜检查还会造成一定的创伤。
血液游离DNA(cell-free DNA,cfDNA)是人体组织排放到血液里的DNA片段,在健康人体内,血浆中可以发现少量的游离DNA。健康人血浆中的游离DNA主要来源于凋亡细胞。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,S-腺苷基甲硫氨酸(SAM)为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。而DNA甲基化与人类发育和疾病有密切关系。
发明内容
本发明目的在于提供子宫内膜息肉甲基化标志物组合、试剂盒以及其在制备诊断子宫内膜息肉产品中的应用。
本发明提供下述至少一种技术方案:
检测基因标志物甲基化水平的试剂在制备诊断子宫内膜息肉产品中的应用;其中,所述基因标志物包括IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2。
可选地,所述试剂包括特异性结合基因标志物的引物和/或探针。
可选地,所述引物包括SEQ ID NO:1-40所示的核苷酸序列。
可选地,所述试剂用于检测来自待测样品的DNA。
可选地,所述DNA为cfDNA。
可选地,所述DNA经甲基化处理。
基因标志物组合,包括IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,所述基因标志物的甲基化水平用于诊断子宫内膜息肉。
检测基因标志物的引物组,包括SEQ ID NO:1-40所示的核苷酸序列。
诊断子宫内膜息肉试剂盒,包括检测基因标志物的引物组。
可选地,还包括甲基化处理试剂和测序建库试剂。
本发明取得的有益效果:
本发明首次提出子宫内膜息肉甲基化标志物组合,包括以下基因标志物IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,通过检测来自受试者的待测样品中基因标志物的甲基化水平,能够有效诊断子宫内膜息肉,特异性达87.27%,灵敏度达91.11%。
具体实施方式
现将详细地提供本发明实施方式的参考,其一个或多个实施方式描述于下文。对本领域技术人员而言,显而易见的是,可以对本发明进行多种修改和变化,而不背离本发明的范围或精神。例如,作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中,来产生更进一步的实施方式。
在一些实施方式中,本发明涉及检测基因标志物甲基化水平的试剂在制备诊断子宫内膜息肉产品中的应用;其中,所述基因标志物包括IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2。
在一些实施方式中,每种基因标志物中包含至少1个甲基化CpG位点。
甲基化水平的检测方式不作具体限定,例如对包含基因标志物DNA进行甲基化处理分辨DNA样品中甲基化修饰水平。例如重亚硫酸盐法,该方法用重亚硫酸盐处理DNA,未发生甲基化的胞嘧啶经历化学修饰,转变为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶由于甲基的保护作用,不会发生变化;再通过测序或qPCR等方式分析甲基化水平。例如酶法;例如采用TET酶处理,TET酶是生物体内存在的一种α-酮戊二酸(α-KG)和Fe2+依赖的双加氧酶,具有将5-mC转化为5-hmC的能力,再经测序分析甲基化水平。此外,还可以采用甲基化敏感性内切酶法、特异性识别甲基化修饰DNA的抗体或蛋白、质谱或色谱等方式。
在一些实施方式中,所述试剂包括特异性结合基因标志物的引物和/或探针。利用引物和/或探针可以捕获或检测基因标志物,以实现检测甲基化水平的目的。在一些实施方式中,可将引物或探针制备于承载物上,如固相芯片。
在一些实施方式中,所述引物包括SEQ ID NO:1-40所示的核苷酸序列。
在一些实施方式中,所述试剂用于检测来自待测样品的DNA。样品为受试者离体样品,样品为含DNA的任何样品形式,例如细胞、组织、体液、排泄物等;例如血浆、血清、全血。
在一些实施方式中,所述DNA为cfDNA。cfDNA为循环DNA,游离于细胞外的部分降解了的机体内源性DNA。
在一些实施方式中,所述DNA经甲基化处理。
在一些实施方式中,本发明还涉及基因标志物组合,包括GF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,所述基因标志物的甲基化水平用于诊断子宫内膜息肉。
在一些实施方式中,本发明还涉及检测任一实施方式所述基因标志物的引物组,包括SEQ ID NO:1-40所示的核苷酸序列。
在一些实施方式中,本发明还涉及诊断子宫内膜息肉试剂盒,包括任一实施方式所述的引物组。
在一些实施方式中,所述试剂盒还包括甲基化处理试剂和测序建库试剂。甲基化处理试剂为对DNA样本进行甲基化处理的试剂。在一些实施方式中,甲基化处理试剂包括TET处理试剂、TET2反应终止试剂、DNA变性试剂、胞嘧啶脱氨基试剂。在一些实施方式中,测序建库试剂包括与测序平台适配的测序引物(例如实验方法中的通用引物P5和P7)、反应液(例如实验方法中的Multiplex Mix)。在一些实施方式中,所述试剂盒还包括实现基因标志物扩增或捕获的PCR体系,例如反应液(包括dNTPs、盐、聚合酶、缓冲等)。
在一些实施方式中,检测基因标志物的甲基化水平,对测得的各标志物甲基化水平进行综合评分,当评分高于所设阈值,则判断患有子宫内膜息肉。阈值(cutoff)可以根据大量临床子宫内膜息肉患者与健康者的甲基化评分进行设定。综合评分的方法可以采用数学函数(例如线性函数)或模型构建,组合标志物的甲基化水平使其与诊断有效性关联起来。
本发明涉及的基因相关geneID如下:IGF1R(geneID:3480)、CTBP1(geneID:1487)、TCF7L1(geneID:83439)、E2F3(geneID:1871)、CACNA2D4(geneID:93589)、KCNJ12(geneID:3768)、TPO(geneID:7173)、UGT1A8(geneID:54576)、UGT1A10(geneID:54575)、CABP5(geneID:56344)、CST9(geneID:128822)、ITGA2(geneID:3673)、DLGAP2(geneID:9228)、ESPNP(geneID:284729)、NBPF25P(geneID:101929780)、RASA3(geneID:22821)、ZIM2(geneID:23619)、PXDN(geneID:7837)、HDAC4(geneID:9759)和VAV2(geneID:7410)。
下面通过具体的实施例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
基因标志物组合,包括IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,所述基因标志物的甲基化水平用于诊断子宫内膜息肉。
实施例2
检测基因标志物的引物组,所述基因标志物包括IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2。引物组中的引物序列如SEQ ID NO:1-40所示。
实验方法
收集100例临床子宫内膜息肉患者和健康者的血浆标本(来自深圳市宝安区妇幼保健院)进行检测,检测方法如下:
1、甲基化处理
提取标本的cfDNA,配置TET2处理体系:cfDNA2ng;TET2 Reaction Buffer2.5μl;Oxidation Supplement 0.25μl;Oxidation Enhacer 0.25μl;TET21μl;Fe(II)Solution稀释液1.25μl,无核酸酶水定至12.5μl;反应条件为:37℃孵育1小时。往TET2处理产物中加入0.25ul Stop Reagent;反应条件为:37℃孵育30min。反应结束后用AgencourtAMPure XPBeads进行纯化得到16μl终止反应产物。往终止反应产物中加入4ul的0.1mol NaOH溶液;反应条件为:50℃孵育10min;得到20μl DNA变性产物。配置胞嘧啶脱氨基反应体系:20μlDNA变性产物,APOBEC ReactionBuffer 2.5μl,BSA0.25ul,APOBEC 0.25ul,无核酸酶水2ul;反应条件为:37℃孵育3h。反应结束后用AgencourtAMPure XP Beads进行纯化可以得到8.5ul甲基化处理产物。
2、多重PCR
对甲基化处理产物进行多重PCR,以捕获前述基因标志物进行检测。配置多重PCR反应体系:甲基化处理产物8.5ul,多重PCR引物混合液(采用实施例2的引物组)4ul,2XMultiplex Mix 12.5ul。反应条件为:99℃2min;99℃15S,60℃4min,27个循环;72℃10min;4℃保存。反应结束后用Agencourt AMPure XP Beads进行纯化可以得到10.5ul PCR反应产物。
3、测序文库构建
对多重PCR反应产物进行测序文库构建,配置文库构建反应体系:多重PCR反应产物10.5ul,通用引物P5和P7(10pmol)2ul,2X Multiplex Mix 12.5ul。反应条件为:98℃1min;98℃15S,60℃30S,72℃30S,18个循环;72℃1min;4℃保存。其中,通用引物P5和P7的通用序列分别如下:P5:AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACINDEXACACTCTTTCCCTACACGACGC;P7:CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATINDEXGTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCT;其中,INDEX为标签序列,用于识别不同标本。反应结束后用Agencourt AMPure XP Beads进行纯化可以得到30ul文库产物。
4、测序分析将10ul文库(2nM)与新鲜配置的NaOH(浓度0.1N,10ul)混合vortex,离心,室温放置5min,然后冰上放置;将20ul已经变形成单链DNA的文库加入到980ul预冷的HT1(杂交溶液)中,使文库终浓度为20pM,冰上放置使用TrueSeq Rapid PE Cluster Kit将Flowcell和准备好的文库再cBot上进行簇生成,然后进行测序。测序可选择HiSeq2500、HiSeq X Ten、NovaSeq等不同型号的高通量测序仪。完成测序后,对测序数据进行数据过滤、比对以及计算各基因标志物的甲基化水平,通过LASSO和Logistic回归建立预测模型。Logistic回归模型是一种非线性概率模型,结合本发明的内容,血浆样本的提供者,即健康者和子宫内膜息肉患者,作为因变量是二元离散型变量。本发明采用基于Lasso方法的Logistic回归模型,假yi因变量(是否患病)与xki自变量(各基因甲基化程度)之间存在某种线性关系。基于Lasso方法的Logistic回归模型采用R语言中的glmnet包实现。
对实施例1所述的20种标志物联合进行检测与各单标志物进行检测结果进行分析,结果如下表所示,从表中可以看出实施例1的基因标志物组合具有高特异性和高灵敏度,整体检测效果显著优于任一基因标志物。
基因标志物 | 特异性 | 灵敏度 |
实施例1的组合 | 87.27%(48/55) | 91.11%(41/45) |
IGF1R | 98.18%(54/55) | 6.66%(3/45) |
CTBP1 | 60.00%(33/55) | 80.00%(36/45) |
TCF7L1 | 72.73%(40/55) | 84.44%(38/45) |
E2F3 | 76.36%(42/55) | 82.22%(37/45) |
CACNA2D4 | 81.82%(45/55) | 73.33%(33/45) |
KCNJ12 | 93.36%(53/55) | 20.00%(9/45) |
TPO | 63.64%(35/55) | 86.67%(39/45) |
UGT1A8 | 70.91%(39/55) | 82.22%(37/45) |
UGT1A10 | 87.27%(48/55) | 77.78%(35/45) |
CABP5 | 89.09%(49/55) | 64.44%(29/45) |
CST9 | 98.18%(54/55) | 15.56%(7/45) |
ITGA2 | 81.82%(45/55) | 64.44%(29/45) |
DLGAP2 | 74.55%(41/55) | 75.56%(34/45) |
ESPNP | 98.18%(54/55) | 4.44%(2/45) |
NBPF25P | 98.18%(54/55) | 8.89%(4/45) |
RASA3 | 83.64%(46/55) | 28.89%(13/45) |
ZIM2 | 89.09%(49/55) | 51.11%(23/45) |
PXDN | 81.82%(45/55) | 75.56%(37/45) |
HDAC4 | 78.18%(43/55) | 51.11%(23/45) |
VAV2 | 43.64%(24/55) | 91.11%(41/45) |
注:特异性表示健康者检测阴性的比例,灵敏度为子宫内膜息肉患者检出阳性的比例。
下表展示3例健康者样本和3例子宫内膜息肉患者样本的甲基化水平检测结果。
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Claims (6)
1.检测基因标志物组合甲基化水平的试剂在制备诊断子宫内膜息肉产品中的应用;其中,所述基因标志物组合为IGF1R、CTBP1、TCF7L1、E2F3、CACNA2D4、KCNJ12、TPO、UGT1A8、UGT1A10、CABP5、CST9、ITGA2、DLGAP2、ESPNP、NBPF25P、RASA3、ZIM2、PXDN、HDAC4和VAV2,其中,每种基因标志物中包含至少1个甲基化CpG位点,所述试剂用于检测来自待测样品的DNA,所述DNA为血浆cfDNA。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述试剂包括特异性结合基因标志物的引物和/或探针。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述引物核苷酸序列如SEQ ID NO:1-40所示。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述DNA经甲基化处理。
5.检测权利要求1所述的基因标志物组合的引物在制备诊断子宫内膜息肉试剂盒的应用,所述引物核苷酸序列如SEQ ID NO:1-40所示。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述试剂盒还包括甲基化处理试剂和测序建库试剂。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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