CN1300856A - 个人基因文库 - Google Patents

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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
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Abstract

本发明涉及一种含有永久结合个体基因文库的固体表面的装置。

Description

个人基因文库
本申请申明享有1999年12月1日的美国临时申请No.60/168,297的优先权益，该申请的内容本文全部纳入作为参考。
本发明涉及一种装置，在其上可建立一个个体的永久基因文库。本发明还涉及制造这种装置的方法。另外，本发明涉及将该装置用于临床诊断或研究的方法。
Gray等人(美国专利5,851,769)涉及一种定量DNA纤维作图的方法。然而，Gray’769专利中并未公开如本发明那样在固体基质上建立永久基因文库的方法。
Chee等人(美国专利5,837,832)涉及在生物芯片上制作核酸探针的陈列。然而，Chee’832中没有公开包盖于或连接于固体表面载体的个体的永久基因文库，而这在本发明中被用于临床诊断或研究。
Foder等人(美国专利5,445,934)涉及在固体基质上的寡聚核苷酸陈列。然而，Fodor’934并没有公开如本发明那样的在固体基质上建立永久个体基因文库。
本领域需要一种方法和装置，能在一段长时间内，在该装置中储存个体基因组信息，并检测可能的基因突变，而这些都是简单且费用低的。
本发明满足了上述需要。
本发明总的涉及一种装置，该装置含有的固体表面上永久地结合了从个体获得的基因文库。
本发明的另一实施例是一种方法，通过物理、化学、生化或酶促方法将从个体获得的基因包盖于或连接于上述的装置，其中基因是永久地结合于固体载体的。
在上述方法中，基因可包含一条或多条至少用一种限制性内切酶处理过的染色体。另外，基因可含有一种或多种从个体染色体模板合成的核酸片段。该核酸可以是脱氧核糖核酸或核糖核酸。该基因还可含有从个体染色体模板合成的寡脱氧核糖核苷酸或寡核糖核苷酸。
本发明也涉及从个体基因结构中获得信息的方法(通过检测信号存在与否，以表明感兴趣核苷酸碱基序列的存在或缺失)，包括在上述装置上进行物理、化学、生化或酶促试验。在该方法中，物理、化学、生化或酶促方法可包括基因扩增、引物延伸、杂交、测序、DNA合成、RNA合成、寡DNA或RNA引物合成、或蛋白质合成的方法。在该方法中，至少一种类型的核苷酸或氨基酸标记有可探测标记。可探测标记可包括放射性同位素标记的分子、生色团、荧光团、酶或可检测蛋白分子。
可通过以下本发明的描述、附图和权利要求更充分地理解本发明的这些和其它目的。
可从以下的附图更充分地理解本发明，这些附图仅是用于说明的，对本发明无任何限制。
图1显示了本发明用于检测个体基因信息过程的模式图。如图所示，将一个体的基因组文库永久地结合到一固体表面。在该固体表面进行扩增反应，如聚合酶链式反应(PCR)，以得到结合于该固体表面的特异性基因的多个拷贝。(如果有的话)以获得基因信息，进行引物延伸、杂交和测序反应来检测特定核酸或感兴趣核苷酸。
图2显示了交联DNA样品的PCR扩增。将大鼠cDNA克隆的一个质粒(类似于人cDNA克隆GenBank登录号#KIAA0720)交联于Nytran膜(Schleicher&Schuell)，将该膜的一部分(2×3mm)通过PCR进行扩增(如实施例1所述)。该膜的同一部分反复地用于不同的PCR反应。设计每个PCR反应来扩增同一基因的不同片段。A中显示了用于每个PCR所用的引物，表1中列出了每个引物的序列。B中的泳道1是1kb DNA标记物；泳道2显示了第一轮反应得到的PCR产物；泳道3显示了第二轮的PCR产物；泳道4显示了第三轮的PCR产物。表1
引物 5’引物 3’引物
引物1 5’TCAGGCCTGAGGCTGGAGGAC 5’ATGATTGGCTTCCTTGGC
引物2 5’CTCACCAAATACCCACTGCTCAAGTCC 5’TAGCTGGTTCTGTGCATT
引物3 5’TGATCAGCTCTGTAGA 5’TCTCCAGCTCATAC
图3显示了交联的人基因组DNA的PCR扩增。将人基因组DNA(ClontechCA)交联于Nytran膜(Schleicher&Schuell)，并将该膜的一部分(2×3mm)通过PCR进行扩增(如实施例1所述)。膜的同一部分被反复用于不同的PCR反应。设计各次PCR反应来扩增人β-肌动蛋白基因的不同片段。表2中列出了各个引物的序列。将PCR产物加到1％琼脂糖凝胶上。泳道1是1kb DNA标记物；泳道2显示了第一轮反应得到的PCR产物；泳道3显示了第二轮的PCR产物；泳道4显示了第三轮的PCR产物；泳道5显示了第四轮反应的PCR产物。
表2
引物 5’引物 3’引物
引物1 5’CTTCGCGGGCGACGATG 5’ATTTTCTCCATGTCGT
引物2 5’GTGCTGCTGACCGAGG 5’GCACAGTGTGGGTGA
引物3 5’TACGAGGGGTATGCCCT 5’CAGGGTACATGGTGGTG
本发明涉及通过物理、化学、生化或酶促方法，将从个体获得的基因或基因文库永久地包盖于或连接于一固体载体表面。本发明还涉及一种装置，在其上建立个体的永久基因文库。本发明还涉及制造这种核酸覆盖或连接的装置的方法。另外，本发明涉及反复地将这种核酸包盖或连接的装置用于临床诊断或研究的方法，如检测基因标记物。
如本文所用，永久地包盖有或连接有个体基因的固体载体称为个体的基因文库(GLi)。当固体载体包盖的是一个人的基因时，它就称为个人的基因文库(FLIp)。当这种固体载体包盖的是动物个体的基因时，就称为动物个体的基因文库(GLIa)。当固体载体包盖的是植物个体的基因时，就称为植物个体基因文库(GLIplan)。另外，当固体载体包盖的是微生物个体(如细菌、病毒、支原体)的基因时，就称为微生物个体的基因文库(GLIm)。
如上述从个体获得的基因可以来自一种或多种类型的染色体。另外，从个体获得的基因可以是用至少一种限制性内切酶消化的一种或多种类型的染色体。
上述从个体获得的基因，可以是一条染色体的DNA片段的一部分，该片段至少用一种限制性内切酶消化过。或者，从个体获得的基因，可以是一条或多条染色体的DNA片段(用至少一种限制性内切酶消化过的)的多个部分。
从个体获得的基因可以是多条或不同类型(用至少一种限制性内切酶消化过的)染色体DNA片段的多个部分。个体的基因可含有个体的多条或所有染色体。同样，个体的基因可以来自个体的多条或所有染色体(用至少一种限制性内切酶消化过的)。
来自个体的基因可以是从个体一条或多条染色体的模板合成的DNA的一个或多个部分。或者，来自个体的基因可以是从个体一条或多条染色体的模板合成的RNA的一个或多个部分。
来自个体的基因可以是从个体一条或多条染色体的模板合成的寡脱氧核糖核苷酸。另外，来自个体的基因可以是从个体一条或多条染色体的模板合成的寡核糖核苷酸。
在本发明的一实施例中，GLi可用于校对个体基因或基因组DNA信息，它们是由物理、化学、生化或酶促方法，如基因扩增、引物延伸、杂交、测序、DNA合成、RNA合成、寡DNA或RNA引物合成或蛋白合成得到的。
在本发明的一优选实施例中，用于上述方法的核苷酸或氨基酸可用可检测的标记物标记。每种连接于核苷酸或氨基酸的可检测的标记物可以是放射性同位素标记的分子、生色团、荧光团、酶或可被连接的蛋白分子。
在本发明的其它方面，用于校对个体基因或基因组DNA信息的引物或探针可用可检测的标记物标记。连接于核苷酸或氨基酸的可检测标记物可以是放射性同位素标记的分子、生色团、荧光团、酶或可被连接的蛋白分子。
较佳地，根据本发明的方法，用于校对基因或基因组DNA信息方法中的引物或探针可以是寡脱氧核糖核苷酸、寡核糖核苷酸、DNA或RNA的片段、或合成的核苷酸聚合物。
本文所用的“固体表面载体”、“表面固体载体”、“固体载体”或“固体表面”都指可永久结合从一个个体获得的核酸的固相。连接、交联或包盖方法可以任何形式进行，只要后期可用任何可行的核酸检测方法检测到核酸。
连接或包盖于固相的核酸是永久连接的。结果，本发明装置的一项优点就是可在个体(从其制得基因文库)上进行基因测试，通过多次简单地洗脱杂交的带有信号的互补探针，并重复用该装置与不同的基因探针杂交。本方法只需一次抽血来制造基因文库。所以，本发明的基因检测方法无需抽取个体的过多血液用于测定各种可能的基因病变，而这是本领域现有的基因测试方案的缺点。
核酸检测方法通常是本领域已知的。
以下的实施例用于说明本发明，而对本发明没有任何限制。
实施例
实施例1
选择含有大鼠cDNA克隆(类似于人cDNA克隆，GenBankd登录号#KIAA0720)的质粒作为测试样品(DNA样品)。用水将DNA样品稀释到终浓度1μg/μl，然后100℃加热3分钟变性，再在冰上退火5分钟。将1μl变性的样品加到2×6mm Nytran膜(Schleicher&Schuell)，80℃(干燥2小时使样品永久连接到Nytran膜上。将一部分(2×2mm)包盖DNA样品的Nytran膜作为聚合酶链式反应(PCR)的模板。在含有10mM Tris-HCl、pH8.3、50mM KCl、2mM MgCl2、0.2μmol引物、20μM dNTP和5个单位的Taq DNA聚合酶，总体积为50μl的缓冲液中进行PCR扩增。在热循环仪(Perkin Elmer,GeneAmp 9600)中进行三十轮循环，每轮为94℃、45分钟，55℃、1分钟，和72℃、2分钟。在PCR反应后，从反应混合中取出Nytran膜相同的部分，用水漂洗，再用于下一轮的PCR反应。设计每次PCR用Nytran膜同一部分作为模板，来扩增DNS样品的不同片段。最后，将PCR产物加到1％的琼脂糖凝胶上，结果显示于图2。
实施例2
将商品人基因组DNA(Clontech,CA)作为测试样品(DNA样品)。通过100℃加热3分钟变性DNA样品(5μg/μl)，然后在冰上退火5分钟。将4μl变性的样品加到2×6mm Nytran膜(Schleicher&Schuell)上，80℃(干燥2小时，使样品永久地连接到Nytran膜上。将一部分(2×3mm)包盖DNA样品的Nytran膜作为聚合酶链式反应(PCR)的模板。在含有10mM Tris-HCl、pH 8.3、50mM KCl、2mM MgCl2、0.2μmol引物、20μM dNTP和5个单位的Taq DNA聚合酶，总体积为50μl的缓冲液中进行PCR扩增。在热循环仪(Perkin Elmer,GeneAmp 9600)中进行三轮循环，每轮为94℃、1分钟，55℃、2分钟，和72℃、2分钟。在PCR反应后，从反应混合中取出Nytran膜同一部分，用水漂洗，再用于下一轮的PCR反应。设计每次PCR用Nytran膜同一部分作为模板，来扩增DNS样品的不同片段。最后，将PCR产物加到1％的琼脂糖凝胶上，结果显示于图3。
本文提到的所有参考文献在这里全部引用作为参考。

Claims (11)

1．一种装置，其特征在于，它含有永久结合从个体获得的基因文库的固体表面。
2．一种方法，其特征在于，通过物理、化学、生化或酶促方法，将从个体获得的的一个或多个基因永久地包盖于或连接到权利要求1所述的装置上，其中所述的基因是永久地结合于固体载体。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的一个或多个基因包括至少用一种限制性内切酶处理过的一条或多条染色体。
4．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的一个或多个基因包括从个体的一条或多条染色体模板合成的一份或多份核酸。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的核酸是脱氧核糖核酸或核糖核酸。
6．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的一个或多个基因包括从个体一条或多条染色体模板合成的寡脱氧核糖核苷酸或寡核糖核苷酸。
7．一种从个体基因结构中获得信息的方法，其特征在于，该方法包括通过检测表明感兴趣核苷酸碱基序列存在与否的信号是否存在，在权利要求1所述的装置上进行物理、化学、生化或酶促分析。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的物理、化学、生化或酶促方法包括基因扩增、聚合酶链式反应、引物延伸、杂交、测序、DNA合成、RNA合成、寡DNA或RNA引物合成、或蛋白合成方法。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，在反应中采用了标记有可检测标记物的至少一种核苷酸或氨基酸。
10．如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的可检测标记物包括放射性同位素标记的分子、生色团、荧光团、酶或可检测蛋白分子。
11．如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的基因包括未用限制性内切酶处理过的一条或多条染色体。
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