CN112795639A - 一种psap基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物分子标志物技术领域,特别涉及一种PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用。本发明通过Illumina测序、差异基因筛选、生物信息学分析及qRT‑PCR等方法,确定了早期妊娠过程中猪胚胎发生的自发性死亡与母胎界面的免疫反应活性减弱相关,并进一步筛选并确定了PSAP基因可以作为早期妊娠猪胚胎自发死亡分子标志物。相比于传统的观察法,利用PSAP基因可以更加精确的度量早期妊娠过程中自发性死亡的胚胎,为研究胚胎发育过程的调控及胚胎自发死亡调控、子宫内膜调控等分子机制的科研工作者们提供新的手段。
Description
技术领域
本发明涉及生物分子标志物技术领域,特别涉及一种PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用。
背景技术
母猪的窝产仔数在一定程度上决定了一头母猪的生产效益,因此,母猪妊娠过程中胚胎的自发死亡在养猪业中一直备受关注,如何减少胚胎的自发死亡、提高母猪窝产仔数成了各国科研工作者们亟需解决的问题。大约有20~45%的猪胚胎会在妊娠的不同阶段自发性死亡,尤其在早期妊娠过程中,约在妊娠的第12至30天,更是有20~30%的胚胎会自发死亡。如何准确辨别早期胚胎发育是否正常对研究胚胎发育过程的调控及胚胎自发死亡调控分子机制的科研工作者们至关重要。
由于猪胎盘是一种特殊的非侵袭性上皮绒毛膜胎盘,胎盘通过绒毛膜附着于母体子宫上皮而形成,胚胎与母体之间属于并置关系,母体和胎儿之间的6层组织将血液供应分离开,为了避免母体的免疫排斥反应,母胎界面需维持特定的免疫反应活性使得胎儿能够正常发育。神经营养因子鞘脂激活蛋白原(PSAP)是溶酶体中特定鞘脂水解酶的激活剂,被发现在淋巴组织中大量表达,可能在免疫反应中扮演重要功能。
目前确定早期妊娠过程中自发死亡的猪胚胎主要是通过解剖来观察胚胎的发育状态,包括胚胎的长度、重量等。但是观察法经常会造成一些不可避免的误差:例如由于操作者自身的原因造成的误差或某些妊娠早期发育中的胚胎已经或将要死亡但在屠宰时肉眼还难以辨别造成的误差。对于某些研究胚胎发育调控机制的科研工作者,胚胎是否发育正常对研究结果十分重要,因此提出一种分子标志物,在一定程度上可以辅助辩别胚胎是否正常发育。
此外,对于研究子宫内膜调控的科研工作者来说,由于发育妊娠早期的子宫内膜大体一致,肉眼难以辩别出差距,不同部位的子宫内膜其内在基因表达模式又存在显著不同,因此,提供一种分子标志物来辅助辩别采集的子宫内膜状态也是十分必要。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺点,本发明的首要目的在于提供一种PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物。
本发明的再一目的在于提供上述引物的应用。
本发明的第四个目的在于提供一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的试剂盒。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种PSAP(鞘脂激活蛋白原)基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用;
所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡产品包括:通过RT-PCR、实时定量PCR、免疫检测、原位杂交或基因芯片检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品;
所述的通过RT-PCR检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括至少一对特异扩增PSAP基因的引物;
所述的通过实时定量PCR检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括至少一对特异扩增PSAP基因的引物;
所述的通过免疫检测检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因编码的蛋白(PSAP蛋白)特异性结合的抗体,包括多克隆抗体和单克隆抗体;
所述的通过原位杂交检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因的核酸序列杂交的探针;
所述的通过基因芯片检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因的核酸序列杂交的探针;
在本发明中,可以使用一系列本领域已知的方法来制备针对PSAP蛋白特异的抗体。例如,将提纯的PSAP基因产物或它的抗原片段注射入动物体内以产生多克隆抗体。同样,表达PSAP蛋白或它的抗原片段的细胞也可以用来对动物致免疫而产生抗体。根据本发明制备的抗体也可以是单克隆抗体,这些单克隆抗体可用杂交瘤技术制备(例如,Kohleret al.,Nature 256:495,1975;Kohler et al.,Eur.J.Immunol.6:511,1976;Kohler etal.,Eur.J.Immunol.6:292,1976)。本发明的抗体包括可以阻抑PSAP功能的抗体,也可以是不影响PSAP功能的抗体。每一类抗体都可以通过对PSAP基因产物的片段或功能域致免疫而产生,而PSAP基因产物及其片段可以用重组方法产生或用多肽合成仪进行合成。与非修饰形式的PSAP基因产物结合的抗体,可以利用在原核细胞例如Escherichia coli中产生的基因产物来免疫动物而得到。与翻译后修饰形式如糖基化或磷酸化PSAP蛋白或多肽结合的抗体,可以利用在真核细胞如酵母或昆虫细胞中产生的基因产物来免疫动物而得到。
在本发明中,所述探针可以是DNA、RNA、DNA-RNA嵌合体、PNA或其它衍生物。所述探针的长度没有限制,只要完成特异性杂交、与目的核苷酸序列特异性结合,任何长度都可以。所述探针的长度可短至25、20、15、13或10个碱基长度。同样,所述探针的长度可长至60、80、100、150、300个碱基对或更长,甚至整个基因。由于不同的探针长度对杂交效率、信号特异性有不同的影响,所述探针的长度通常至少是14个碱基对,最长一般不超过30个碱基对,与目的核苷酸序列互补的长度以15~25个碱基对最佳。所述探针自身互补序列最好少于4个碱基对,以免影响杂交效率。
一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物,包含引物PSAP-F和PSAP-R,其核苷酸序列如下所示:
上游引物PSAP-F:5’-GGTGACTGACCTCCAGAACG-3’;
下游引物PSAP-R:5’-GATGTCCTTGGGTTGCATGTG-3’;
所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用;
一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的试剂盒,包含上述检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物;
所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡的试剂盒在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用;
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明通过Illumina测序、差异基因筛选、生物信息学分析及qRT-PCR等方法,确定了早期妊娠过程中猪胚胎发生的自发性死亡与母胎界面的免疫反应活性减弱相关,并进一步筛选并确定了PSAP基因可以作为早期妊娠猪胚胎自发死亡分子标志物。
(2)相比于传统的观察法,利用PSAP基因可以更加精确的度量早期妊娠过程中自发性死亡的胚胎,为研究胚胎发育过程的调控及胚胎自发死亡调控、子宫内膜调控等分子机制的科研工作者们提供新的手段。
附图说明
图1是健康发育胚胎和停滞发育胚胎的展示图,其中,左边为停滞发育胚胎,右边为健康发育胚胎。
图2是差异基因GSVA富集分析结果图。
图3是差异基因“Cell Activation Involved in Immune Response”GSEA富集分析结果图。
图4是荧光定量PCR检测的PSAP基因相对表达量结果分析图。
图5是独立样本差异基因PSAP的验证结果分析图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1差异基因筛选及免疫反应验证
一、试验设计及样本收集
某繁殖猪场挑选体况相近、发育正常的4头母猪(藏猪)进行人工授精处理,妊娠第28天,当地屠宰场屠宰这4头母猪,并迅速取出子宫放入冰盒中送往实验室。随后,沿着子宫反中膜侧纵向打开子宫,通过对胚胎长度、体重等分析从4头不同母猪中获得的健康发育和停滞发育的胚胎(如图1所示),收集健康发育胚胎位点子宫内膜(HE)和停滞发育胚胎位点子宫内膜(AE)样品,立即浸入液氮中并转移至-80℃的冰箱中进行后续RNA提取。
二、子宫内膜组织RNA提取及Illumina测序
根据制造商的说明,使用TRIzol试剂(Invitrogen,USA)提取子宫内膜组织的总RNA。用分光光度计(IMPLEN,USA)来度量RNA的纯度和浓度,同时用Bioanalyzer 2100系统(Agilent Technologies,USA)的RNA Nano 6000试剂盒来评估RNA的完整性和质量。
使用去除rRNA的方法制备样本cDNA文库,并在Illumina PE150平台上进行测序。
三、差异基因筛选及免疫反应验证
(1)利用生物信息学技术对测序结果进行分析,具体方法为:
①使用HISAT2 v2.0.5将测序reads比对到猪参考基因组(Sscrofa 11.1,http://asia.ensembl.org/Sus_scrofa/Info/Index),随后使用StringTie v1.3.3将比对结果进行转录本组装,使用Cuffmerge v2.2.1将转录本合并注释,通过StringTie v1.3.3参数:--rf-e计算样本中基因的FPKM(Fragments Per Kilobase for A Million Reads)表达量。
②基于HE和AE样本中基因的FPKM表达量,使用R语言内置配对样本t检验t.test(x,y,paired=T)的方法,并通过R语言软件包fdrtool,采用FDR方法的方法校正p值,设置p值小于0.05和差异倍数大于2为阈值,筛选差异表达基因,共获得2357个差异表达基因。
(2)从MSigDB(https://www.gsea-msigdb.org/gsea/msigdb)数据库中下载获得139个免疫生物学过程功能基因集,通过R语言软件包GSVA gsva(expr,geneSets,verbose=F,parallel.sz=1)对步骤(1)获得的2357个差异表达基因进行GSVA富集分析,将富集结果以热图形式展示,如图2所示,发现HE中免疫反应活性强于AE。
(3)为了进一步确认胚胎停滞位点免疫反应活性的降低,我们选择“CellActivation Involved in Immune Response”生物学过程,利用GSEA软件(http://www.gsea-msigdb.org/gsea/index.jsp)进行GSEA富集分析,结果见图3,发现确实HE中有着显著的正富集。
上述结果显示:早期妊娠过程中猪胚胎发生的自发性死亡与母胎界面的免疫反应活性减弱相关。
实施例2 PSAP基因选择及qRT-PCR验证
由于早期妊娠过程中猪胚胎发生的自发性死亡与母胎界面免疫反应相关,故从2357个差异表达基因中挑选出一种与免疫反应相关的PSAP基因作为早期妊娠猪胚胎自发死亡的候选分子标志物,并通过荧光定量PCR(qRT-PCR)验证PSAP在胚胎发育正常位点(HE)与发育停滞位点(AE)的表达差异。
(1)cDNA合成
利用提取的合格的HE和AE样本总RNA进行cDNA的合成,反转录使用的是Takara公司的反转录试剂盒(PrimeScriptTM RT reagent Kit with gDNA Eraser(Perfect RealTime)),首先去除基因组DNA,总反应体系为10μl(表1),反应程序为:42℃放置反应2min,4℃终止反应;随后进行cDNA合成,总反应体系为20μl(表2),反应程序为:37℃反应15min,85℃反应5sec,4℃终止反应。
表1除基因组DNA体系(10μl)
表2反转录体系(20μl)
PrimeScript RT Enzyme Mix I | 1.0μl |
RT Primer Mix | 1.0μl |
5X PrimeScript Buffer 2(for Real Time) | 4.0μl |
RNase Free H<sub>2</sub>O | 4.0μl |
上述去除基因组DNA的反应液 | 10.0μl |
反应体系 | 20.0μl |
(2)PSAP PCR定量
利用上述合成的cDNA进行PSAP qPCR定量,使用赛默飞公司的定量PCR检测试剂(PowerUpTM Green Master Mix),每个样品设置3个重复,总反应体系为10μl(表3),反应程序为:95℃预变性10min;40个循环,每个循环95℃变性15sec,60℃退火15sec,72℃延伸20sec,记录溶解曲线。扩增引物及扩增片段为:
上游引物PSAP-F:5’-GGTGACTGACCTCCAGAACG-3’;
下游引物PSAP-R:5’-GATGTCCTTGGGTTGCATGTG-3’;
扩增片段的核苷酸序列:
GGTGACTGACCTCCAGAACGCTGTGAGGACTAACTCCACCTTTGTCGAGGCCTTGGTGAACCACGCCAAGGAGGAGTGTGACCGCCTGGGGCCTGGCATGGCCGACATGTGCAAGAACTATATCAGCCAGTACTCGGAAATCGCTATCCAGATGATGATGCACATGCAACCCAAGGACATC
其中,黑色加粗部分为设计引物序列位置;
表3 qPCR反应体系(10μl)
基因表达丰度通过2-ΔΔCt法表示,对HE和AE样本的PSAP qPCR结果进行t检验,p值<0.05即为差异显著,p<0.01差异极显著,如图4所示,HE和AE中PSAP基因表达差异显著(p值为0.0037,即为PSAP表达差异极显著),猪胚胎自发死亡位点PASP基因表达远低于胚胎发育正常位点,故可以将PSAP基因作为早期妊娠猪胚胎自发死亡的分子标志物。
实施例3独立样本qRT-PCR验证早期妊娠猪胚胎自发死亡分子标志物PSAP
在一个独立样本的母猪群体中,取2头妊娠35天母猪(藏猪)健康发育胚胎位点子宫内膜(HE)和胚胎死亡退化位点子宫内膜(AE)样品,参照实施例2,提取样本总RNA并进行qRT-PCR分析,具体反应体系及程序参照实施例2qRT-PCR定量部分。
结果如图5所示,妊娠35天HE和AE样本中PSAP基因表达同样有明显差异。结果表明,PSAP基因可以作为猪早期妊娠胚胎自发死亡的分子标志物。
对于待测样本,参照实施例2,提取样本总RNA并进行qRT-PCR分析,以健康发育胚胎位点子宫内膜(HE)样品为阳性对照,基因表达丰度通过2-ΔΔCt法表示,对HE样本和待测样本的PSAP qPCR结果进行t检验,若p值<0.05,说明待测样本在早期妊娠过程中猪胚胎发生自发性死亡,若p值≥0.05,则待测样本同样为健康发育胚胎样本。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 华南农业大学
<120> 一种PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用
<130> 1
<160> 3
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial
<220>
<223> 上游引物PSAP-F
<400> 1
ggtgactgac ctccagaacg 20
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> Artificial
<220>
<223> 下游引物PSAP-R
<400> 2
gatgtccttg ggttgcatgt g 21
<210> 3
<211> 181
<212> DNA
<213> Artificial
<220>
<223> 扩增片段的核苷酸序列
<400> 3
ggtgactgac ctccagaacg ctgtgaggac taactccacc tttgtcgagg ccttggtgaa 60
ccacgccaag gaggagtgtg accgcctggg gcctggcatg gccgacatgt gcaagaacta 120
tatcagccag tactcggaaa tcgctatcca gatgatgatg cacatgcaac ccaaggacat 180
c 181
Claims (10)
1.一种PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用。
2.根据权利要求1所述的PSAP在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡产品包括:通过RT-PCR、实时定量PCR、免疫检测、原位杂交或基因芯片检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品。
3.根据权利要求2所述的PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的通过RT-PCR检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括至少一对特异扩增PSAP基因的引物。
4.根据权利要求2所述的PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的通过实时定量PCR检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括至少一对特异扩增PSAP基因的引物。
5.根据权利要求2所述的PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的通过免疫检测检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因编码的蛋白特异性结合的抗体,包括多克隆抗体和单克隆抗体。
6.根据权利要求2所述的PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的通过原位杂交检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因的核酸序列杂交的探针。
7.根据权利要求2所述的PSAP基因在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用,其特征在于:
所述的通过基因芯片检测猪妊娠早期胚胎死亡的产品包括:与PSAP基因的核酸序列杂交的探针。
8.一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物,其特征在于包含引物PSAP-F和PSAP-R,其核苷酸序列如下所示:
上游引物PSAP-F:5’-GGTGACTGACCTCCAGAACG-3’;
下游引物PSAP-R:5’-GATGTCCTTGGGTTGCATGTG-3’。
9.一种检测猪妊娠早期胚胎死亡的试剂盒,其特征在于包含权利要求8所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物。
10.权利要求8所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡的引物或权利要求9所述的检测猪妊娠早期胚胎死亡的试剂盒在制备检测猪妊娠早期胚胎死亡产品中的应用。
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- 2021-02-04 CN CN202110157777.9A patent/CN112795639A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210514 |
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