CN117925778A - 一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,包括恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:S1,将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;S2,在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点;第一羧基为3’羟基;单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右相邻碱基;单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右1‑2碱基处;单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的下游或右侧;FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点与3’端第一碱基相隔4个以上的碱基。还公开了对应的设计系统,一种单碱基突变检测引物以及单碱基突变检测引物在恒温扩增中的应用。

Description

一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法
技术领域
本发明涉及医学和生物技术领域,尤其涉及一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法。
背景技术
儿童急性上呼吸道感染是儿科常见疾病之一,包括感冒、流感、鼻炎、扁桃体炎等。儿童急性上呼吸道感染的症状相似,但病原体不同。因此,快速的确定感染病原体,有助于医生针对特定病原体进行治疗。根据不同病原体的检测结果,医生可以选择合适的治疗方案。例如,对于病毒性感染,主要采取对症治疗和支持性治疗;而对于细菌感染,可能需要使用抗生素,避免不必要的抗生素使用。
目前,用于病原检测的方法有细菌培养鉴定法、免疫病原检测法及核酸病原检测等几种方式。其中细菌培养鉴定法时间长、受样本和环境的影响大,不能快速准确的检测致病病原;免疫病原检测法检测病原体速度快,但其检测的准确性和灵敏度堪忧。
核酸病原检测是目前最适合病原体检测的方法,核酸检测的方法一般分为等温扩增和变温扩增。变温扩增的代表方法为PCR(聚合酶链式反应);等温扩增则以LAMP、RPA、RCA等方法学为代表。
等温扩增的优点是检测灵敏度高,检测速度快,一般30分钟内即可完成1000拷贝/mL以下的病原微生物检测,而变温扩增完成检测需要90分钟甚至更长的时间;因此,等温扩增与儿童呼吸道病原的快速检测需求非常契合。而现实中,等温扩增应用的广泛性远低于变温扩增,究其根本原因为目前等温扩增对单碱基突变的区分度不高。
因此,如何增加等温扩增的单碱基区分能力是使得等温扩增得到更广泛应用的关键。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了如下技术方案,一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,针对环介导等温扩增(LAMP)的单碱基分辨能力进行优化,使环介导等温扩增的单碱基区分能力有质的飞跃。
LAMP扩增具有快速、灵敏的特征,被广泛应用于各种分子相关的检测领域,但由于LAMP扩增由多组引物进行相互置换扩增,其对单碱基突变有很强的抗性,因此LAMP扩增对单碱基突变(SNP)识别效率低,难以有效区分单碱基变异。
如图1所示,LAMP法的特征是针对靶基因上的六个区域设计四条引物,利用链置换型DNA聚合酶在恒温条件下进行扩增反应,可在15-60分钟内实现109-1010倍的扩增;但也正是由于引物的区域过多,参与反应的引物数量过多,容易引起LAMP的非特异扩增。LAMP扩增一般包含三对引物分别为:F3、B3;FIP、BIP;LF、LB;其中FIP、BIP为主要的扩增引物,其性能的好坏直接导致LAMP的扩增是否成功。
本发明一方面提供了一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
S1,将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
S2,在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点。
优选的,所述第一羧基为3’羟基。
优选的,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右相邻碱基。
优选的,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右1-2碱基处。
优选的,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的下游。
优选的,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的右侧。
优选的,所述FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点与3’端第一碱基相隔4个以上的碱基。
本发明的第二方面在于提供一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计系统,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
封闭模块(101),用于将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
缺失模块(102),用于在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点。
本发明的第三方面提供了一种单碱基突变检测引物,其中所述单碱基突变检测引物由第一方面所述的单碱基突变检测引物设计方法形成。
本发明的第四方面提供了一种第三方面所述的单碱基突变检测引物在恒温扩增中的应用。
本发明的有益效果:
按照本发明设计的FIP、BIP引物参与LAMP反应,显著提升了LAMP扩增的单碱基突变能力。
附图说明
图1为根据现有技术的常规LAMP扩增原理示意图。
图2为根据本发明优选实施例的缺碱基封闭FIP、BIP引物的设计及扩增原理示意图。
图3(a)为采用本发明设计方法设计的引物基于G突变模板的测试结果;图3(b)为采用本发明设计方法设计的引物基于C突变模板的测试结果;图3(c)为采用常规设计方法设计的引物基于G突变模板的测试结果;图3(d)为采用常规设计方法设计的引物基于C突变模板的测试结果。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施,该终端可以包括一个或多个如下部件:处理器、存储器和显示屏。其中,存储器中存储有至少一条指令,所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分,通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集,以及调用存储在存储器内的数据,执行终端的各种功能和处理数据。
存储器可以包括随机存储器(RandomAccessMemory,RAM),也可以包括只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
除此之外,本领域技术人员可以理解,上述终端的结构并不构成对终端的限定,终端可以包括更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。比如,终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件,在此不再赘述。
参见图2,本实施例提供了一种用于恒温扩增的特异性链置换引物设计方法,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
S1,将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
S1封闭设计的目的是使得FIP、BIP在与非特异性序列产生不完全匹配的情况下阻止聚合酶延申,避免假阳性扩增。
作为优选的实施方式,所述第一羧基为3’羟基。
S2,在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点;
作为优选的实施方式,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右相邻碱基。
作为优选的实施方式,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右1-2碱基处。
作为优选的实施方式,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的下游。
作为优选的实施方式,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的右侧。
作为优选的实施方式,所述FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点与3’端第一碱基相隔4个以上的碱基。
S2的设计目的为:当单碱基突变位点引物与模板完全匹配时,内切酶会特异的切开脱碱基位点,引物链置换聚合扩增,而当引物与模板匹配存在突变时,内切酶无法有效切割脱碱基位点,无法引发链置换聚合扩增。
本实施例还提供一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计系统,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
封闭模块101,用于将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
缺失模块102,用于在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点。
本实施例还提供了一种单碱基突变检测引物,其中所述单碱基突变检测引物由实施例中的单碱基突变检测引物设计方法形成。
本实施例还提供了一种实施例所述的单碱基突变检测引物在恒温扩增中的应用。
应用实施例:
针对rs747340653单碱基突变位点(C/G突变)进行LAMP引物设计,如表1所示。常规方法针对rs747340653单碱基突变位点(C/G突变)进行LAMP引物设计,如表2所示。
分别用G突变模板和C突变模板进行测试,测试结果如图3(a)-3(d)所示。
表1
表2
图3(a)为采用本发明设计方法设计的引物基于G突变模板的测试结果;图3(b)为采用本发明设计方法设计的引物基于C突变模板的测试结果;图3(c)为采用常规设计方法设计的引物基于G突变模板的测试结果;图3(d)为采用常规设计方法设计的引物基于C突变模板的测试结果。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
S1,将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
S2,在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点。
2.根据权利要求1所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述第一羧基为3’羟基。
3.根据权利要求2所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右相邻碱基。
4.根据权利要求3所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的左右1-2碱基处。
5.根据权利要求3-4任一所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的下游。
6.根据权利要求3-4任一所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述单碱基突变的位点的特定位置为单碱基突变位点的右侧。
7.根据权利要求6所述的一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计方法,其特征在于,所述FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点与3’端第一碱基相隔4个以上的碱基。
8.一种用于恒温扩增的单碱基突变检测引物设计系统,用于实施权利要求1-7任一所述的方法,其特征在于,包括所述恒温扩增中FIP、BIP引物对的变更,包括:
封闭模块(101),用于将FIP、BIP引物对序列的第一羟基进行封闭;
缺失模块(102),用于在FIP、BIP引物对序列的单碱基突变的位点的特定位置碱基进行缺失设计,以产生缺碱基位点。
9.一种单碱基突变检测引物,其中所述单碱基突变检测引物由权利要求1-7任一所述的单碱基突变检测引物设计方法形成。
10.一种权利要求9所述的单碱基突变检测引物在恒温扩增中的应用。
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