CN112941195A - 一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法。本发明采用多重PCR扩增和电泳方法分析和鉴定6个基因的等位基因多态性(SNP)：CLSTN2、GRM7‑AS3、KIBRA、DRD2、BDNF和COMT，包括如下步骤：a)采集受测者口腔内脱落细胞保存于采集卡或者对血液样本进行DNA核酸提取；b)取受测者唾液采集卡样本或提取的DNA样本加入到反应体系中，进行PCR扩增；c)运行扩增程序；d)对扩增产物进行电泳分析，并根据峰型图进行判读。本发明可同步对受测者相关多个基因的SNP进行检测，实现检测的简易性、高效性和特异性。通过该分析为受测者是否拥有最强大脑的潜力提供参考。

Description

一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法
技术领域
本发明涉及基因检测领域，具体涉及一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法。
背景技术
大脑的能力主要体现在数学能力、短期情景记忆力、工作记忆力、长期记忆力以及压力下处理能力这5个方面，通过大量研究发现这些能力都具有很强的遗传相关性，通过阅读大量文献发现大脑的这5个方面能力主要与CLSTN2、GRM7-AS3、KIBRA、 DRD2、BDNF、COMT基因有关。
2014年，一项涉及近3000对双胞胎的研究以及群体研究显示， CLSTN2基因上的rs13065203多态与数学能力显着相关，A等位基因数学能力强，G等位基因数学能力弱；GRM7-AS3基因上的 rs164028多态也与数学能力显着相关，T等位基因数学能力强，A 等位基因数学能力弱。
在来自瑞士和美国的三个独立的正常认知群体中，编码大脑蛋白KIBRA的基因组位点与记忆表现显著相关。基因表达研究表明，KIBRA表达于与记忆相关的脑结构中，功能磁共振成像检测到KIBRA等位基因在记忆检索过程中海马活化的依赖性差异显示CC基因型在短期情景记忆的回忆中需要更多的海马体激活，因此 T等位基因短期情景记忆力好，C等位基因短期情景记忆力差。
中枢神经多巴胺DA是重要的神经递质，在调节中枢神经系统各种功能方面起到关键作用，比如高级认知、空间记忆、运动能力、情绪等等。近期研究表面，DA在认知学习过程中起着关键性作用。DRD2是DA信号的接收者，在DA生理效应及其含量水平的反馈调节上具有重要作用，在大脑功能上主要体现为工作记忆力。DRD2基因上的SNP多态性功能研究发现rs2283265多态性与工作记忆力显著相关，A等位基因工作记忆力强，C等位基因工作记忆力弱。
BDNF基因具有促进早起神经元的增殖与分化、维持成熟神经元的存活的生物学功能，与长程记忆相关。该基因rs6265多态A 等位基因降低BDNF的表达量，导致海马体容量和活性降低，因此 A等位基因长期记忆力强，G等位基因长期记忆力弱。
COMT基因编码的蛋白在脑部前额叶和扣带皮层区域都非常活跃，与脑细胞间的信息传递具有密切关系。该基因的rs4680多态变异导致蛋白的热稳定性改变。A等位基因携带者，探索性较高， COMT活性较低，因而多巴胺水平较高，对疼痛和压力比较敏感，压力下易受挫，但平时的处理信息更有效；G等位基因，探索性较低，COMT活性较高，多巴胺水平较低，对疼痛耐受力好，更坚韧，压力情况下表现更好，但平时的执行能力和认知能力略有下降。因此rs4680SNP位点，A等位基因压力下处理能力强，G等位基因压力下处理能力弱。
同时具有数学能力、短期情景记忆力、工作记忆力、长期记忆力以及压力下处理能力强的人我们可以称为″最强大脑″。较大程度上能有更强的数学能力，更强的短期情景记忆力，更强的工作记忆相关能力如高级认知、空间记忆、运动能力、情绪管理能力，更强的长期记忆力以及压力下处理问题能力，这样的人在学习，生活，工作中会更顺利。通过本发明的分析方法能够为受测者是否拥有最强大脑的潜力提供参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，该试剂盒能对受测者的相关基因进行检测，并给出分析。
具体地，本发明公开了一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，包括如下步骤：
a)采集受测者口腔内脱落细胞保存于采集卡或者对血液样本进行DNA核酸提取；
b)取受测者唾液采集卡样本或提取的DNA样本加入到反应体系中，进行PCR扩增；
c)运行扩增程序；
d)对扩增产物进行电泳分析，并根据峰型图进行判读；
本试剂盒包含以下几个组分：Primer Mix、PCR反应液和DNA/RNA-free水。
其中的Primer Mix中，包含扩增6个基因SNP多态位点的引物组及3个人类基因组DNA内参和反应内参pcDNA的引物组，详见表1。
本试剂盒可对受测样本进行同步多重PCR扩增，通过SNP引物的设计，可以精确测出被检测基因CLSTN2、GRM7-AS3、 KIBRA、DRD2、BDNF和COMT的基因型：杂合子或纯合子；pcDNA用以检测反应体系，监控反应体系是否有效，扩增是否正常；3个人体基因组DNA内参用以检测人体样本，保证人体样本有效。
其中PCR反应液包含以下组分：2×PCR缓冲液、DNA聚合酶、dNTPs、氯化钾、氯化镁等。
本试剂盒的PCR扩增反应条件见表2。
表2本发明的PCR扩增反应条件
Figure RE-GDA0002420055160000041
Figure RE-GDA0002420055160000051
本试剂盒的扩增产物通过电泳对扩增产物进行分析；优选的电泳为毛细管电泳。
本试剂盒可同时扩增多个位点，实现检测的简易性、高效性和特异性，通过分析扩增图谱分析为受测者是否拥有最强大脑的潜力提供参考，见表3。
表3本发明的检测位点-脑力参考信息
Figure RE-GDA0002420055160000052
附图说明
图1是本试剂盒阴性对照DNA/RNA-free水扩增图谱。只出现 pcDNA特征峰。
图2是受测者1口腔脱落细胞样本扩增图谱。CLSTN2基因型为 G、GRM7-AS3为A、KIBRA为T、DRD2为C、BDNF为GA、 COMT为GA，出现pcDNA峰及人基因组DNA(huDNA)内参- 1、人基因组DNA(huDNA)内参-4、人基因组DNA(huDNA) 内-5特征峰。
图3是受测者2口腔脱落细胞样本扩增图谱。CLSTN2基因型为 GA、GRM7-AS3为AT、KIBRA为T、DRD2为CA、BDNF为 A、COMT为G；出现pcDNA峰及人基因组DNA(huDNA)内参-1、人基因组DNA(huDNA)内参-4、人基因组DNA (huDNA)内-5特征峰。
图4是受测者2血液提取DNA样本扩增图谱，同图3。
具体实施方法：
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
检测是否与生俱来拥有最强大脑潜力的检测试剂盒，包括盒体和盒体内存放的试剂，包括如下步骤：
a)采集受测者口腔内脱落细胞保存于采集卡或者对血液样本进行DNA核酸提取；
b)取受测者唾液采集卡样本或提取的DNA样本加入到反应体系中，进行PCR扩增；
c)运行扩增程序；
d)对扩增产物进行电泳分析，并根据峰型图进行判读；
本试剂盒包含以下几个组分：包含引物组在内的Primer Mix、 PCR反应液和DNA/RNA-free水。
其中的PCR反应体系Primer Mix中，包含扩增6个SNP多态位点、3个人类基因组内参和pcDNA反应内参的引物组，详见表1。
其中PCR反应液包含以下组分：2×PCR缓冲液、DNA聚合酶、dNTPs、氯化钾、氯化镁等。
在实施案例中，所述的样本为DNA/RNA-free水、受测者1口腔内壁脱落细胞采集卡、受测者2口腔内壁脱落细胞采集卡、受测者2血液DNA提取样本。
在实施案例中，所述的电泳是通过毛细管电泳对扩增产物进行电泳，并结合分析软件给出扩增图谱并给出分析，判断受测者的数学能力、短期情景记忆力、工作记忆力、长期记忆力以及压力下处理能力。
实施例一
(1)所选样本：DNA/RNA-free水。
(2)体系配置
根据说明书，将引物Primer Mix、PCR反应液，在冰上按照说明书比例进行反应体系配置，涡旋混匀后，用离心机进行离心，然后用枪头进行混匀和分装。
(3)加入样本
按照说明书，用移液器取对应体积的DNA/RNA-free水，加入到已经分装好的反应体系中。
(4)扩增程序
PCR仪器上的扩增程序为如表2。
(5)扩增产物在3500DX遗传分析仪上检测
由去离子甲酰胺与系统中分子量内标(Size-500)组成上样混合物{(1μL Size-500+12μL去离子甲酰胺)×(进样数)}。将9μL上样混合物与1μL扩增产物混合，避免产生气泡，尽快电泳。用ABI 3500遗传分析仪(购自美国ABI公司)检测分析，具体分析参数为进样电压：1.2kv，进样时间：15s，电泳时间1210-1500s。检测结果如图1所示。
(6)分析数据
本次实验中所使用的是DNA/RNA-free水，在电泳图谱中应不存在各基因位点的目标峰，只出现pcDNA基因的特征峰，如下： pcDNA位点所对应的出峰情况为：单峰，图谱中显示pcDNA；
如图1所示，DNA/RNA-free水扩增产物电泳分析图谱只出现反应内参pcDNA峰。
本次实验能够有效地验证反应试剂的扩增有效性，无外界污染源。
实施例二
(1)所选样本：受测者1和受测者2的口腔内壁脱落细胞样本。
(2)样本采集
采集类型：口腔内壁脱落细胞。
采集方法：采用唾液采集棒在口腔内壁上来回擦拭4次，用唾液采集棒的反面继续在口腔内壁上来回擦拭4次，取出唾液采集棒，在唾液样本采集卡上反复按压，将唾液内壁细胞转移到唾液样本采集卡上，并将已经采集好的唾液样本采集卡在无污染区域作晾干处理。
有效样本：唾液样本采集卡的粉色区域变成浅粉色或白色的区域为有效唾液样本区域。
选取样本方法：利用达博塑料打孔器(1.0mm)进行手动打孔取样。
(3)体系配置
根据说明书，将引物Primer Mix、PCR反应液，在冰上按照说明书比例进行反应体系配置，涡旋混匀后，用离心机进行离心，然后用枪头进行混匀和分装。
(4)加入样本：用打孔器取唾液卡中的有效样本1～2个，加入到配置好的反应体系中。
(5)扩增程序
PCR仪器上的扩增程序为如表2。
(6)扩增产物在3500DX遗传分析仪上检测
由去离子甲酰胺与系统中分子量内标(Size-500)组成上样混合物{(1μL Size-500+12μL去离子甲酰胺)×(进样数)}。将9μL上样混合物与1μL扩增产物混合，避免产生气泡，尽快电泳。用ABI 3500遗传分析仪(购自美国ABI公司)检测分析，具体分析参数为进样电压：1.2kv，进样时间：15s，电泳时间1210-1500s。检测结果分别为图2和图3。
(7)分析数据
本次实验中所使用的是受测者样本，根据各目的峰在图谱中出现的位置，确定该受测者的基因型，指导判断受测者是否具有数学能力、短期情景记忆力、工作记忆力、长期记忆力以及压力下处理能力，进而分析受测者是否拥有最强大脑的潜力。
图2为受测者1唾液样本的分析图谱，图3为受测者2唾液样本的分析图谱。
根据图2分析如下：
受测者1扩增产物电泳图谱出现以下特征峰：CLSTN2基因型为G、GRM7-AS3为A、KIBRA为T、DRD2为C、BDNF为 GA、COMT为GA，出现pcDNA峰及人基因组DNA(huDNA) 内参-1、人基因组DNA(huDNA)内参-4、人基因组DNA (huDNA)内-5特征峰。
其中CLSTN2基因位点G显示为CLSTN2 G，位点A显示为 CLSTN2 A；GRM7-AS3基因位点A显示为GRM7-AS3A，位点T 显示为GRM7-AS3 T；KIBRA基因位点C显示为KIBRA C，位点 T显示为KIBRA T；DRD2基因位点C显示为DRD2 C，位点A显示为DRD2A；BDNF基因位点G显示为BDNF G，位点A显示为BDNF A；COMT基因位点G显示为COMT G，位点A显示为 COMT A；pcDNA位点为单峰；人基因组DNA(huDNA)内参-1 为单峰，图谱中显示B1；人基因组DNA(huDNA)内参-4为单峰，图谱中显示B4；人基因组DNA(huDNA)内参-5位点为单峰，图谱中显示B5。
参考表3，1号受测者的CLSTN2基因型为G、GRM7-AS3为 A、KIBRA为T、DRD2为C、BDNF为GA、COMT为GA，拥有最强大脑的潜力的4个基因型，因而可能拥有较强的短期情景记忆力、工作记忆力、长程情景记忆力和认知能力，其中KIBRA、为 C最强大脑的潜力的纯合基因型，因而可能在短期情景记忆力、工作记忆力方面更为突出。
图3为受测者2唾液样本的分析图谱。
受测者2扩增产物电泳图谱出现以下特征峰：CLSTN2基因型为GA、GRM7-AS3为AT、KIBRA为T、DRD2为CA、BDNF为 A、COMT为G；出现pcDNA峰及人基因组DNA(huDNA)内参-1、人基因组DNA(huDNA)内参-4、人基因组DNA (huDNA)内-5特征峰。
其中CLSTN2基因位点G显示为CLSTN2 G，位点A显示为 CLSTN2 A；GRM7-AS3基因位点A显示为GRM7-AS3A，位点T 显示为GRM7-AS3 T；KIBRA基因位点C显示为KIBRA C，位点 T显示为KIBRA T；DRD2基因位点C显示为DRD2 C，位点A显示为DRD2A；BDNF基因位点G显示为BDNF G，位点A显示为BDNF A；COMT基因位点G显示为COMT G，位点A显示为 COMT A；pcDNA位点为单峰；人基因组DNA(huDNA)内参-1 为单峰，图谱中显示B1；人基因组DNA(huDNA)内参-4为单峰，图谱中显示B4；人基因组DNA(huDNA)内参-5位点为单峰，图谱中显示B5。
参考表3，2号受测者CLSTN2基因型为G、GRM7-AS3为A、 KIBRA为T、DRD2为C、BDNF为GA、COMT为GA，拥有最强大脑的潜力的4个基因型，因而可能拥有较强的数学能力，短期情景记忆力、工作记忆力，其中KIBRA为最强大脑的潜力的纯合基因型，因而可能在短期情景记忆力犹为突出。综合比较2号受测者比1号受测者在数学能力方面更强，在短期情景记忆力、工作记忆力都较强，而在长程情景记忆力、认知能力方面要弱。
因而受测者2号在最强大脑潜力方面可能不如1号受测者。
实施例三
(1)所选样本：受测者2的血液样本。
(2)样本类型：血液样本。
(3)提取DNA：利用核酸提取仪对血液样本进行DNA提取。
(4)体系配置
根据说明书，将引物Primer Mix、PCR反应液，在冰上按照说明书比例进行反应体系配置，涡旋混匀后，用离心机进行离心，然后用枪头进行混匀和分装。
(5)加入样本：按照说明书，用移液器取一定量的提取DNA 样本，加入到反应体系中。
(6)扩增程序
PCR仪器上的扩增程序为如表2。
(7)扩增产物在3500DX遗传分析仪上检测
由去离子甲酰胺与系统中分子量内标(Size-500)组成上样混合物{(1μL Size-500+12μL去离子甲酰胺)×(进样数)}。将9μL上样混合物与1μL扩增产物混合，避免产生气泡，尽快电泳。用ABI 3500遗传分析仪(购自美国ABI公司)检测分析，具体分析参数为进样电压：1.2kv，进样时间：15s，电泳时间1210-1500s。检测结果分别图4所示。
(8)分析数据
图4为受测者2的血液提取DNA样本分析图谱，与图3一致，说明该检测试剂盒同样适用于血样提取的DNA样本。

Claims (7)

1.一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，包括如下步骤：
a)采集受测者口腔内脱落细胞保存于采集卡或者对血液样本进行DNA核酸提取；
b)取受测者唾液采集卡样本或提取的DNA样本加入到反应体系中，进行PCR扩增；
c)运行扩增程序；
d)对扩增产物进行电泳片段分析，并根据峰型图进行判读。
其中的PCR反应体系中，包含扩增6个基因SNP多态位点、3个人体基因组DNA内参和一个PCR反应内参的引物组，见表1，以下引物序列方向均为5’端至3’端。
表1本试剂盒SNP检测位点、引物序列及PCR扩增片段长度
Figure FDA0002313121540000011
Figure FDA0002313121540000021
2.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，所述的口腔脱落细胞，为口腔内壁上脱落细胞，保存于细胞采集卡上，可直接用于PCR扩增。
3.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，所述血液样本，为受测者血液样本或采集于血液保存卡上的血样样本，经过提取的DNA，可直接用于PCR扩增。
4.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，所述的反应体系包含引物组在内的Primer Mix、PCR反应液和DNA/RNA-free水。
5.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，反应体系中的Primer Mix包含了检测CLSTN2、GRM7-AS3、KIBRA、DRD2、BDNF和COMT的SNP所有基因型的引物，包含了pcDNA和3个人体基因组DNA内参引物。
6.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，反应体系中的PCR反应液包含了2×PCR缓冲液、DNA聚合酶、dNTPs、氯化钾、氯化镁等。
7.权利要求1所述的一种检测人类最强大脑潜力基因型的试剂盒和方法，其特征在于，扩增产物通过电泳对扩增产物进行分析；优选的所述电泳为毛细管电泳。
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"rs13065203", 《UCSC》 *
"rs164028", 《UCSC》 *

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