CN1710106A - 一种预测2型糖尿病易感性的方法及试剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预测2型糖尿病易感性的方法,通过提取宿主细胞基因组DNA,测定受试者的TNFRSF9基因内含子非编码区第91位碱基多态性位点的基因型,预测受试者对2型糖尿病的易感性:TNFRSF9基因型为T/T纯合子时,受试者的易感性最低;TNFRSF9基因型为C/C纯合子时,受试者的易感性较高;TNFRSF9基因型为C/T杂合子时,受试者的易感性最高。本发明中TNFRSF9基因的单核苷酸多态性(SNP)具有SEQ ID NO.1所示的核酸序列的位于1p36区域定位在内含子1非编码区第91位(rs161810)位点上的C碱基替换,是与2型糖尿病发病相关的高风险位点之一。本发明的优点是:首次阐明了TNFRSF9基因多态性位点与T2DM的相关性,提供了一种预测T2DM易感性的方法,该方法可用于T2DM的预防、辅助诊断和治疗,还可以用于新药研发。
Description
技术领域
本发明涉及一种预测2型糖尿病易感性的方法及试剂,更具体地说是通过测定人TNFRSF9基因多态性预测受试者对于2型糖尿病的易感性,该方法可用于疾病的辅助诊断、治疗和新药开发,属于生物技术领域。
背景技术
2型糖尿病(T2DM)是一种常见多发的慢性代谢性疾病,受遗传和环境因素的双重影响,具有复杂发病机制,在人群中的患病率约为5%~15%。由于其高比例的大血管并发症,直接导致心、脑血管疾患引起死亡,以及微血管并发症引起的残疾,已经成为全球严重危胁生命和健康的前几位疾病之一,每年为此消耗了大量人力、物力和财力(钱荣立,杨泽,佟之复主编.21世纪的糖尿病防治.河南医科大学出版社,郑州,2000.)。迄今为止,关于T2DM的病因仍然不清,但是即往大量研究表明,T2DM在家系分析、双生子研究均呈现高度遗传一致性(Zimmet P,Alberti KG,Shaw J.Globaland societal implications of the diabetes epidemic.Nature,2001;414:782-787.)。遗传因素在发病机制中的重要性得到了很多人群证据的证明,如染色体2q(NIDDM1)位点是墨西哥美国人的相关位点,染色体12q(NIDDM2)是在芬兰人群中发现的,在Pima印第安人中常染色体基因组扫描发现了几个LOD分数较高的染色体区域(3q24,9q21和22q12)(Walker M.Gene detection in type 2 diabetes.International DiabetesMonitor,1998;10:14-15)。
目前进行T2DM遗传病因研究,多采用SNPs作为基因组标志的关联分析方法,是有效的,已得到证明(Horikawa Y,Oda N,Cox NJ,et al.Genetic variation in the geneencoding calpain-10 is associated with type 2 diabetes mellitus.Nat Genet,2000;26:163-175.)。SNP是指染色体基因组水平上单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性,在人群中的频率需>1%,SNPs是双等位基因标记,这种单碱基变化中有70.1%为同型碱基之间的转换:如G/A或T/C,29.1%为发生在嘌呤和嘧啶之间的颠换。C(胞嘧啶)是人类基因组中最易发生变化的位点,因为大多数是甲基化胞嘧啶,能够自发脱氨基转换为T(胸腺嘧啶),SNPs包含了已知多态性的80-90%,是最常见的遗传变异。
由于生存的选择压力导致SNP在单一基因和整个基因组中的分布呈不均匀性。SNPs在基因非编码区的数量是编码区的4倍,总数可达3百万个(Brookes AJ.Theessence of SNPs.Gene,1999;234:177-186.)。SNPs以其密度高,平均每1kb就有1个;代表性强,位于基因内部的SNPs可能直接影响蛋白质结构或表达水平;遗传稳定性好,同微卫星多态性比较而言;易于自动化分析,因SNPs在人群中为双等位基因标记,可简单以“+/-或1/0”直接分型,成为很好的遗传标志。(Collins FS,Brooks LD,Chakravarti A.A DNA polymorphism discovery resource for research on human geneticvariation.Genome Res,1998;8:1229-1231)。
位于染色体1p36的TNFRSF9基因编码肿瘤坏死因子受体超家族组分9的分子蛋白,具有重要的功能,包括促进免疫反应,细胞凋亡和在自身免疫反应中的重要作用。TNFRSF9也称为CD137或ILA,编码255个氨基酸的跨膜蛋白,分为胞外区富半胱氨酸序列;跨膜区和短的氮-端胞桨区含有磷酸化信号传导位点。有限研究指出,当淋巴细胞和单核细胞活化时,刺激启动了TNFRSF9表达,而后TNFRSF9呈现抑制活化T淋巴细胞的增殖并诱异细胞出现程序化死亡的作用。(Schwarz H,BlancoFJ,VonKempis J,et al.ILA,a member of the tumor necrosis factor family,is located onchromosome 1p36,in a cluster of related genes,and colocotizes with several malignancies,Biochem Biophys,Res Commun 1997;235:699-703)。由于在T2DM发病机制中存在着低水平的免疫反应,包括IL-6、TNFα、C-反应蛋白和resistin等细胞因子在循环中和病灶发生的表型部位均可检测到。如果病灶发生在肝脏、肌肉和脂肪组织,可以产生胰岛素抵抗,如果病灶发生在胰腺可引致胰岛素分泌量减少(Ferandez-Real JM,RicartW,Insulin resistance and Chronic cardiovascular in flammatory syndrome,Endocr Rev2003;34:278-301)。在T2DM中TNFα的机制已得到证明,因此,TNFRSF9作为受体一定在其中发挥重要作用。
经过现有国内外文献检索,未见有TNFRSF9与T2DM相关联的研究报道,也未见TNFRSF9基因多态性位点与T2DM相关联的报道。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种预测2型糖尿病易感性的方法。
本发明的第二个目的是提供一种预测2型糖尿病的试剂,包括PCR引物和含有该引物的试剂盒。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种预测2型糖尿病易感性的方法,通过提取宿主细胞的基因组DNA,测定受试者的TNFRSF9基因内含子非编码区第91位碱基多态性位点的基因型,预测受试者对2型糖尿病的易感性:TNFRSF9基因型为T/T纯合子时,受试者的易感性最低;TNFRSF9基因型为C/C纯合子时,受试者的易感性较高;TNFRSF9基因型为C/T杂合子时,受试者的易感性最高。
本发明提供了一种分离核酸,具有SEQ ID NO1所示的碱基序列,在第91位为C。该核酸序列为TNFRSF9。图1为位于1p36的TNFRSF9基因结构及其多态性变异位点的示意图,附图中包含有8个外显子,rs161810位点标在TNFRSF9基因图中内含子1的相应位置。
本发明提供了一组等位基因特异性的引物,具有SEQ ID NO 2和SEQ ID NO 3所示的碱基序列,长度为19-22bp,而且可以特异性地扩增出SEQ ID NO:1所示序列中第91位的SNP的扩增产物。
本发明提供了一种检测T2DM易感性的诊断试剂盒,其中含有本发明特异性扩增TNFRSF9基因的引物对和用于PCR扩增检测的试剂盒的常规组件、试剂、缓冲液等,本领域技术人员熟知这些常规组件和检测方法。检测扩增产物与正常TNFRSF9基因第91位SNP相互对比是否存在变异时,所需的化学试剂还包括特异性内切酶等。本发明试剂盒中的全部组分、含量、来源和使用方法如下:
本发明试剂盒供10人份检测应用,
其组分、含量和来源包括:
60ul 10X PCR缓冲液(Pharmacia),
50ul 10mM dNTP混合液(Pharmacia),
10ul(2unit/ul)Taq DNA聚合酶(Takara),
各12ul(50pmol/ul)F1(SEQ ID NO.2)和R1(SEQ ID NO.3)引物(自制),
1.5ml纯水(自制),
20ul 10X限制酶反应缓冲液(Biolab),
10ul(2unit/ul)限制酶Mn1I(Biolab)。
使用方法:
1)通过PCR扩增TNFRSF9基因的外显子1和内含子1部分片段,简言之,制备混合液,加入基因组DNA溶液100ng、5ul 10X PCR缓冲液、4ul 10mM dNTP、1.25单位Taq DNA聚合酶和50pmolF1和R1分别为有义引物和反义引物,实施例2叙述的每种引物。接着,加入纯水,使总体积为50ul。反应在95℃0.5分钟,58℃0.5分钟,72℃0.5分钟,进行30个循环。反应完成后,将10ul每种PCR反应液在7.5%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳检测,如扩增了253bp的片段,获得了单一条带,即为扩增成功。
2)通过用限制酶处理PCR反应产物测定TNFRSF9基因5’-非编码区的多态性。往10ul上述扩增的PCR反应产物中加入1ul限制酶反应缓冲液、1ul限制酶Mn1I,并在37℃水浴中消化过夜。之后,在7.5%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳。
3)多态性定型:用限制酶Mn1I处理片段,在第91个碱基是T等位基因时,出现151bp和102bp的条带。如为C等位基因时,仅出现253bp一个条带。
本发明的测定方法测定了来源于人的基因组DNA,样品没有限制如,体液(如血液、腹水和尿液)、组织细胞(如肝组织)等。通过提取和纯化这些样品可制备基因组DNA。
从基因组DNA中,可扩增含TNFRSF9基因突变点的DNA片段,以获得用于测定的大量样本。这种通过扩增含TNFRSF9基因突变点的DNA片段获得的样品,特别适于用作测定材料。例如,可按PCR方法,使用引物进行扩增,此引物经合理设计以便仅扩增含TNFRSF9基因多态性的非编码区的部分。这种引物可经常规方法制备。待扩增区的碱基长度不受限制。在一般情况下,碱基长度约100bp至500bp。当按本发明所述制备引物时,可获得适宜的测定样品,其作为扩增的DNA片段,并具有特异性长度。
进行PCR-RFLP方法时,欲扩增的DNA被设计成含有能适用于此后RFLP方法的特异性酶切位点。
对此设计无限制,只要用酶切割DNA区获得的片段长度在突变基因和野生型基因的两种情形中不同。可使用通过TNFRSF9基因的突变产生或丢失的限制酶位点。
因此,根据PCR方法扩增的所需DNA片段,通过上述合理选择的限制酶得以设计。酶切产生的片段通过电泳证实,它们显示特定的条带。根据在上述方法中获得的带型,可测定TNFRSF9基因多态性。
在进行本发明的基因诊断时,优选使用用于测定根据TNFRSF9基因的突变类型存在的诊断试剂,诊断试剂包括作为必要成分的特定试剂,其对应于用于测定TNFRSF9基因突变类型的方法。特定的试剂按采用的测定方法来适当地选择。试剂的特征是,组成测定由TNFRSF9基因定义的突变类型的手段是必要的,如,DNA片段/和/或作为用于测定的特异限制酶。试剂,例如特定制备的用于PCR扩增步骤的引物,该步骤用于包含TNFRSF9基因的突变点的特定扩增片段,不被认为是本发明诊断试剂的必要成分,它们也包含于本发明的诊断试剂之中。
本发明的优点是:本发明首次阐明了TNFRSF9基因多态性位点与T2DM的相关性,提供了一种预测T2DM易感性的方法,该方法可用于T2DM的预防、辅助诊断和治疗,还可以用于新药研发。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步叙述,以使公众对发明内容有更深入的了解,并非对本发明的限制。
附图说明
图1为位于1p36的TNFRSF9基因结构及其多态性变异位点的示意图。
具体实施方式
用于下列实施例中表示试剂的英文缩写如下。
需要时,用高压锅(120℃,20分钟)灭菌
EDTA:乙二胺四乙酸二钠
SDS:十二烷基硫酸钠
TE:10mM Tris-HCl(pH7.5),1mM EDTA(pH8.0)
10×PCR缓冲液:100mM Tris-HCl(pH8.3),500mM KCl,15mM氯化镁(MgCl2)0.01%(W/V)白明胶
dNTP:脱氧核苷三磷酸
甲酰胺颜料:95%去离子甲酞胺,0.05%葡聚糖蓝
APS:过硫酸铵→10×TBE:Tris(108g),硼酸(55g),EDTA2Na(9.3g),溶于纯水中,总体积为1升。
实施例1:血液样本收集和基因组DNA的提取
按WHO(1999)标准明确诊断入选病例,须经空腹8-12小时口服溶入300ml温水中的75g无水葡萄糖,2小时后检测其血浆葡萄糖值≥11.1mmol/L或者以前经由县市以上级别医院明确诊断的糖尿病患者,共计收集来自黑龙江、北京、大连和银川的无亲缘关系T2DM患者690例,平均年龄49岁±21.2岁,其中男性300例,同地区的健康对照志愿者710例,平均年龄47岁±19.6岁,其中男性325例。所有受检者均为汉族,且签署知情同意书,这一研究也得到了本单位伦理委员会批准。
根据下列方法,用人外周血制备基因组DNA。在抗凝剂EDTA存在下,将收集的10ml人外周血在2500rpm,离心分离30分钟除去血清。接着加入0.2%NaCl溶液,使总体积为50ml。轻轻振荡溶液5-6次,并使其放置于冰上15分钟。此后,在2500rpm离心分离30分钟,借此收集沉淀物。用0.2%的NaCl溶液,以类似于前面的方式再进行洗涤。在如此获得的沉淀物中,加入10mMTris-HCl(pH8.0)和10mM EDTA(4ml),以悬浮该沉淀物。将10%SDS,25mg/ml的蛋白酶K和10mg/ml的RNaseA加入悬液中,其加入量分别为4ml、16ul和20ul,接着上下颠倒悬液轻轻混合。然后,在37℃过夜温育悬液。过夜后,加入4ml酚/Tris溶液,上下颠倒混合物混合所得的混合物。以3000rpm进行离心分离10分钟除去水层。将水层和4ml酚/氯仿溶液混合,接着逆混合并以3000rpm离心分离10分钟。除去水层。最后,用氯仿提取两次,以获得水相,往其中加1/10,3M NaAC(pH5.2),两倍量的冷无水乙醇,使DNA沉淀。用70%的乙醇洗涤以获得基因组DNA。使这样获得的DNA,基因组DNA溶解于TE中,然后定量测定混合物在260nm的吸收率。DNA工作液浓度校正至30ng/ul,置-20℃冰箱保存。
实施例2 SNP的识别确定
本发明采用PCR-RFLP和PCR测序技术同时对TNFRSF9基因的内含子1的第91位SNP位点(其等位位点对为T/C)进行检测。
1)引物的确定定位在TNFRSF9基因转录起始点上游启动子区-11bp到内含子1非编码区+242bp,全长253bp,确定了正义链(-11--+8bp)和反义链(222--242bp)特异性引物如下:
F1:5′-CAG AAG CCT GAA GAC CAAG~3′(SEQ ID NO:2)
R1:5′-TTG AGA TGT AAG TTT GTA TGG~3′(SEQ ID NO:3)
2)通过PCR扩增TNFRSF9基因的外显子1和内含子1部分片段,简言之,制备混合液,加入上述实施例1制备的基因组DNA溶液100ng、5ul 10X PCR缓冲液、4ul 10mMdNTP、1.25单位Taq DNA聚合酶和50pmol上述步骤1)叙述的每种引物。接着,加入纯水,使总体积为50ul。反应在95℃0.5分钟,58℃0.5分钟,72℃0.5分钟,进行30个循环。反应完成后,将10ul每种PCR反应液在7.5%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳获得了单一的条带,观察在BioRad成像仪,应用Gel Doc 2000程序。
3)通过用限制酶处理PCR反应产物测定TNFRSF9基因5’-非编码区的多态性简言之使用F1和R1分别为有义引物和反义引物进行PCR。结果,扩增了253bp的片段。往10ul上述扩增的PCR反应产物中加入1ul限制酶反应缓冲液、1ul限制酶MnlI,并在37℃消化过夜。此后,在7.5%的聚丙烯酰胺凝胶上电泳。多态性的测定为:用限制酶Mn1I处理片段,在第91个碱基是T等位基因时,出现151bp和102bp的条带。如为C等位基因时,仅出现253bp一个条带。
实施例3 TNFRSF9基因SNP与T2DM的相关
统计方法:利用STATA8.0和SPSS11.0软件中Pearson卡方检验计算TNFRSF9基因多态性的等位位点,基因型频率,Hardy-Weinberg平衡检测,进行连续校正和单侧渐近概率分析,统计学的显著性水平设定为P<0.05。采用单因素Logistic回归分析计算T2DM的患病风险OR值及其95%可信区间(CI)。
结果
1)健康人TNFRSF9基因多态性分布
按实施例1和2的方法测定了710个健康人的基因多态性。584人在第91位碱基有多态性,发现231人有T的纯合子(32.65%),353人有T和C的杂合子(49.66%),126人有C的纯合子(17.69%)。
2)T2DM病人TNFRSF9基因多态性分布
按实施例1和2的方法测定690个健康人的基因多态性。481人在第91位碱基有多态性,发现136人有T的纯合子(19.70%),345人有T和C的杂合子(50.00%),209人有C的纯合子(30.30%)。
3)T2DM病例和健康对照组比较
T2DM病例和健康对照组比较其TNFRSF9基因上的rs161810,其等位位点对为T/C多态性的频率分布,详见表1。
表1 TNFRSF9基因rs161810位点的基因型和等位基因频率风险性在T2DM和健康正常人群中的比较
样本数 基因型 (%) 等位基因(%)
C/C C/T T/T C T
2型DM人 690 209 30.30 345 50.00 136 19.70 763 55.30 617 44.70
正常人 710 126 17.69 353 49.66 231 32.65 604 42.53 816 7.48
P (df=2) 0.0001 0.0026(df=1)
OR(95%CI) 2.458(1.345-4.492)
表1可见,TNFRSF9基因第91位的常见SNP位点(rs161810)的A等位位点,即在其DNA互补链上为T等位位点,当突变为C,互补链上为G时,在患者群体中的分布频率大大高于在健康正常人群中的频率,相差约12%,有显著性差别(P=0.0026)。而且OR值反映突变位点C的频率在T2DM中高出正常人2.46倍,95%CI下限>1,均表明这是T2DM患病的一个较高风险的等位基因。与T2DM显著相关的SNP(rs161810)位点,位于内含子1靠近外显子1的剪切点侧,可能通过影响DNA的空间结构,从而,这一突变位点影响DNA的转录和剪切。
实施例4检测试剂盒
制备检测T2DM相关风险的试剂盒,包含有可扩增出TNFRSF9基因SNP(rs161810)位点的引物对,及其PCR-RFLP相应试剂,成分和含量如下,于-20℃保存:
60ul 10X PCR缓冲液(Pharmacia),
50ul 10mM dNTP混合液(Pharmacia),
10ul(2unit/ul)Taq DNA聚合酶(Takara),
各12ul(50pmol/ul)F1(SEQ ID NO.2)和R1(SEQ ID NO.3)引物(自制),
1.5ml纯水(自制),
20ul 10X限制酶反应缓冲液(Biolab),
10ul(2unit/ul)限制酶MnlI(Biolab)。
本发明具有实用性的例证:
1)本发明的TNFRSF9基因多态性的检测方法可用于分析人常染色体1p36区的TNFRSF9基因上的常见SNP(rs161810)的T等位位点,即在其DNA互补链上为A等位位点,应用在对T2DM的辅助性诊断和对个体是否有多大的T2DM患病风险进行评估。以利于开展T2DM的早期干预和治疗。
2)利用本发明阐述TNFRSF9基因第91位碱基变异,作为生物标志物之一,可用作药物设计的分子靶标的筛选,以帮助寻找具有调节TNFRSF9表达的活性分子,促进T2DM新药开发。
3)本发明建立的检测TNFRSF9基因多态性的核酸序列和T2DM相关位点,可高灵敏度,特异性地应用于T2DM基因诊断用的试剂盒。
如上所述,得出结论,TNFRSF9基因在第91位碱基的多态性与T2DM具显著相关性。因此,根据本发明,测定此多态性可用于进行基因诊断。
本发明叙述了TNFRSF9基因T2DM相关的新突变点,并提供了一种测定TNFRSF9基因多态性的方法。而且,根据本发明,只需要少量DNA样品就足以测定TNFRSF9基因的多态性。结果,本发明提供了一种测定T2DM相关基因多态性的基因诊断方法。
序列表
<110>卫生部北京医院
<120>一种预测2型糖尿病易感性的方法及试剂
<130>
<160>3
<170>PatentIn version 3.3
<210>1
<211>2116
<212>DNA
<213>人属,人种(Homo sapiens,human)
<400>1
agaccaagga gtggaaagtt ctccggcagc cctgagatct caaggtctgt ccatctgggg 60
gagtgggtgg gggcactgag aaggggtgag cttggaactt ttgctccctt tgcccatttc 120
tagacttttt ctcctaatat gtaataactt ctcttcaata gccctttaaa taaacatcaa 180
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ttttttttga gacacagtct cactctgtcg cccaggctgg agtgcagtgg cacgatctca 1560
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gctgggatta caggtgtgca ccactgcgcc tggctaattt ttgtattttt agtagagaca 1680
ggatttcacc atgttggcca agctggtctt gaactgctga cctcaggtga tctgcccgct 1740
tcggcctccc aaagtgctgt gattacaggc gtgagccact gcacctggcc tgtattttgt 1800
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ttttcttgta aacttcggaa tgccttgggt gacgattgcc cattgtcaaa cgtgtaccac 1980
tattgtctgc ctttcttagg tacattctgt gataataaca ggaatcagat ttgcagtccc 2040
tgtcctccaa atagtttctc cagcgcaggt ggacaaagga cctgtgacat atgcaggcag 2100
tgtaaaggta tgagtt 2116
<210>2
<211>19
<212>DNA
<213>人工合成
<400>2
cagaagcctg aagaccaag 19
<210>3
<211>21
<212>DNA
<213>人工合成
<400>3
ttgagatgta agtttgtatg g 21
Claims (4)
1.一种预测2型糖尿病易感性的方法,其特征在于:该方法通过提取宿主细胞的基因组DNA,测定受试者的TNFRSF9基因内含子非编码区第91位碱基多态性位点的基因型,预测受试者对2型糖尿病的易感性:TNFRSF9基因型为T/T纯合子时,受试者的易感性最低;TNFRSF9基因型为C/C纯合子时,受试者的易感性较高;TNFRSF9基因型为C/T杂合子时,受试者的易感性最高。
2.一种分离核酸,具有序列表SEQ ID NO.1所示的碱基序列,在第91位为C。
3.一组预测2型糖尿病易感性的引物,其长度为19~22bp,能特异性地扩增出含TNFRSF9基因的SEQ ID NO.1所示序列中的第91位SNP的扩增产物,具有序列表SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示的碱基序列。
4.一种预测2型糖尿病易感性的试剂盒,其特征在于,含有权利要求3所述的引物序列和以下试剂,包括:60ul 10X PCR缓冲液,50ul 10mM dNTP混合液,10ul(2unit/ul)Taq DNA聚合酶,各12ul(50pmol/ul)F1和R1引物,1.5ml纯水,20ul 10X限制酶反应缓冲液,10ul(2unit/ul)限制酶Mn1I;本试剂盒供10人份检测应用,试剂盒的保存温度为-20℃。
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