CN112837749A - 一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征为以某种选定癌症的确诊病例的核酸数据出发通过构建点突变位点(SNV)组群、组建候选探针组、探针验证确认三个阶段获得可用于该癌症筛查的基因芯片探针。

Description

一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法
技术领域
本发明涉及生物芯片领域，特别涉及一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法。
背景技术
生物芯片技术已经广泛应用于临床疾病诊断、健康管理、药物研究开发、动植物检疫、食品检测、环境监测、科学研究、法医学检测等众多领域，有广阔的应用前景，市场需求量非常大。
基因芯片是生物芯片中的一类，是通过在芯片的基片上定植一系列的序列已知探针而制备，可用于特定标记核酸的杂交检测，能通过识别检测与信息处理来报告检测对象中核酸信息。
基因芯片制造的关键技术是如何有效地获得基因芯片的特异性探针，只有获得特异的探针才能进行基因芯片的设计与生产，基因芯片探针的获取技术已经成为基因芯片产业的竞争核心。
当前，基因芯片探针的设计与优化技术主要掌握在国外几个大公司手中，已经形成一系列的癌症用药筛选芯片；但是，市场上还没有针对于中国人的癌症筛查基因芯片，这是国家注重民族基因资源保护的巨大贡献，同时也是我国基因芯片技术开发的巨大挑战，必须建立我国自己的癌症筛查基因芯片制造体系，而基因芯片探针设计又是重中之重。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在不足，建立起包括构建点突变位点(SNV)组群、组建候选探针组、探针验证确认三个阶段的获得癌症筛查基因芯片探针的优化方法，优化获得的基因芯片探针可用于制造筛查癌症的基因芯片。
本发明的发明构思是：癌症是由于细胞不受控增殖造成，而细胞增殖的源头直接与DNA有关，DNA改变是造成癌症的根本原因；DNA序列的改变就存在于已经确诊的癌症病例的核酸检测数据中，只要筛选并获得某癌症的特异探针，就可以制造基因芯片对该癌症进行筛查，在癌症早期就进行干预治疗有效防止癌症的恶化。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，包括以下步骤：
S1确定某种癌症为筛查目标，获取该癌症确诊病例的核酸检测数据；
S2通过癌症确诊病例的核酸检测数据与人基因组大数据的序列比对，确定相应的点突变位点(SNV)并构建点突变位点(SNV)组群；
S3分别以点突变位点(SNV)组群中各个SNV位点为核心进行序列扩展和序列比对，筛选出可用于癌症筛查检测的SNV位点候选探针并组成候选探针组；
S4利用候选探针组中的选探针的序列信息制作测试芯片，进行探针验证确认，筛选出探针阳性检测结果与癌症确诊病例一致的候选探针，即为可用于癌症筛查的基因探针。
优选的，通过构建点突变位点(SNV)组群、组建候选探针组、探针验证确认三个阶段获得可筛查特定癌症的基因芯片探针。
优选的，利用某种癌症的确诊病例的核酸检测数据与人基因组大数据进行序列比对获得SNV位点及相应的SNV位点功能注释。
优选的，SNV位点功能注释包括SNV位点所在基因的功能注释和SNV位点所在染色体区段的功能注释。
优选的，候选探针是以SNV位点为核心通过序列扩展和序列比对组合的方式筛选获得。
优选的，候选探针的长度为15-25个核苷酸且候选探针与基因组中非其本身序列的其他序列的最长连续配对的碱基数为5-10个。
优选的，探针验证是以医院诊断结果为验证标准。
优选的，使用癌症确诊病例的单细胞测序数据进行筛查癌症用基因芯片探针的筛选，测序数据可来源于癌症患者的尿液中脱落细胞、经血中细胞、穿刺获得细胞、身体各部位的脱落细胞、血液、组织液等，但不局限于这些来源的细胞。
与现有技术相比，本发明创立的、包括：构建点突变位点(SNV)组群、组建候选探针组、探针验证确认，三个紧密连锁的筛选步骤，能够把具体的基因芯片探针与特定的癌症筛查关联在一起，最终将使得癌症的早期筛查发现成为可能，进而可以通过早期干预治疗减少癌症的发病率.
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。本发明所应用的化学试剂以及仪器如未经特别说明，均可从商业渠道购买。
实施例1：一种乳腺癌癌症筛查用基因芯片探针的优选方法
与三甲肿瘤医院或肿瘤科合作进行筛选乳腺癌早筛用基因芯片探针开发，以医院确诊的乳腺癌患者的病变组织进行全基因组测序，获得乳腺癌癌变组织(细胞)的核酸检测数据；
将乳腺癌变组织(细胞)核酸检测数据与人基因组数据库(如，NCBI-GeneBank等)进行序列比对，同时参考点突变位点(SNV)数据库(如，NCBI-Clinvar等)确定乳腺癌变组织(细胞)中相应的点突变位点(SNV)，例如一个乳腺癌组织核酸检测数据中发现的一个SNV是G>A的碱基转换突变，对比NCBI-Clinvar数据库同样找到了这个SNV突变(rs786205165)，NM_004958.4:c.4448G>A，功能注释(>ref|NM_004958.4|:4419-4465Homo sapiensmechanistic target ofrapamycin kinase(MTOR),transcript variant 1,mRNA)，功能注释说明该碱基转换使得蛋白质发生半胱氨酸到酪氨酸的改变；将所有检测到的SNV集合在一起形成点突变位点(SNV)组群；
以点突变位点(SNV)组群中每个SNV位点为核心，以15-25个核苷酸长度截取序列并进行人基因组数据库及乳腺癌变组织(细胞)核酸检测数据进行比对，筛选出连续配对碱基在5-10个的序列，特称为候选探针；将候选探针集合在一起组建候选探针组；其中包括基于SNV突变(rs786205165)的候选探针：GAGAGCTGGAGATCCAG。
利用确诊的乳腺癌癌变组织(细胞)核酸检测数据进行候选探针组中各种候选探针的对比分析，特称为探针验证；通过探针验证可以从候选探针组中筛选出可用于基因芯片制造的乳腺癌特异性探针；其中包括SNV突变(rs786205165)的探针：GAGAGCTGGAGATCCAG。
实施例2：一种肺癌癌症筛查用基因芯片探针的优选方法
与三甲肿瘤医院或肿瘤科合作进行筛选肺癌早筛用基因芯片探针开发，以医院确诊的肺癌患者的病变组织进行全基因组测序，获得肺癌癌变组织(细胞)的核酸检测数据；
将肺癌变组织(细胞)核酸检测数据与人基因组数据库(如，NCBI-GeneBank等)进行序列比对，同时参考点突变位点(SNV)数据库(如，NCBI-Clinvar等)确定肺癌癌变组织(细胞)中相应的点突变位点(SNV)，例如一个肺癌组织核酸检测数据中发现的一个SNV是删除突变，对比NCBI-Clinvar数据库同样找到了这个SNV突变rs587779846，NM_001351834.2:c.5290del，(Homo sapiens ATM serine/threonine kinase(ATM),transcript variant1,mRNA)，功能注释说明该碱基缺失使得蛋白质翻译，只能得到截短的蛋白，影响其激活p53和BRCA1等调控蛋白，造成癌症发生；将所有检测到的SNV集合在一起形成点突变位点(SNV)组群；
以点突变位点(SNV)组群中每个SNV位点为核心，以15-25个核苷酸长度截取序列并进行人基因组数据库及肺癌癌变组织(细胞)核酸检测数据进行比对，筛选出连续配对碱基在5-10个的序列，特称为候选探针；将候选探针集合在一起组建候选探针组；其中包括基于SNV突变(rs587779846)的候选探针gctggcctattacagcctt；
利用确诊的肺癌癌变组织(细胞)核酸检测数据进行候选探针组中各种候选探针的对比分析，特称为探针验证；通过探针验证可以从候选探针组中筛选出可用于基因芯片制造的肺癌特异性探针；其中包括SNV突变(rs587779846)的探针：gctggcctattacagcctt。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
序列表
<110> 北京百奥纳芯生物科技有限公司
<120> 一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 17
<212> DNA
<213> SNV突变(rs786205165的候选探针Homo sapiens)
<400> 1
gagagctgga gatccag 17
<210> 2
<211> 17
<212> DNA
<213> SNV突变(rs786205165的探针Homo sapiens)
<400> 2
gagagctgga gatccag 17
<210> 3
<211> 19
<212> DNA
<213> SNV突变(rs587779846的候选探针Homo sapiens)
<400> 3
gctggcctat tacagcctt 19
<210> 4
<211> 19
<212> DNA
<213> SNV突变(rs587779846的探针Homo sapiens)
<400> 4
gctggcctat tacagcctt 19

Claims (10)

1.一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1确定某种癌症为筛查目标，获取该癌症确诊病例的核酸检测数据；
S2通过癌症确诊病例的核酸检测数据与人基因组大数据的序列比对，确定相应的点突变位点(SNV)并构建点突变位点(SNV)组群；
S3分别以点突变位点(SNV)组群中各个SNV位点为核心进行序列扩展和序列比对，筛选出可用于癌症筛查检测的SNV位点候选探针并组成候选探针组；
S4利用候选探针组中的选探针的序列信息制作测试芯片，进行探针验证确认，筛选出探针阳性检测结果与癌症确诊病例一致的候选探针，即为可用于癌症筛查的基因探针。
2.根据权利要求1所述的一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，通过构建点突变位点(SNV)组群、组建候选探针组、探针验证确认三个阶段获得可筛查特定癌症的基因芯片探针。
3.根据权利要求1所述的一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，利用某种癌症的确诊病例的核酸检测数据与人基因组大数据进行序列比对获得SNV位点及相应的SNV位点功能注释。
4.根据权利要求3所述的SNV位点功能注释，其特征在于，SNV位点功能注释包括SNV位点所在基因的功能注释和SNV位点所在染色体区段的功能注释。
5.根据权利要求1所述的一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，可用于癌症筛查检测的SNV位点候选探针是以SNV位点为核心通过序列扩展和序列比对组合的方式筛选获得。
6.根据权利要求5所述的候选探针，其特征在于，候选探针的长度为15-25个核苷酸且候选探针与基因组中非其本身序列的其他序列的最长连续配对的碱基数为5-10个。
7.根据权利要求1所述的一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，探针验证是以医院的癌症确诊结果为验证标准。
8.根据权利要求1所述的一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法，其特征在于，优选使用癌症病例的单细胞测序数据进行筛查癌症用基因芯片探针的筛选。
9.根据权利要求8所述的癌症患者的单细胞测序数据，其特征在于，测序数据可来源于癌症患者的尿液中脱落细胞、经血中细胞、穿刺获得细胞、身体各部位的脱落细胞、血液、组织液等，但不局限于这些来源的细胞。
10.保护种一种癌症筛查用基因芯片探针的优选方法在生命科学与医疗健康领域的应用。
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