CN113817813B - 与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了“与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段及其检测试剂盒”属于分子诊断技术,所述基因突变片段是ABCC8基因发生突变所得,其与人野生型ABCC8基因同源比对,具有c.4435G>A杂合错义变异,所述突变是在人第11号染色体,物理位置为17415923的碱基由G突变为A,对应地是在SEQ ID NO.1所示核苷酸序列的第20个核苷酸G突变成了A。本发明提供的基因突变片段可以将特殊类型糖尿病患者和正常人群区分开,可以作为临床辅助诊断特殊类型糖尿病的生物标志物;可以早期筛查该变异的携带者,准确诊断患者的糖尿病类型,指导患者的临床治疗和改善预后,为临床上的精准治疗提供依据;为人类攻克特殊类型糖尿病提供可能的药物治疗靶点。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体变异基因,具体涉及一种与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段及其应用。
背景技术
糖尿病是一种最常见的内分泌代谢疾病,具有遗传易感性,在环境因素的触发下发病。中国糖尿病患病总人数约为1.16亿,大约每9人中有1人为糖尿病患者,超过82万人的死因与糖尿病相关。目前我国糖尿病总体防控效能较差,基层医疗机构糖尿病管理能力参差不齐,糖尿病知晓率、治疗率和血糖控制率分别为38.6%、35.6%和33.0%,“三率”现状亟待改变。值得注意的是,糖尿病不仅潜在患者人数众多,而且人均治疗费用高。根据调查,确诊患者的人均治疗费用为936美元,给家庭和社会都带来了沉重的经济负担。
糖尿病可被分为Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病(T2DM)、妊娠糖尿病、特殊类型糖尿病。参照WHO发布的糖尿病诊断和分类标准,特殊类型糖尿病是指除Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病和妊娠糖尿病以外所有的病因引起的糖尿病。特殊类型糖尿病的发病机制相对明确,按照美国糖尿病学会(ADA)2014年修订的糖尿病诊断标准,包含以下8类:胰岛β细胞功能遗传缺陷,胰岛素作用遗传缺陷,胰腺外分泌疾病、内分泌疾病,药物或化学物诱导、感染、免疫介导的罕见类型,以及其他糖尿病相关的遗传综合征。在临床诊疗工作中,由于特殊类型糖尿病的临床表现与Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病存在较大重叠,导致其实际患病率被大大低估。2017年,Bansal等在BMC Medicine上发表一项针对T2DM的大队列高通量测序研究,该研究通过高通量测序技术在4016例T2DM患者(其中40岁前诊断的患者有1346例)和2872名正常对照者中检测了单基因糖尿病相关的22个基因,结果发现该队列T2DM患者中有0.6%携带已知致病变异,而在40岁以下的T2DM患者中,携带相应致病变异的比例更高达1.8%。误诊不仅延误病情,也增加了家庭和社会的经济负担。因此,在临床诊疗过程中,早期准确识别糖尿病的类型,减少漏诊、误诊是制定合理治疗方案的前提,不仅可以减少胰岛素使用,更可以改善患者的血糖控制情况,提高患者生活质量。
随着基因测序技术的迅速发展,特殊类型糖尿病不断取得突破性进展,基因检测不再只是为了验证,而是能诊断并指导患者的临床治疗和改善预后,为临床上的精准治疗提供依据。
发明内容
本发明发明人在对特殊类型糖尿病的家系成员进行分析过程中发现一位特殊类型糖尿病患者(先症者)具有ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异,导致氨基酸改变:p.Glu1479Lys。
HGMD Professional数据库和ClinVar数据库均未收录该变异。根据ACMG指南,该变异被判定为可能致病的(PM1+PM2+PP2+PP3),具体为:
PM1:该变异位于热点突变区域。
PM2:1000g、ESP数据库、ExAC数据库中正常对照人群中未发现的变异。
PP2:ABCC8基因的错义变异是造成疾病的原因,该基因中良性变异所占的比例很小,该变异为新的错义变异。
PP3:多种统计方法预测出该变异会对基因或基因产物造成有害的影响,包括保守性预测、进化预测、剪接位点影响等。
发明人通过调查和检测先证者家系成员中该变异与特殊类型糖尿病情况,验证了该变异与特殊类型糖尿病的关联。该发现对于特殊类型糖尿病诊断,以及未来作为药物设计靶点方面都具有重要意义。
基于此,本发明请求保护以下技术方案:
与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段,其特征在于,是ABCC8基因发生突变所得,其与人野生型ABCC8基因同源比对,具有c.4435G>A杂合错义变异,所述突变是在人第11号染色体,物理位置为17415923的碱基由G突变为A,对应地是在SEQ ID NO.1所示核苷酸序列的第20个核苷酸G突变成了A。
优选地,所述的基因突变片段,其特征在于:具有SEQ ID NO.2所示核苷酸序列。
优选地,所述的基因突变片段的用途,其特征在于:将所述基因突变片段作为靶分子片段研发特殊类型糖尿病检测试剂盒或治疗药物;或者将检测所述的突变的ABCC8基因片段的试剂用于制备检测特殊类型糖尿病的试剂盒。
一种检测特殊类型糖尿病的试剂盒,其特征在于,包含用于检测权利要求1或2所述的基因突变片段的试剂。
优选地,所述的试剂盒,其特征在于,所述试剂包含特异性引物;所述特异性引物如下:
正向引物ABCC8-F,其核苷酸序列为:5'ATCCCATCTGCTCCACTCACA3',和
反向引物ABCC8-R,其核苷酸序列为:5'GCCTCAGGACTACTTCGTGCAA 3'。
优选地,所述的试剂盒,其特征在于,所述试剂还包括阳性对照重组质粒;阴性对照无特定突变的基因组DNA。
优选地,所述的试剂盒,其特征在于:还包括DNA提取试剂、Taq DNAPolymerase、PCRBuffer、Mg2+、dNTPs、PCR稳定剂及增强剂。
优选地,所述的试剂盒,其特征在于:所述试剂盒还包含对PCR扩增产物进行测序的试剂。
优选地,所述的试剂盒,其特征在于:所述对PCR扩增产物进行测序的试剂包含Sanger测序试剂、荧光定量PCR试剂、限制性酶切片段长度多态性(RFLP)方法用试剂、单链构象多态性(SSCP)分析用试剂和等位基因特异的寡聚核苷酸杂交(ASO)检测用试剂中的一种或多种。
本发明的有益效果或技术贡献:
1.本发明提供的基因突变片段“ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异”可以将特殊类型糖尿病患者和正常人群区分开,因此,该变异可以作为临床辅助诊断特殊类型糖尿病的生物标志物。
2.通过检测受试者是否携带上述变异,准确诊断患者的糖尿病类型,指导患者的临床治疗和改善预后,为临床上的精准治疗提供依据。
3.为人类攻克特殊类型糖尿病提供可能的药物治疗靶点,促进创新药物研发。
附图说明
图1是特殊类型糖尿病患者与正常对照的ABCC8基因测序结果,其中,A为家系中特殊类型糖尿病患者的Sanger测序图,B为家系中及本地数据库中正常对照的Sanger测序图。
图2是实施例1中特殊类型糖尿病患者的家系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但并不因此而限制本发明。
下述实施例中的实验方法,如无特别说明,均为常规方法。下述实施例中所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可通过商业途径获得。
试剂来源:
PCR Mix:2×Taq MasterMix(Dye),购自江苏康为世纪生物科技有限公司,货号:l01037/70335;包含如下成分:Taq DNAPolymerase、PCRBuffer、Mg2+、dNTPs、PCR稳定剂和增强剂等常规PCR所需要的组分。
AgencourtAMPure XP磁珠:购自贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司,货号:311303。
扩增用引物均委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
磁珠法全血基因组DNA提取试剂盒:购自江苏百世诺医疗科技有限公司,批号:20031886-01C。
实施例1、发现特殊类型糖尿病患者存在ABCC8基因c.4435G>A变异
送检医院:北京医院国家老年医学中心
样本类型:EDTA抗凝血
关系:先证者
性别:男
年龄:30岁
临床诊断/拟诊疾病:特殊类型糖尿病
1.制备基因组DNA
对先证者人类全血EDTA抗凝样本进行全基因组DNA的提取,使用磁珠法全血基因组DNA提取试剂盒(百世诺)进行样本的DNA提取:向96深孔板第1、7列加入200μl样本(血清/全血)、10μl蛋白酶K,移液器吹打混匀,室温静止10~15min后加入150μl结合液。将96深孔板放入全自动核酸提取纯化仪ZK-01,开始DNA提取,程序设置为如下表1所示:
表1
将96深孔板取出仪器,第6列、12列为提取完成的待测样本的DNA。
2、准备PCR反应体系
该PCR反应体系用于扩增包含目的基因位点在内的一段DNA序列,其组成为:PCRMix25μL、正向引物(10μM)2μL、反向引物(10μM)2μL、模板DNA<1000ng,加RNase-Free H2O补至50μL。
3、目的片段扩增
将PCR反应体系混合,在PCR仪上进行目的基因片段的扩增反应,扩增程序如表2中所示:
表2
4、PCR产物的检测、纯化、Sanger测序
取3μl PCR产物,使用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物,选用1000bp Marker作参考。
PCR产物检测后,使用AgencourtAMPure XP磁珠对PCR产物进行纯化,纯化步骤按照产品说明书进行。
使用AppliedBiosystems 3500Dx系列基因分析仪对扩增产物进行Sanger测序,然后读取测序结果,测序结果如图1所示:根据与NCBI数据库ABCC8基因转录本NM_000352的比对,在ABCC8基因的外显子区域发现一处杂合错义突变点:c.4435G>A,导致氨基酸改变:p.Glu1479Lys。
5、测序结果的生物信息学分析
在ABCC8基因的外显子区域发现的该杂合错义突变点:c.4435G>A,HGMDProfessional数据库和ClinVar数据库均未收录该变异。根据ACMG(美国医学遗传学与基因组学学会)指南:
PM1:该变异位于热点突变区域;
PM2:1000g、ESP数据库、ExAC数据库中正常对照人群中未发现的变异;
PP2:ABCC8基因的错义变异是造成疾病的原因,该基因中良性变异所占的比例很小,该变异为新的错义变异;
PP3:多种统计方法预测出该变异会对基因或基因产物造成有害的影响,包括保守性预测、进化预测、剪接位点影响等。
该变异被判定为可能致病的(PM1+PM2+PP2+PP3)的变异;
检测结果如表3.
表3.
实施例2、建立检测ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异的试剂盒及检测方法
本实施例提供ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异,其对应的野生型人ABCC8基因片段的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,突变片段如SEQ ID NO.2所示:
SEQ ID NO.1CATCATCACA GAAGGCGGGGAGAATTTCAG,下划线处为发生变异的位点。
SEQ ID NO.2CATCATCACA GAAGGCGGGAAGAATTTCAG,下划线处为变异后的位点。
本实施例还提供用于检测ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异的如SEQ ID NO.3所示的正向引物,以及如SEQ ID NO.4所示的反向引物。
SEQ ID NO.3:5’-ATCCCATCTGCTCCACTCACA-3’;
SEQ ID NO.4:5’-GCCTCAGGACTACTTCGTGCAA-3’。
具体的,用于体外检测ABCC8基因c.4435G>A杂合错义变异的试剂盒的组分如下表5中所示:
表5
使用上述试剂盒进行检测的方法,步骤如下:
(1)提取待测样品的DNA,所述待测样品为待测个体的血液、头发、唾液、头发或活组织。待测样品的DNA提取使用磁珠法全血基因组DNA提取试剂盒(百世诺)进行样本的DNA提取,提取方法参照实施例1中的DNA提取方法。
(2)以提前的DNA为模板,采用表5的试剂盒进行PCR扩增,反应体系和反应条件参照实施例1。
(3)对PCR扩增产物进行纯化。
(4)对纯化的PCR扩增产物进行Sanger测序。
(5)分析测序结果,比对是否有ABCC8基因c.4435G>A杂合突变。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本发明技术方案的范围内。
实施例3特殊类型糖尿病患者存在ABCC8基因c.4435G>A变异关联性验证研究
为进一步确诊,对先证者家系进行基因筛查和特殊类型糖尿病诊断和调查。
该家系为一个三代中国人家系(如图2所示),共有12人,据调查包括2名疑似患者(4、6)、2名患者(8、12)以及8个非糖尿病患者(1、2、3、5、7、9、10、11),据家系成员介绍,该家系中有一名已故成员(2)不是糖尿病患者。
在该特殊类型糖尿病先证者及家属自愿签署知情同意书的前提下,寄送5-10mL全血样本(加入EDTA抗凝,-80℃保存),建立病历资料库,详细记录先证者病情、家系情况等资料。本研究已得到本单位伦理委员会批准。
基因检测方法采用实施例2所记载。
结果显示:2名疑似患者(4、6)和2名患者(8、12)均携带了ABCC8基因c.4435G>A变异,验证了该变异属于常染色体显性遗传;
对于2名患者(8、12)有生育需求时需要进行遗传咨询。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本发明技术方案的范围内。
序列表
<110> 北京医院,百世诺(北京)医学检验实验室有限公司
<120> 与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段及其应用
<130> P210045CN-CN-BSN
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 30
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<400> 1
catcatcaca gaaggcgggg agaatttcag 30
<210> 2
<211> 30
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<400> 2
catcatcaca gaaggcggga agaatttcag 30
<210> 3
<211> 21
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 3
atcccatctg ctccactcac a 21
<210> 4
<211> 22
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 4
gcctcaggac tacttcgtgc aa 22
Claims (1)
1.与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段的用途,其特征在于:将所述基因突变片段作为靶分子片段研发特殊类型糖尿病检测试剂盒;或者将检测所述的基因突变片段的试剂用于制备检测特殊类型糖尿病的试剂盒;
所述基因突变片段是ABCC8基因发生突变所得,其与人野生型ABCC8基因同源比对,具有c.4435G>A杂合错义变异,所述突变是在人第11号染色体,物理位置为17415923的碱基由G突变为A,对应地是在SEQ ID NO.1所示核苷酸序列的第20个核苷酸G突变成了A,所述基因突变编码的蛋白质的氨基酸改变为p.Glu1479Lys;
所述基因突变片段的序列为SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列;
所述试剂盒包含用于检测所述与特殊类型糖尿病相关的基因突变片段的试剂,所述试剂包含特异性引物;所述特异性引物如下:
正向引物ABCC8-F,其核苷酸序列为:5' ATCCCATCTGCTCCACTCACA3',和
反向引物ABCC8-R,其核苷酸序列为:5' GCCTCAGGACTACTTCGTGCAA 3'。
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Hyperinsulinaemic hypoglycaemia and diabetes mellitus due to dominant ABCC8/KCNJ11 mutation;kapoor rr等;《diabetologia》;20110615;第54卷;2575-2583 * |
婴儿持续性高胰岛素性低血糖分子机制研究进展;徐潮等;《国际遗传学杂志》;20060615;第29卷(第3期);208-211 * |
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