RU2245551C1 - Method for predicting oncological diseases - Google Patents

Method for predicting oncological diseases Download PDF

Info

Publication number
RU2245551C1
RU2245551C1 RU2004112292/15A RU2004112292A RU2245551C1 RU 2245551 C1 RU2245551 C1 RU 2245551C1 RU 2004112292/15 A RU2004112292/15 A RU 2004112292/15A RU 2004112292 A RU2004112292 A RU 2004112292A RU 2245551 C1 RU2245551 C1 RU 2245551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
genes
tumor
gene
hypermethylated
Prior art date
Application number
RU2004112292/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.С. Белохвостов (RU)
А.С. Белохвостов
Г.В. Кузнецова (RU)
Г.В. Кузнецова
Original Assignee
Белохвостов Александр Сергеевич
Кузнецова Галина Викторовна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белохвостов Александр Сергеевич, Кузнецова Галина Викторовна filed Critical Белохвостов Александр Сергеевич
Priority to RU2004112292/15A priority Critical patent/RU2245551C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2245551C1 publication Critical patent/RU2245551C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine, diagnostics.
SUBSTANCE: the present innovation deals with genetic trials, with diagnostic field of oncological diseases due to analyzing DNA by altered status of gene methylation that take part in intracellular regulation of division, differentiating, apoptosis and detoxication processes. One should measure the status of methylation in three genes: p16, E-cadherine and GSTP1 in any human biological samples taken out of blood plasma, urine, lymph nodes, tumor tissue, inter-tissue liquid, ascitic liquid, blood cells and buccal epithelium and other; one should analyze DNA in which modified genes of tumor origin or their components are present that contain defective genes, moreover, analysis should be performed due to extracting and purifying DNA out of biological samples followed by bisulfite treatment of this DNA for modifying unprotected cytosine foundations at keeping 5-methyl cytosine being a protected cytosine foundation followed by PCR assay of bisulfite-treated and bisulfite-untreated genes under investigation and at detecting alterations obtained according to electrophoretic result of PCR amplificates, due to detecting the difference in the number and electrophoretic mobility of corresponding fractions at comparing with control methylated and unmethylated samples containing normal and hypermethylated forms of genes one should diagnose oncological diseases. The method provides higher reliability in detecting tumors, detection of remained tumor cells after operation.
EFFECT: higher efficiency of therapy.
1 cl, 3 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности генетическим исследованиям, к области диагностики онкологических заболеваний путем анализа дезоксирибонуклеиновой кислоты по изменению статуса метилирования генов, участвующих во внутриклеточной регуляции деления, дифференцировки, апоптоза и процессов детоксикации.The invention relates to medicine, in particular genetic research, to the field of cancer diagnosis by analyzing deoxyribonucleic acid to change the methylation status of genes involved in the intracellular regulation of division, differentiation, apoptosis and detoxification processes.

Известен метод диагностики и контроля развития рака, включающий анализ амплифицированной ДНК из плазмы крови (патент США №5952170, 1999). Недостатком известного способа является то, что анализ ДНК опухолевого происхождения из одного источника снижает чувствительность диагностики рака.A known method for the diagnosis and control of cancer development, including the analysis of amplified DNA from blood plasma (US patent No. 5952170, 1999). The disadvantage of this method is that the analysis of DNA of tumor origin from a single source reduces the sensitivity of the diagnosis of cancer.

В настоящее время известно, что нарушение метилирования генов, участвующих во внутриклеточной регуляции деления, дифференцировки, апоптоза и процессов детоксикации приводит к нарушению работы генома в опухолевых и некоторых других клетках и нарушении функционирования соответствующих тканей (patent US 6492144, Dec. 10, 2002, patent US 5726019, Mar. 10, 1998).It is now known that methylation of genes involved in the intracellular regulation of division, differentiation, apoptosis and detoxification processes is known to lead to disruption of the genome in tumor and some other cells and to malfunctioning of the corresponding tissues (patent US 6492144, Dec. 10, 2002, patent US 5726019, Mar. 10, 1998).

Наиболее близким к предлагаемому способу диагностики является метод детекции неопластических клеток, включающий анализ статуса метилирования гена р16 (patent US 5856094, Jan.5, 1999 г.).Closest to the proposed diagnostic method is a method for the detection of neoplastic cells, including an analysis of the methylation status of the p16 gene (patent US 5856094, Jan.5, 1999).

Недостатками известного способа диагностики онкологических заболеваний является следующее:The disadvantages of the known method for the diagnosis of cancer is the following:

- у различных лиц при одинаковом типе опухолей гиперметилирования промоторных участков ДНК могут отличаться, т.е. профиль гиперметилирования для опухолей индивидуален;- in different individuals with the same type of tumors, the hypermethylation of the promoter DNA sections may differ, i.e. the hypermethylation profile for tumors is individual;

- анализ одного гена, например гена р1-6, показывает наличие опухоли только в половине случаев при диагностике онкозаболеваний, в другой половине случаев опухолевого материала ген не гиперметилирован, а гиперметилированы другие гены регуляции клеточного цикла, например ген E-cadherine.- analysis of one gene, for example, p1-6 gene, shows the presence of a tumor in only half of cases in the diagnosis of cancer, in the other half of cases of tumor material, the gene is not hypermethylated, and other genes for regulation of the cell cycle, for example, the E-cadherine gene, are hypermethylated.

Кроме того, в отличие от ДНК, выделенной из самой опухоли во многих биологических образцах, также содержащих ДНК опухолевого происхождения, например ДНК плазмы крови онкологических больных, мочи, лимфоузлов, процентное соотношение гиперметилированной формы гена р16 опухолевого происхождения низкое по отношению к негиперметилированной форме из нормальных клеток (patent US 6492144, Dec. 10, 2002).In addition, unlike the DNA isolated from the tumor itself in many biological samples also containing DNA of tumor origin, for example, blood plasma of cancer patients, urine, and lymph nodes, the percentage of the hypermethylated form of the p16 gene of tumor origin is low relative to the non-hypermethylated form from normal cells (patent US 6492144, Dec. 10, 2002).

Задачей предлагаемого способа диагностики онкологических заболеваний является повышение надежности выявления опухолей, определение остающихся в организме опухолевых клеток после операционного удаления опухоли или других видов лечения, мониторинга онкологических заболеваний и ранняя оценка эффективности проводимого лечения, а также прогноз эффективности средств химиотерапии и других видов лечения.The objective of the proposed method for the diagnosis of cancer is to increase the reliability of detecting tumors, determining the remaining tumor cells in the body after surgical removal of the tumor or other types of treatment, monitoring cancer and early assessment of the effectiveness of the treatment, as well as forecasting the effectiveness of chemotherapy and other types of treatment.

В результате использования предлагаемого способа диагностики онкологических заболеваний увеличивается выживаемость онкологических больных за счет повышения точности диагностики, своевременной диагностики и повышения эффективности лечения, анализ одновременно статуса метилирования нескольких генов увеличивает вероятность обнаружения опухоли, а дополнительная реакция гнездовой ПЦР (нестед ПЦР) позволяет определять гиперметилированные формы гена р16 при низком соотношении ДНК опухолевого происхождения по отношению к ДНК из неопухолевых клеток, а также появляется возможность оценить динамику заболевания, то есть наличие опухолевых клеток после оперативного или иного лечения, рано предвидеть рецедивы или распространение (метастазирование) заболевания и осуществить раннюю оценку эффективности лечения, для возможности перехода и более подходящих в конкретном случае химиопрепаратов или иных путей лечения.As a result of using the proposed method for the diagnosis of cancer, the survival rate of cancer patients is increased by increasing the accuracy of diagnosis, timely diagnosis and increasing the effectiveness of treatment, analysis of the methylation status of several genes at the same time increases the likelihood of detecting a tumor, and the additional reaction of nested PCR (unsteady PCR) allows to determine the hypermethylated gene p16 with a low ratio of tumor origin DNA to non-swelling DNA cells, as well as the opportunity to assess the dynamics of the disease, that is, the presence of tumor cells after surgical or other treatment, it is early to anticipate the recurrence or spread (metastasis) of the disease and to carry out an early assessment of the effectiveness of treatment, for the possibility of transition and more suitable chemotherapy drugs or other ways of treatment.

Результат достигается тем, что в предлагаемом способе диагностики онкологических заболеваний путем оценки метилирования генов, участвующих в регуляции клеточного обмена, одновременно измеряют статус метилирования трех генов р16, E-cadherin и GSTP1 в любых биологических образцах человека, взятых из плазмы крови, мочи, лимфоузлов, опухолевой ткани, межтканевой жидкости, асцитной жидкости, клеток крови и буккального эпителия и других, анализируют ДНК, в которой присутствуют модифицированные гены опухолевого происхождения в любых образцах, в которые могут попадать опухолевые клетки или их компоненты, содержащие дефектные гены, причем анализ осуществляют путем экстрагирования и очистки ДНК из биологических образцов с последующей бисульфитной обработкой этой ДНК для модификации незащищенных цитозиновых оснований при сохранении 5-метилцитозина, представляющего собой защищенное цитозиновое основание, последующего ПЦР анализа обработанных и необработанных бисульфитом исследуемых генов, и при обнаружении изменений, полученных по результату электрофореза ПЦР амплификатов, путем выявления различия в числе и электрофоретической подвижности соответствующих фракций при сопоставлении с контрольными метилированными и неметилированными образцами, содержащими нормальные и гиперметилированные формы генов, диагностируют онкологические заболевания.The result is achieved in that in the proposed method for the diagnosis of cancer by evaluating the methylation of genes involved in the regulation of cell metabolism, the methylation status of the three p16, E-cadherin and GSTP1 genes is measured simultaneously in any biological samples taken from blood plasma, urine, lymph nodes, tumor tissue, interstitial fluid, ascites fluid, blood cells and buccal epithelium and others, analyze DNA in which modified genes of tumor origin are present in any samples in which tumor cells or their components containing defective genes can enter, and the analysis is carried out by extraction and purification of DNA from biological samples, followed by bisulfite treatment of this DNA to modify unprotected cytosine bases while maintaining 5-methylcytosine, which is a protected cytosine base, followed by PCR analysis genes treated and untreated with bisulfite and when detecting changes obtained by electrophoresis of PCR amplifications by identifying differences in the number and electrophoretic mobility of the respective fractions when compared with control methylated and unmethylated samples containing normal and hypermethylated forms of genes, diagnose cancer.

Для контрольных метилированных и неметилированных образцов используется ДНК из культур ткани человека, содержащая нормальные или гиперметилированные формы генов р16, E-cadherin и GSTP1.For control methylated and unmethylated samples, DNA from human tissue cultures containing normal or hypermethylated forms of the p16, E-cadherin, and GSTP1 genes is used.

Биологические образцы могут быть получены от лиц, обследуемых для выявления онкологических заболеваний или с установленным онкологическим заболеванием до лечения, в процессе лечения до и после операционного вмешательства, химиотерапии, лучевой терапии, биотерапии и других.Biological samples can be obtained from persons examined for cancer or with established cancer before treatment, during treatment before and after surgery, chemotherapy, radiation therapy, biotherapy and others.

Извлечение ДНК осуществляют из различных биологических образцов, проводят очистку, бисульфитную модификацию и далее амплификацию этой ДНК для определения статуса метилирования генов ДНК путем сравнительного анализа исследуемых образцов лица, подвергшегося диагностике с контрольными образцами, отрицательными контролями, ДНК от здоровых лиц и известных культур ткани человека с нормальным статусом метилирования исследуемых генов, а также положительным контролем ДНК культур ткани человека, где имеет место нарушение в статусе метилирования. Различные примеси при извлечении и очистке ДНК мешают последующему статусу метилирования, так как экранируют неметилированные основания цитозина и при реакции бисульфитной модификации они узнаются как 5-метилцитозины (метилированные основания цитозина), что ведет к ложно положительньм диагнозам (Ehrlich M. DNA methylation: normal development, inherited diseases, and cancer. J Clin Ligand Assay 2000; 23: 144-8).DNA extraction is carried out from various biological samples, purification, bisulfite modification and then amplification of this DNA is carried out to determine the DNA gene methylation status by comparative analysis of the studied samples of the person who was diagnosed with control samples, negative controls, DNA from healthy individuals and known human tissue cultures with normal methylation status of the studied genes, as well as positive control of DNA of human tissue cultures, where there is a violation in the methylir status Ania. Various impurities in the extraction and purification of DNA interfere with the subsequent methylation status, since unmethylated cytosine bases are screened and they are recognized as 5-methylcytosines (methylated cytosine bases) in the bisulfite modification reaction, which leads to false positive diagnoses (Ehrlich M. DNA methylation: normal development , inherited diseases, and cancer. J Clin Ligand Assay 2000; 23: 144-8).

Для извлечения ДНК в предлагаемом изобретении используют модифицированные для некоторых видов биологических образцов методики извлечения, заключающиеся в изменении концентрации протеиназы К, рН буферной системы и числе повторных фенольных экстракций и использовании для осаждения ДНК в образцах с малой концентрацией ДНК (например, плазмы крови) линейного полимера полиакриламида.For the extraction of DNA in the present invention, modified extraction methods are used for some types of biological samples, which include changing the concentration of proteinase K, the pH of the buffer system and the number of repeated phenolic extracts and using linear polymer for DNA deposition in samples with a low concentration of DNA (for example, blood plasma) polyacrylamide.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

9 мл крови берут из локтевой вены одноразовьм шприцом и переносят в полипропиленовую пробирку объемом 15 мл (фирма Финбио или аналогичные пробирки), содержащую 1 мл 1%-ного ЭДТА-антикоагулянтного изотонического раствора. Второй вариант: Забор крови осуществляют также при использовании разовой вакуумной системы с ЭДТА - Monovette фирмы Sarstedt, Германия (разрешение на использование - МЗ РФ №2000/403 от 14.08.2000 г.).9 ml of blood is taken from the ulnar vein with a disposable syringe and transferred into a 15 ml polypropylene tube (Finbio or similar tubes) containing 1 ml of a 1% EDTA anticoagulant isotonic solution. The second option: Blood sampling is also carried out using a single vacuum system with EDTA - Monovette from Sarstedt, Germany (permission to use - Ministry of Health of the Russian Federation No. 2000/403 from 08/14/2000).

Первое центрифугирование осуществляют в мягких условиях при ускорении 315g для максимального сохранения целостности ядросодержащих клеток 15 мин при 4°С. Используется центрифуга 5804R с бакетротором фирмы Эппендорф (Германия). Для данной центрифуги такое ускорение обеспечивается при 1500 об/мин, или может быть использована другая центрифуга с аналогичными условиями центрифугирования. Переносят плазму с взвесью ядросодержащих клеток в новую пробирку, стараясь не захватывать осевшие эритроциты, центрифугируют при 1260g (3000 об/мин, 15 мин, 4°С, центрифуга 5804R с бакетротором фирмы Eppendorf, Германия) для осаждения ядросодержащих клеток. Затем переносят бесклеточную плазму в новую пробирку, оставив около 150-200 мкл с осадком. Осадок ядросодержащих элементов крови ресуспендируют в оставшемся количестве плазмы, переносят в микропробирку типа Eppendorf 1,5 мл. Центрифугируют пробирку с плазмой при 3500g (5000 об/мин, 15 мин, 4°С) для полного осаждения оставшихся единичных клеток. Плазму переносят в новую пробирку и используют для дальнейшей работы или сохраняют при -80°С.The first centrifugation is carried out under mild conditions at an acceleration of 315g to maximize the integrity of nucleated cells for 15 minutes at 4 ° C. A 5804R centrifuge with a bakterotor from Eppendorf (Germany) is used. For a given centrifuge, such acceleration is provided at 1500 rpm, or another centrifuge with similar centrifugation conditions may be used. Plasma with a suspension of nucleated cells is transferred to a new tube, trying not to capture the settled red blood cells, centrifuged at 1260g (3000 rpm, 15 min, 4 ° С, a 5804R centrifuge with a back rotor from Eppendorf, Germany) to precipitate nucleated cells. Cell-free plasma is then transferred to a new tube, leaving about 150-200 μl of sediment. The precipitate of nucleated blood elements is resuspended in the remaining amount of plasma, transferred to a 1.5 ml Eppendorf microtube. Centrifuge the plasma tube at 3500g (5000 rpm, 15 min, 4 ° C) to completely precipitate the remaining single cells. Plasma is transferred to a new tube and used for further work or stored at -80 ° C.

Выделение ДНК из биологических образцовIsolation of DNA from biological samples

Выделение ДНК из клеток крови фенольным методом с предварительной обработкой протеиназой К. (тот же метод используется при выделении ДНК из осадка клеток мочи, клеточных культур).Isolation of DNA from blood cells by the phenolic method with pre-treatment with proteinase K. (The same method is used to isolate DNA from a precipitate of urine cells, cell cultures).

Осадок ядросодержащих клеток, перенесенный в микропробирку типа Eppendorf 1,5 мл осаждают в миницентрифуге Microspine фирмы Эппендорф (12000 об/мин (8000g), 1 мин) и сохраняют до выделения ДНК при -80°С. Осадок клеток ресуспендируют в 200 мкл лизирующего буфера (10 мМ Трис (рН 8,0), 25 мМ ЭДТА (рН 8,0), 0,5% SDS). Ресуспендируют и осаждают коротким центрифугированием. Добавляют 20 мкл раствора протеиназы К (100 мкг/мл), перемешивают и инкубируют ночь при 56°С. Проводят экстракцию белков из лизата фенолом, уравновешенным буфером (50 мМ Трис, рН 8,0, 10 мМ EDTA). Центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах (Eppendorf Minispin), верхнюю (водную) фазу переносят в новую пробирку. Затем проводят экстракцию водной фазы (п.5) смесью “фенол - хлороформ” с соотношением фенола к хлороформу 10:1.Sediment of nucleated cells transferred to an Eppendorf type microtube of 1.5 ml was precipitated in an Eppendorf Microspine microcentrifuge (12000 rpm (8000g), 1 min) and kept until DNA isolation at -80 ° С. The cell pellet was resuspended in 200 μl of lysis buffer (10 mM Tris (pH 8.0), 25 mM EDTA (pH 8.0), 0.5% SDS). Resuspend and precipitate by short centrifugation. Add 20 μl of a proteinase K solution (100 μg / ml), mix and incubate overnight at 56 ° C. Protein is extracted from the lysate with phenol balanced buffer (50 mM Tris, pH 8.0, 10 mM EDTA). Centrifuged for 5 min at maximum speed (Eppendorf Minispin), the upper (aqueous) phase is transferred to a new tube. Then, the aqueous phase is extracted (item 5) with a phenol-chloroform mixture with a phenol to chloroform ratio of 10: 1.

Центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах, переносят верхнюю (водную) фазу в новую пробирку и добавляют равный объем хлороформа. Встряхивают и центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах. Верхнюю фазу переносят в новую пробирку. Добавляют 1/10 объема раствора 3 М ацетата натрия, рН 5,3, и 2 объема охлаждееного до -20°С холодного 96%-этанола. Встряхивают, выдерживают 2 часа при -20°С. Центрифугируют при +4°С 15 мин на максимальных оборотах. Осторожно удаляют супернатант, избегая лабилизации осадка ДНК. Стенки пробирки промывают 70%-ным этанолом, при необходимости центрифугируют (в случае лабилизации осадка), спирт удаляют, осадок подсушивают на воздухе. Для хранения выделенную ДНК растворяют в воде или ТЕ-буфере, хранят при -80°С.Centrifuged for 5 min at maximum speed, transfer the upper (aqueous) phase to a new tube and add an equal volume of chloroform. Shake and centrifuge for 5 minutes at maximum speed. The upper phase is transferred to a new tube. 1/10 volume of a solution of 3 M sodium acetate, pH 5.3, and 2 volumes of cold 96% ethanol cooled to -20 ° C are added. Shake, incubated for 2 hours at -20 ° C. Centrifuged at + 4 ° C for 15 minutes at maximum speed. Carefully remove the supernatant, avoiding labilization of the DNA pellet. The walls of the tube are washed with 70% ethanol, centrifuged if necessary (in case of sediment labilization), alcohol is removed, and the precipitate is dried in air. For storage, the extracted DNA is dissolved in water or TE buffer, stored at -80 ° C.

Выделение ДНК из тканей, фиксированных в парафинеIsolation of DNA from tissues fixed in paraffin

Приготавливают 8-15 мкм срезы из биоптатов, заключенных в парафинированные блоки. Далее срезы тканей, фиксированных в парафине, помещают в микропробирку типа Eppendorf 1,5 мл, добавляют 1 мл ксилола и осторожно встряхивают (переворачивание пробирки вверх-вниз несколько раз). Затем центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах, комн. температура. Удаляют надосадочную жидкость пипеткой. При необходимости депарафинизацию ксилолом повторяют. Добавляют 1 мл 96%-ного этанола для удаления остатков ксилола и осторожно перемешивают (переворачивание пробирки вверх-вниз несколько раз). Спирт удаляют и повторяют промывание спиртом еще раз. Добавляют к осадку ТЕ буфер, сразу же, чтобы не успели из срезов элюироваться фрагменты ДНК, центрифугируют и удаляют надосадочную жидкость.8-15 μm sections are prepared from biopsy specimens enclosed in waxed blocks. Next, sections of tissue fixed in paraffin are placed in a 1.5 ml Eppendorf microtube, 1 ml of xylene is added and gently shaken (turning the tube up and down several times). Then centrifuged for 5 min at maximum speed, room. temperature. Remove the supernatant with a pipette. If necessary, dewaxing with xylene is repeated. Add 1 ml of 96% ethanol to remove xylene residues and mix gently (turning the tube up and down several times). The alcohol is removed and the washing with alcohol is repeated again. A TE buffer is added to the precipitate, immediately, so that DNA fragments do not have time to elute from the sections, centrifuged and the supernatant is removed.

Ресуспендируют осадок в лизирующем буфере (100 мМ NaCl, 10 мМ Трис (рН 8,0), 25 мМ ЭДТА (рН 8,0), 1,5% SDS), на 3 среза 300 мкл. Добавляют протеиназу К из расчета 50 мкг на 100 мкл буфера (обычно протеиназа хранится в стоковом растворе 20 мкг/мкл). Инкубируют при 55°С в течение 24-48 часов до полного лизиса тканей при периодическом перемешивании. Если после 24-часового инкубирования ткани полностью не лизировались, то добавить еще столько же раствора протеиназы.Resuspend the pellet in lysis buffer (100 mM NaCl, 10 mM Tris (pH 8.0), 25 mM EDTA (pH 8.0), 1.5% SDS), in 3 sections 300 μl. Proteinase K is added at the rate of 50 μg per 100 μl of buffer (usually proteinase is stored in a stock solution of 20 μg / μl). Incubated at 55 ° C for 24-48 hours until complete tissue lysis with periodic stirring. If after 24-hour incubation the tissues were not completely lysed, then add the same amount of proteinase solution.

Белки экстрагируют фенолом. При этом фенольная фракция остается в нижней фазе у дна пробирки. После этого центрифугируют 5 мин на максимальной скорости. Водную фазу переносят в новую пробирку, а фенольную фазу (нижнюю) утилизируют. Проводят экстракцию смесью “фенол-хлороформ” с соотношением фенола к хлороформу 10:1. Центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах, водную фазу переносят в новую пробирку, и добавляют к ней равный объем хлороформа. Перемешивают, центрифугируют 5 мин на максимальных оборотах. Водную фазу переносят в новую пробирку, нижнюю фазу утилизируют. К водной фазе добавляют 1/10 объема раствора 3 М натрия ацетата, рН 5,2, и 2 объема холодного 96%-ного этанола (2 объема, учитывая объем раствора соли). Перемешивают, выдерживают 2 часа на - 20°С.Proteins are extracted with phenol. In this case, the phenolic fraction remains in the lower phase at the bottom of the tube. Then centrifuged for 5 min at maximum speed. The aqueous phase is transferred to a new tube, and the phenolic phase (lower) is disposed of. Extraction is carried out with a mixture of “phenol-chloroform” with a ratio of phenol to chloroform of 10: 1. It is centrifuged for 5 min at maximum speed, the aqueous phase is transferred to a new tube, and an equal volume of chloroform is added to it. Stirred, centrifuged for 5 minutes at maximum speed. The aqueous phase is transferred to a new tube, the lower phase is disposed of. To the aqueous phase add 1/10 volume of a solution of 3 M sodium acetate, pH 5.2, and 2 volumes of cold 96% ethanol (2 volumes, given the volume of the salt solution). Stirred, incubated for 2 hours at -20 ° C.

Центрифугируют при +4°С 30 мин на максимальных оборотах (центрифуга Eppendorf Minispin, 13400 об/мин (10000g).Centrifuged at + 4 ° C for 30 minutes at maximum speed (Eppendorf Minispin centrifuge, 13,400 rpm (10000g).

Осторожно удаляют супернатант, избегая лабилизации осадка ДНК. Стенки пробирки промывают 70%-ным этанолом, при необходимости центрифугируют (в случае лабилизации осадка), спирт удаляют, осадок подсушивают на воздухе. Используют. Для хранения растворяют в воде или ТЕ-буфере, хранят в холодильнике при - 80°С.Carefully remove the supernatant, avoiding labilization of the DNA pellet. The walls of the tube are washed with 70% ethanol, centrifuged if necessary (in case of sediment labilization), alcohol is removed, and the precipitate is dried in air. Use. For storage, dissolve in water or TE buffer, store in a refrigerator at -80 ° C.

Выделение ДНК из плазмы крови.Isolation of DNA from blood plasma.

ДНК из плазмы выделяли фенольным методом, после предварительной обработки протеиназой К. Предварительно добавляли к плазме одну часть двукратного лизирующего буфера (1% додецилсульфат натрия, 500 мМ Трис-Cl, рН 8.0, 20 мМ EDTA, рН 8.0, 10 мМ NaCl) и протеиназу К до концентрации 500 мкг/мл, затем выдерживали в течение ночи при 55°С. Для экстракции белков добавляли равный объем фенола, уравновешенного буфером (50 мМ Трис-Cl, рН 8.0, 10 мМ EDTA, рН 8.0). Встряхивали 5-10 мин и центрифугировали 10 мин при 3500g при +4°С. Собирали верхнюю фазу, содержащую ДНК, и следующую стадию депротеинизации проводили равным объемом смеси фенол-хлороформ, встряхивая смесь 5-10 мин, и цетрифугировали 10 мин в тех же условиях. Третью депротеинизацию проводили аналогично второй, но использовали чистый хлороформ. Для осаждения ДНК к водной фазе добавляли 10 М раствор ацетата аммония в соотношении 1:5, а в качестве соосадителя использовали линейный полиакриламид, очищенный двукратным переосаждением в этаноле, в конечной концентрации 25 мкг/мл, и проводили спиртовое осаждение ДНК, добавляя 2 объема 96%-ного этанола и выдерживая смесь при -20°С в течение 2 часов. Осадок ДНК собирали центрифугированием в течение 30 мин.DNA was isolated from plasma by the phenol method, after preliminary treatment with proteinase K. Previously, one part of double lysis buffer (1% sodium dodecyl sulfate, 500 mM Tris-Cl, pH 8.0, 20 mM EDTA, pH 8.0, 10 mM NaCl) was added to the plasma and proteinase K to a concentration of 500 μg / ml, then kept overnight at 55 ° C. An equal volume of phenol equilibrated with buffer (50 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10 mM EDTA, pH 8.0) was added for protein extraction. Shaken for 5-10 minutes and centrifuged for 10 minutes at 3500g at + 4 ° C. The upper phase containing DNA was collected, and the next deproteinization step was carried out with an equal volume of phenol-chloroform mixture, shaking the mixture for 5-10 minutes, and centrifuged for 10 minutes under the same conditions. The third deproteinization was carried out similarly to the second, but pure chloroform was used. To precipitate DNA, a 10: 1 solution of ammonium acetate in a ratio of 1: 5 was added to the aqueous phase, and linear polyacrylamide purified by double reprecipitation in ethanol at a final concentration of 25 μg / ml was used as a co-precipitant, and alcohol precipitation of DNA was carried out by adding 2 volumes of 96 % ethanol and keeping the mixture at -20 ° C for 2 hours. DNA pellet was collected by centrifugation for 30 minutes.

Далее осадок промывали 1 мл 70%-ного этанола и после центрифугирования подсушивали в вакууме в концентраторе фирмы Эппендорф (модель 5301). Далее растворяли осадок в 50 мкл ТЕ буфера (50 мМ Трис-Cl, рН 8.0, 10 мМ EDTA, рН 8.0) и хранили на - 80°С.Next, the precipitate was washed with 1 ml of 70% ethanol and, after centrifugation, was dried in vacuo in an Eppendorf concentrator (model 5301). Then, the precipitate was dissolved in 50 μl of TE buffer (50 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10 mM EDTA, pH 8.0) and stored at - 80 ° С.

Бисульфитная модификация ДНК из биологических образцов для последующих метилспецифической ПЦР генов р16, E-cadherin, GSTP1.Bisulfite modification of DNA from biological samples for subsequent methyl-specific PCR genes p16, E-cadherin, GSTP1.

Принцип метода метилспецифической полимеразной реакции.The principle of the method of methyl-specific polymerase reaction.

В основе метода МС-ПЦР лежит бисульфитная обработка анализируемой ДНК, приводящая к конверсии незащищенных оснований цитозина в урацил и сохранении защищенного метильной группой 5-метилцитозина с последующей ПЦР со специфичными к модифицированной последовательности праймерами. (Singal, R., and Ginder, Ginder, G.D. DNA methylation. Blood, 93: 4059-4070, 1999). Учитывая что белки могут экранировать основания цитозина и препятствовать бисульфитной конверсии цитозина в урацил, использовали только препараты ДНК, выделенные с применением протеиназы К для исключения ложно-положительных результатов.The method of MS-PCR is based on the bisulfite treatment of the analyzed DNA, which leads to the conversion of unprotected cytosine bases to uracil and the preservation of methyl 5-methylcytosine protected by a methyl group, followed by PCR with primers specific for the modified sequence. (Singal, R., and Ginder, Ginder, G. D. DNA methylation. Blood, 93: 4059-4070, 1999). Considering that proteins can screen cytosine bases and prevent the bisulfite conversion of cytosine to uracil, only DNA preparations isolated using proteinase K were used to exclude false-positive results.

Бисульфитная обработка и очистка модифицированной ДНК.Bisulfite treatment and purification of modified DNA.

Реакция бисульфитирования проходит только на однонитевых фрагментах ДНК, для этого ДНК денатурируют в щелочной среде. Образец ДНК, разведенный в 18 мкл деионизованной воды, денатурировали добавлением 2 мкл 3 М NaOH. Инкубировали при 37°С, 30 минут (конечная концентрация NaOH - 0,3 М).The bisulfitation reaction takes place only on single-stranded DNA fragments, for this the DNA is denatured in an alkaline medium. A DNA sample diluted in 18 μl of deionized water was denatured by adding 2 μl of 3 M NaOH. Incubated at 37 ° C, 30 minutes (final concentration of NaOH - 0.3 M).

Бисульфитную конверсию проводили добавлением 208 мкл 2 М метабисульфита натрия (NаНСО3), рН 5.0 и 12 мкл 10 мМ гидрохинона. Смесь инкубируют 16 ч при 50°С. Далее очистку модифицированной ДНК проводили сорбцией на мелкопористом стеклянном порошке фирмы Sigma. Для этого вначале добавляли 2 объема лизирующего буфера 6 М гуанидинизотиоционат, 0,05 М трис НСl рН 5,0, тщательно встряхивая пробирку на вортексе. Добавляли 10 мкл 10% суспензии сорбента (перед добавлением сорбент тщательно ресуспендируют). Оставляют пробирку при комнатной температуре на 10 мин, регулярно переворачивая пробирку в течение этого времени этого времени каждые 2 мин для предотвращения оседания сорбента. Осаждают сорбент кратковременным (30 сек) центрифугированием при 100 об/мин, как можно тщательнее отбирают супернатант. Добавляют 200 мкл 70%-ного этанола, встряхивают для перемешивания или пептируют до образования равномерной взвеси. Осаждают сорбент кратковременным (30 сек) центрифугированием при 1000 об/мин, как можно тщательнее отбирают супернатант.Bisulfite conversion was carried out by adding 208 μl of 2 M sodium metabisulfite (NaHCO 3 ), pH 5.0 and 12 μl of 10 mm hydroquinone. The mixture was incubated for 16 hours at 50 ° C. Further, the modified DNA was purified by sorption on fine-porous glass powder from Sigma. To do this, at first 2 volumes of lysis buffer 6 M guanidine isothiocyanate, 0.05 M Tris HCl pH 5.0 were added, carefully shaking the tube on a vortex. 10 μl of a 10% suspension of the sorbent was added (the sorbent was carefully resuspended before addition). Leave the tube at room temperature for 10 minutes, regularly turning the tube over this time at this time every 2 minutes to prevent sorbent settling. The sorbent is precipitated by short-term (30 sec) centrifugation at 100 rpm, and the supernatant is carefully selected. Add 200 μl of 70% ethanol, shake to mix, or peptize until a uniform suspension is obtained. The sorbent is precipitated by short-term (30 sec) centrifugation at 1000 rpm, and the supernatant is carefully selected.

Добавляют к осадку 200 мкл 70%-ного этанола для промывки и суспендируют осадок до гомогенного состояния. Осаждают сорбент кратковременным (30 сек) центрифугированием при 1000 об/мин, как можно тщательнее отбирают супернатант. После последней промывки просушивают осадок на воздухе в течение 10 мин. Добавляют к осадку 50 мкл ТЕ буфера, перемешивают и инкубируют 10 мин при 56°С. Осаждают сорбент продолжительным (4 мин) центрифугированием при 10000 об/мин. Переносят супернатант, содержащий препарат ДНК, в другую пробирку.200 μl of 70% ethanol are added to the precipitate for washing and the precipitate is suspended until homogeneous. The sorbent is precipitated by short-term (30 sec) centrifugation at 1000 rpm, and the supernatant is carefully selected. After the last wash, the precipitate is dried in air for 10 minutes. 50 μl of TE buffer is added to the precipitate, mixed and incubated for 10 min at 56 ° C. The sorbent is precipitated by continuous (4 min) centrifugation at 10,000 rpm. Transfer the supernatant containing the DNA preparation to another tube.

Далее освобождаются от сульфонатов в образце ДНК. Для этого добавляют 3 М NaOH, инкубируют 15 мин при 37°С. Добавляют 20 мкл раствора 10 М раствора ацетата аммония с рН 7,0, 1 мкл раствора 0,2%-ного гликогена и 200 мкл 96%-ного этанола. Помещают пробирку на 1-2 часа на -20°С. Затем центрифугируют 15 мин при максимальных оборотах. Отбирают надосадочную жидкость. Промывают осадок 200 мкл 70%-ного этанола, подсушивают при комнатной температуре и растворяют в 50 мкл ТЕ буфера.They are then freed from sulfonates in the DNA sample. To do this, add 3 M NaOH, incubate for 15 min at 37 ° C. Add 20 μl of a solution of a 10 M solution of ammonium acetate with a pH of 7.0, 1 μl of a solution of 0.2% glycogen and 200 μl of 96% ethanol. Place the tube for 1-2 hours at -20 ° C. Then centrifuged for 15 minutes at maximum speed. Select the supernatant. The precipitate is washed with 200 μl of 70% ethanol, dried at room temperature and dissolved in 50 μl of TE buffer.

Пробы сразу используют для проведения ПЦР или сохраняют при -80°С до анализа. Проводят одновременно оценку гиперметилирования 3 генов из одного образца ДНК после бисульфитной модификации. Для анализа каждого гена используют по 3 мкл ДНК в реакционную смесь конечным объемом 25 мкл.Samples are immediately used for PCR or stored at -80 ° C until analysis. Hypermethylation of 3 genes from one DNA sample after bisulfite modification is simultaneously assessed. For the analysis of each gene, 3 μl of DNA is used in the reaction mixture with a final volume of 25 μl.

Метилспецифическая полимеразная цепная реакция (МС-ПЦР).Methyl Specific Polymerase Chain Reaction (MS-PCR).

МС-ПЦР использовали для амплификации анализируемых последовательностей генов р16, E-cadherin и GSTP1. ПЦР проводили в аппарате Eppendorf Mastercycler no следующей общей схеме: К 3 мкл ДНК добавляли 22 мкл буфера для ПЦР, содержащего по 1 мкл 200 мкМ каждого дезоксирибонуклеотидтрифосфата, по 3 мкл раствора каждого олигонуклеотида-праймера, 2 мкл 20 mM MgCl2, 10 ед. термофильной ДНК-полимеразы в 2 мкл, 5 мкл 5х, буфера, 6 мкл деионизованной воды (Herman, J.G., Graff, J.R., Myohanen, S., Nelkin, B.D., and Baylin, S.B. Methylation - specific PCR: a novel PCR assay for methylation status of CpG islands. Proc. Natl. Acad.Sci USA, 93: 9821-9826, 1996).MS-PCR was used to amplify the analyzed sequences of the p16, E-cadherin and GSTP1 genes. PCR was performed in an Eppendorf Mastercycler apparatus according to the following general scheme: 22 μl of PCR buffer containing 1 μl of 200 μM of each deoxyribonucleotide triphosphate, 3 μl of a solution of each oligonucleotide primer, 2 μl of 20 mM MgCl 2 , 10 units was added to 3 μl of DNA. thermophilic DNA polymerase in 2 μl, 5 μl 5x, buffer, 6 μl deionized water (Herman, JG, Graff, JR, Myohanen, S., Nelkin, BD, and Baylin, SB Methylation - specific PCR: a novel PCR assay for methylation status of CpG islands. Proc. Natl. Acad.Sci USA, 93: 9821-9826, 1996).

Далее режимы ПЦР и праймеры, используемые для метилированной и неметилированной формы каждого анализируемого гена, являются индивидуальными.Further, the PCR modes and primers used for the methylated and unmethylated forms of each analyzed gene are individual.

Анализ статуса метилирования гена р16 с помощью МС-ПЦР.Analysis of p16 gene methylation status using MS-PCR.

В реакции используется ПЦР для анализа модифицированной бисульфитом ДНК на присутствие метилированной и неметилированной аллелей гена p16INK4a. Последовательности праймеров для анализа гиперметилирования гена р 16The reaction uses PCR to analyze the modified bisulfite DNA for the presence of methylated and unmethylated alleles of the p16INK4a gene. Primer sequences for p 16 gene hypermethylation analysis

Figure 00000001
Figure 00000001

При анализе гена р16 образца анализируемой ДНК берут две пробирки объемом 0,5 мл для проведения ПЦР и в каждой по 3 мкл раствора и ДНК исследуемой. В одну пробирку добавляют 22 мкл реакционной смеси, как указано выше, для амплификации метилированной последовательности, содержащей 15 пМ праймера р16Ма в 3 мкл, 15 пМ праймера р16Мb обратного праймера в 3 мкл, в другую 18 мкл реакционной смеси для амплификации неметилированной последовательности (3 мкл праймера р16Ua, 3 мкл - 15 пМ праймера р16Ub - обратного праймера).When analyzing the p16 gene of a sample of the analyzed DNA, two 0.5 ml tubes are taken for PCR and in each 3 μl of the solution and the DNA of the test. 22 μl of the reaction mixture was added to one tube, as described above, to amplify a methylated sequence containing 15 pM primer p16Ma in 3 μl, 15 pM primer p16Mb reverse primer in 3 μl, and another 18 μl of the reaction mixture to amplify unmethylated sequence (3 μl p16Ua primer, 3 μl - 15 pM primer p16Ub - reverse primer).

Встряхивают пробирки на вортексе и осаждают кратковременным центрифугированием, добавляют по одной капле минерального масла и помещают в термоциклер для проведения ПЦР по следующим программам:Shake the tubes on a vortex and precipitate by short-term centrifugation, add one drop of mineral oil and place in a thermal cycler for PCR according to the following programs:

Для метилированной последовательности:For methylated sequence:

1. 94°С 5 мин1. 94 ° C 5 min

Figure 00000002
Figure 00000002

3. 65°С 3 мин3. 65 ° C 3 min

4. 72°С 5 мин4. 72 ° C 5 min

Для неметилированной последовательности:For unmethylated sequence:

1. 94°С 5 мин1. 94 ° C 5 min

Figure 00000003
Figure 00000003

3. 57°С 3 мин3. 57 ° C 3 min

4. 72°С 5 мин4. 72 ° C 5 min

Смешивают образцы после амплификации с краской для электрофореза и наносят на 10% полиакриламидный гель, проводят электрофорез до достижения лидирующим красителем нижнего края геля. Окрашивают гель бромистым этидием в течение 15 мин и оценивают результат просматриванием геля на трансиллюминаторе. При этом размер амплификата метилированного гена составляет 150 пар нуклеотидов (п.н.), а размер амплификата неметилированного гена 151 п.н.After amplification, the samples are mixed with electrophoresis paint and applied to a 10% polyacrylamide gel, electrophoresis is carried out until the leading dye reaches the lower edge of the gel. The gel is stained with ethidium bromide for 15 minutes and the result is evaluated by viewing the gel on a transilluminator. The size of the amplified methylated gene is 150 pairs of nucleotides (bp), and the size of the amplified non-methylated gene is 151 bp

Для проверки биологического образца для анализа проводили ПЦР до бисульфитной конверсии ДНК с праймерами p16Wa и p16Wb, что подтверждает пригодность образца для ПЦР анализа в таких же условиях. ПЦР-амплификат размером 140 п.н.To verify the biological sample for analysis, PCR was performed before bisulfite DNA conversion with p16Wa and p16Wb primers, which confirms the suitability of the sample for PCR analysis under the same conditions. 140 bp PCR amplification

В случае оценки выявления гиперметилированной формы гена р16 в образце ДНК из плазмы крови, где она может быть представлена в малых количествах на ранних стадиях онкологического заболевания используют нестед-ПЦР (гнездовой ПЦР) с ДНК после бисульфитной конверсии с праймерами p16Nb, 273 п.н., а далее 3 мкл амплификата вносили как обычно для второй ПЦР с праймерами р16Ма и р16Мb, как указано выше (150 п.н.).In the case of assessing the detection of the hypermethylated form of the p16 gene in a DNA sample from blood plasma, where it can be present in small quantities in the early stages of an oncological disease, nested-PCR (nested PCR) with DNA is used after bisulfite conversion with p16Nb primers, 273 bp. and then 3 μl of the amplification was introduced as usual for the second PCR with primers p16Ma and p16Mb, as described above (150 bp).

Анализ статуса метилирования гена Е-кадхерина (E-cadherine)E-cadherine Gene Methylation Status Analysis

В реакции используется ПЦР для анализа модифицированной бисульфитом ДНК на присутствие метилированной и неметилированной аллелей гена E-cadherine. Последовательности праймеров для анализа гиперметилирования гена E-cadherineThe reaction uses PCR to analyze the modified bisulfite DNA for the presence of methylated and unmethylated alleles of the E-cadherine gene. E-cadherine gene hypermethylation primer sequences

Е-Ма ggT gAA TTT TTA gTT AAT TAg Cgg TACE-Ma ggT gAA TTT TTA gTT AAT TAg Cgg TAC

E-Mb CAT FFC TAA CCg AAA ACg CCgE-Mb CAT FFC TAA CCg AAA ACg CCg

Продукт - 204 bpProduct - 204 bp

E-Ua ggT Agg TgA ATT TTT AgT TAA TTA gTg gTAE-Ua ggT Agg TgA ATT TTT AgT TAA TTA gTg gTA

E-Ub ACC CAT AAC TAA CCA AAA ACA CCAE-Ub ACC CAT AAC TAA CCA AAA ACA CCA

Продукт - 211 bpProduct - 211 bp

При анализе гена E-cadherine образца анализируемой ДНК берут две пробирки объемом 0,5 мл для проведения ПЦР и в каждой по 3 мкл раствора и ДНК исследуемой. В одну пробирку добавляют 22 мкл реакционной смеси, как указано выше, для амплификации метилированной последовательности, содержащей 15 пМ праймера Е-Ма, 15 пМ праймера E-Mb обратного праймера, в другую 18 мкл реакционной смеси для амплификации неметилированной последовательности (15 пМ праймера E-Ua, 15 пМ праймера Е Ub - обратного праймера).When analyzing the E-cadherine gene of a sample of the analyzed DNA, take two 0.5 ml tubes for PCR and in each 3 μl of the solution and the DNA of the test. 22 μl of the reaction mixture was added to one tube, as described above, to amplify a methylated sequence containing 15 pM E-Ma primer, 15 pM E-Mb reverse primer primer, and another 18 μl of the reaction mixture to amplify the unmethylated sequence (15 pM E primer -Ua, 15 pM primer E Ub - reverse primer).

Встряхивают пробирки на вортексе и осаждают кратковременным центрифугированием, добавляют по одной капле минерального масла и помещают в термоциклер для проведения ПЦР по следующим программам:Shake the tubes on a vortex and precipitate by short-term centrifugation, add one drop of mineral oil and place in a thermal cycler for PCR according to the following programs:

Отжиг праймеров - 57°С - 40 секундPrimer annealing - 57 ° С - 40 seconds

Элонгация - 72°С - 40 секундElongation - 72 ° C - 40 seconds

Денатурация - 95°С - 50 секундDenaturation - 95 ° C - 50 seconds

35 циклов35 cycles

Смешивают образцы после амплификации с краской для электрофореза и наносят на 10% полиакриламидный гель, проводят электрофорез до достижения лидирующим красителем нижнего края геля. Окрашивают гель бромистым этидием в течение 15 мин и оценивают результат просматриванием геля на трансиллюминаторе. При этом размер амплификата метилированного гена составляет 204 пар нуклеотидов (п.н.), а размер амплификата неметилированного гена 211 п.н.After amplification, the samples are mixed with electrophoresis paint and applied to a 10% polyacrylamide gel, electrophoresis is carried out until the leading dye reaches the lower edge of the gel. The gel is stained with ethidium bromide for 15 minutes and the result is evaluated by viewing the gel on a transilluminator. The size of the amplified methylated gene is 204 base pairs (bp), and the size of the amplified non-methylated gene is 211 bp

Анализ гиперметилирования гена GSTP1 (глутатион-S-трансферазы Р1)GSTP1 gene hypermethylation analysis (glutathione S transferase P1)

Анализ гиперметилирования проводится с использованием праймеров предложенных Геслом и др. (Goessi et al., 2001).Hypermethylation analysis is performed using primers proposed by Gesl et al. (Goessi et al., 2001).

В предлагаемом способе определяют оптимальные условия проведения МС-ПЦР и исключают возможность ложноположительных результатов, учитывая перспективность исследования плазмы крови и клеточного осадка мочи больных для дифференциальной диагностики аденомы и аденокарциномы предстательной железы, а в ряде случаев также при оценке онкологических процессов при гепатомах, опухолях молочной железы и других.In the proposed method, the optimal conditions for MS-PCR are determined and the possibility of false positive results is excluded, given the prospect of studying blood plasma and cell sediment of urine of patients for the differential diagnosis of prostate adenoma and adenocarcinoma, and in some cases also when evaluating oncological processes in hepatomas, breast tumors and others.

В качестве положительного контроля - источника ДНК с гиперметилированной формой гена GSTP1 использовали линию клеток человека LnСар, где ген находится в гиперметилированной форме, а в качестве отрицательного контроля - линию клеток человека Du 145, где имеется нормальный статус метилирования (Hidefumi Kinoshita, Yan Shi, Carol Sandefur, Lorraine F.Meisner, Chawnshang Chang Methylation of the Androgen Receptor Minimal Promoter Silences Transcription in Human Prostate Cancer (Cancer Res 60, 3623-3630, July 1, 2000). Кроме того, в качестве положительного контроля использовали образцы ДНК больных аденокарциномой предстательной железы с выявленным присутствием гиперметилированной формы гена GSTP1, предоставленные профессором Мюллером (Свободный Берлинский Университет).As a positive control, a source of DNA with a hypermethylated form of the GSTP1 gene, the human LnCar cell line was used, where the gene is in the hypermethylated form, and as a negative control, the human cell line Du 145, where there is a normal methylation status (Hidefumi Kinoshita, Yan Shi, Carol Sandefur, Lorraine F. Meisner, Chawnshang Chang Methylation of the Androgen Receptor Minimal Promoter Silences Transcription in Human Prostate Cancer (Cancer Res 60, 3623-3630, July 1, 2000) .In addition, DNA samples from patients with prostate adenocarcinoma were used as a positive control. glands with identified m the presence of the hypermethylated form of the GSTP1 gene, provided by Professor Müller (Free University of Berlin).

Последовательность времени и температур: для гена GSTP1.Time and temperature sequence: for the GSTP1 gene.

1. Активация полимеразы 94°С (3 мин)1. Activation of polymerase 94 ° C (3 min)

2. Отжиг праймеров2. Primer annealing

(специфическая гибридизация с последовательностью(specific hybridization with sequence

ДНК матрицы). 59°С (30 сек)DNA matrix). 59 ° C (30 sec)

2.1. Синтез цепей. Элонгация 72°С (30 сек)2.1. Chain synthesis. Elongation 72 ° C (30 sec)

2.2. Плавление. 94°С (30 сек)2.2. Melting. 94 ° C (30 sec)

3. Избыточный отжиг 59°С (30 сек)3. Excessive annealing of 59 ° C (30 sec)

3.1 Избыточный синтез. 72°С (30 сек)3.1 Excessive synthesis. 72 ° C (30 sec)

Праймеры к последовательности дикого типа немодифицированной ДНК.Primers for the wild-type sequence of unmodified DNA.

GWS 5’ - GACGCCCGGGGTGCAGCGGCCGCC 3’ - SENSEGWS 5 ’- GACGCCCGGGGTGCAGCGGCCGCC 3’ - SENSE

GWA 5’ - CCGCCCCAGTGCTGAGTCACGGCG 3’ - ANTISENSEGWA 5 ’- CCGCCCCAGTGCTGAGTCACGGCG 3’ - ANTISENSE

Праймеры к неметилированной последовательности модифицированной ДНК.Primers for the unmethylated sequence of modified DNA.

GUS 5’ - GATGTTTGGGGTGTAGTGGTTGTT 3’ – SENSEGUS 5 ’- GATGTTTGGGGTGTAGTGGTTGTT 3’ - SENSE

GUA 5’ - CCACCCCAATACTAAATCACAACA 3’ - ANTISENSEGUA 5 ’- CCACCCCAATACTAAATCACAACA 3’ - ANTISENSE

Праймеры к метилированной последовательности модифицированной ДНК.Primers for the methylated sequence of modified DNA.

GMS 5’ - TTCGGGGTGTAGCGGTCGTC 3’ – SENSEGMS 5 ’- TTCGGGGTGTAGCGGTCGTC 3’ - SENSE

GMA 5’ - GCCCCAATACTAAATCACGACG 3’ - ANTISENSEGMA 5 ’- GCCCCAATACTAAATCACGACG 3’ - ANTISENSE

Электрофорез продуктов амплификации гена GSTP1Electrophoresis of GSTP1 Gene Amplification Products

Электрофорез продуктов амплификации проводили в 10% полиакриламидном геле, в вертикальном аппарате, в условиях как описано выше. Был использован маркер длины фрагментов ДНК (MB - 50-Base Pair Ladder 1 mg/ml (с шагом 50 пар нуклеотидов) в лунке.Electrophoresis of amplification products was carried out in a 10% polyacrylamide gel, in a vertical apparatus, under conditions as described above. A DNA fragment length marker (MB - 50-Base Pair Ladder 1 mg / ml (in increments of 50 nucleotide pairs) in a well was used.

Электрофорез проводили при постоянной силе тока 20 мА. Для визуализации фрагментов ДНК в геле выдерживали гель в водном растворе бромистого этидия (Sigma, Molecular Biology Grade) (10 мкл этидия бромида (10 мг/мл) в 100 мл дистиллированной воды). Затем просматривали гель на трансиллюминаторе и переносили данные на компьютер при помощи видеосистемы GeneScan (DNA-Technology).Electrophoresis was carried out at a constant current of 20 mA. To visualize DNA fragments in the gel, the gel was kept in an aqueous solution of ethidium bromide (Sigma, Molecular Biology Grade) (10 μl of ethidium bromide (10 mg / ml) in 100 ml of distilled water). Then they looked through the gel on a transilluminator and transferred the data to a computer using the GeneScan video system (DNA-Technology).

Диагностику осуществляют следующим образом.Diagnosis is as follows.

Если ДНК биологического образца содержит гиперметилированную форму одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, то этот биологический образец возможно имеет опухолевое происхождение.If the DNA of a biological sample contains a hypermethylated form of one of three genes, two of three genes, or all three genes, then this biological sample may have a tumor origin.

Если ДНК из клеток крови не содержит гиперметилированных форм одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, а ДНК из плазмы крови содержит гиперметилированную форму одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, то это обозначает присутствие опухоли в организме.If the DNA from the blood cells does not contain hypermethylated forms of one of the three genes, two of the three genes or all three genes, and the DNA from the blood plasma contains the hypermethylated form of one of the three genes, two of the three genes or all three genes, then this indicates the presence of a tumor in organism.

Если ДНК из плазмы крови содержит гиперметилированную форму одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, то это обозначает присутствие опухоли в организме.If DNA from blood plasma contains a hypermethylated form of one of three genes, two of three genes, or all three genes, then this indicates the presence of a tumor in the body.

Если ДНК из опухоли содержит гиперметилированные формы одного из грех генов, двух из трех генов или всех трех генов, а ДНК из плазмы крови и не содержит гиперметилированную форму одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, после оперативного удаления опухоли или иного лечения, то это означает отсутствие или присутствие очень малого числа оставшихся опухолевых клеток в организме.If the DNA from the tumor contains hypermethylated forms of one of the genes, two of the three genes or all three genes, and the DNA from the blood plasma does not contain the hypermethylated form of one of the three genes, two of the three genes or all three genes, after surgical removal of the tumor or other treatment, this means the absence or presence of a very small number of remaining tumor cells in the body.

Если ДНК из опухоли содержит гиперметилированные формы одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, и ДНК из плазмы крови содержит гиперметилированную форму тех же генов, после оперативного удаления опухоли или иного лечения, то это означает присутствие оставшихся опухолевых клеток в организме.If the DNA from the tumor contains hypermethylated forms of one of the three genes, two of the three genes or all three genes, and the DNA from the blood plasma contains the hypermethylated form of the same genes after surgical removal of the tumor or other treatment, this means the presence of the remaining tumor cells in the body .

Если ДНК из опухоли содержит гиперметилированные формы одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, то это обозначает функциональную неполноценность соответствующего гена, что учитывается при назначении лечебных средств, эффективность которых зависит от состояния перечисленных генов.If the DNA from the tumor contains hypermethylated forms of one of three genes, two of three genes, or all three genes, then this indicates the functional inferiority of the corresponding gene, which is taken into account when prescribing therapeutic agents, the effectiveness of which depends on the condition of the listed genes.

Если ДНК из клеток крови содержит гиперметилированные формы одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, и ДНК из плазмы крови содержит гиперметилированную форму одного из трех генов, двух из трех генов или всех трех генов, то это обозначает возможность онкогематологического заболевания.If DNA from blood cells contains hypermethylated forms of one of three genes, two of three genes or all three genes, and DNA from blood plasma contains hypermethylated forms of one of three genes, two of three genes or all three genes, then this indicates the possibility of oncohematological disease .

На фиг.1 представлена электрофореграмма продукта МЦ-ПЦР промотра гена р16. Использование нестед-ПЦР для усиления МС-ПЦР гиперметилированной формы гена р16 в ДНК биологических образцов. (ДНК плазмы крови от больной с 1 стадией опухоли молочной железы - T1N0M0).Figure 1 presents the electrophoregram of the product of MC-PCR promoter gene p16. Use of unsteady PCR to enhance the MS-PCR of the hypermethylated form of the p16 gene in the DNA of biological samples. (Plasma DNA from a patient with stage 1 breast tumor - T 1 N 0 M 0 ).

1 - амплификат ДНК из культуры клеток человека РС3 (гиперметилированные по одному аллелю гена р16), при использовании праймеров для гиперметилированных генов;1 - amplification of DNA from a culture of PC3 human cells (hypermethylated by one allele of the p16 gene), using primers for hypermethylated genes;

2 - амплификат ДНК из культуры клеток человека РС3 (гиперметилированные по одному аллелю гена р16), при использовании праймеров для гена р16 с нормальным статусом метилирования;2 - DNA amplification from a PC3 human cell culture (hypermethylated one allele of the p16 gene), when using primers for the p16 gene with normal methylation status;

3 - амплификат ДНК плазмы крови больной с опухолью молочной железы гиперметилирования не выявляется при использовании праймеров для гиперметилированных генов;3 - the amplification of the DNA of the blood plasma of a patient with a breast tumor of hypermethylation is not detected when using primers for hypermethylated genes;

1а - амплификат ДНК из культуры клеток человека РС3 (гиперметилированные по одному аллелю гена р16), при использовании праймеров для гиперметилированных генов после предварительного обогащения нестед ПЦР;1a - amplification of DNA from a PC3 human cell culture (hypermethylated by one allele of the p16 gene), when using primers for hypermethylated genes after preliminary enrichment of non-tested PCR;

2а - амплификат ДНК из культуры клеток человека РС3 (гиперметилированные по одному аллелю гена р16), при использовании праймеров для гена р16 с нормальным статусом метилирования после предварительного обогащения нестед ПЦР;2a - amplification of DNA from a PC3 human cell culture (hypermethylated by one allele of the p16 gene), when using primers for the p16 gene with normal methylation status after preliminary enrichment of unsteady PCR;

3а - амплификат ДНК плазмы крови больной с опухолью молочной железы выявляется гиперметилирование при использовании праймеров для гиперметилированных генов после предварительного обогащения нестед ПЦР;3a - amplification of the blood plasma of a patient with a breast tumor revealed hypermethylation when using primers for hypermethylated genes after preliminary enrichment of unsteady PCR;

Lad - маркеры размера ДНК.Lad - DNA size markers.

На фиг.2 представлена электрофореграмма продукта амплификации гена Е-cadherine.Figure 2 presents the electrophoregram of the amplification product of the E-cadherine gene.

Продукты амплификации гена E-cadherine после МС-ПЦР.Amplification products of the E-cadherine gene after MS-PCR.

1 - маркеры размера ДНК, bр-пар нуклеотидов.1 - markers of DNA size, bp pairs of nucleotides.

2, 3 - образцы ДНК клеток крови больного раком легких, с праймерами к метилированной (2) и неметилированной (3) последовательности ДНК соответственно.2, 3 - DNA samples of blood cells of a patient with lung cancer, with primers for methylated (2) and unmethylated (3) DNA sequences, respectively.

4, 5 - образцы с ДНК из культуры клеток РС3 с нормальными аллелями, с праймерами к метилированной (4) и неметилированной (5) последовательности ДНК соответственно.4, 5 - DNA samples from a PC3 cell culture with normal alleles, with primers for methylated (4) and unmethylated (5) DNA sequences, respectively.

6, 7 - образцы с ДНК из культуры клеток MSF7 с нормальными аллелями, с праймерами к метилированной (6) и неметилированной (7) последовательности ДНК соответственно.6, 7 — DNA samples from MSF7 cell culture with normal alleles, with primers for methylated (6) and unmethylated (7) DNA sequences, respectively.

Выявлены гиперметилированные (дорожка 4) и нормальные (дорожка 3) формы гена Е-cadherine.Hypermethylated (lane 4) and normal (lane 3) forms of the E-cadherine gene were detected.

8-9 - образцы ДНК плазмы крови больного раком легких, с праймерами к метилированной (8) и неметилированной (9) последовательности ДНК соответственно.8-9 - DNA samples of blood plasma of a patient with lung cancer, with primers for methylated (8) and unmethylated (9) DNA sequences, respectively.

Обнаружено гиперметилирование.Hypermethylation detected.

На фиг.3 представлена электрофореграмма продукта амплификации гена GSTP1.Figure 3 presents the electrophoregram of the amplification product of the GSTP1 gene.

1, 2 - образцы с ДНК клеточной линии LnCap (с гиперметилированным геном GSTP1 в обоих аллелях), с праймерами к неметилированной и метилированной последовательности ДНК соответственно.1, 2 - samples with DNA of the LnCap cell line (with the hypermethylated GSTP1 gene in both alleles), with primers for the unmethylated and methylated DNA sequences, respectively.

3, 4 - образцы с ДНК клеточного осадка мочи больного с аденокарциномой предстательной железы, с праймерами к метилированной и неметилированной последовательности ДНК соответственно. Выявлены гиперметилированные (дорожка 4) и нормальные (дорожка 3) формы гена GSTP1.3, 4 - samples with DNA of the cell sediment of the urine of a patient with prostate adenocarcinoma, with primers for methylated and unmethylated DNA sequences, respectively. Hypermethylated (lane 4) and normal (lane 3) forms of the GSTP1 gene were detected.

5 - маркеры размера ДНК.5 - DNA size markers.

Конкретные примеры выполнения способа диагностики онкологических заболеваний.Specific examples of the method for the diagnosis of cancer.

Пример 1.Example 1

Больная А. с кистостозно-фиброзной мастопатией обратилась для диагностики возможной опухоли по анализу гиперметилированных генов опухолевого происхождения. При выполнении анализа статуса метилирования гена р16 было выявлено, что в условиях предварительного обогащения нестед ПЦР в образце ДНК из плазмы крови выявляется гиперметилированная форма гена р16 (фиг.1). При дальнейшем клиническом обследовании, биопсии и последующей операции морфологически установлено наличие аденокарциномы молочной железы в 1-й стадии, что подтверждает возможность диагностики.Patient A. with cystic-fibrous mastopathy turned to diagnose a possible tumor by analyzing hypermethylated genes of tumor origin. When analyzing the methylation status of the p16 gene, it was revealed that under the conditions of preliminary enrichment of unsteady PCR in the DNA sample from the blood plasma, the hypermethylated form of the p16 gene is detected (Fig. 1). Further clinical examination, biopsy and subsequent surgery morphologically revealed the presence of breast adenocarcinoma in the 1st stage, which confirms the possibility of diagnosis.

Пример 2.Example 2

У больного Д. с жалобами на длительный период кашля и небольшое повышение температуры по вечерам, а также признаками гепатита в плазме крови обнаружена гиперметилированная форма гена E-cadherine, а в клетках крови не обнаружено гена Е-cadherine (фиг.2). При дальнейшем обследовании в плазме крови обнаружено стократное превышение концентрации ракового антигена, а клинически по компьютерной томографии грудной клетки обнаружена опухоль легкого. Далее установлено наличие отдаленных метастазов в печени. Оказалось, что больной имеет уже четвертую стадию онкологического заболевания с отдаленными метастазами.Patient D. complained of a prolonged coughing period and a slight increase in temperature in the evenings, as well as signs of hepatitis in the blood plasma, revealed a hypermethylated form of the E-cadherine gene, and no E-cadherine gene was detected in the blood cells (Fig. 2). A further examination in the blood plasma revealed a hundred-fold excess of the concentration of cancer antigen, and a lung tumor was detected clinically by computed tomography of the chest. Further, the presence of distant liver metastases was established. It turned out that the patient already has the fourth stage of cancer with distant metastases.

Пример 3.Example 3

Больной В. с аденомой предстательной железы был проанализирован на наличие гиперметилированной формы гена GSTP1 в ДНК из клеточного осадка мочи. Обнаружено наличие гиперметилированной и нормальной формы гена GSTP1 в этом образце. Последующая биопсия в нескольких точках позволила морфологически обнаружить очаг аденокарциномы предстательной железы в аденоме (фиг.3).Patient B. with prostate adenoma was analyzed for the presence of a hypermethylated form of the GSTP1 gene in DNA from a cell sediment of urine. The presence of a hypermethylated and normal form of the GSTP1 gene in this sample was detected. A subsequent biopsy at several points allowed us to morphologically detect the site of prostate adenocarcinoma in the adenoma (Fig. 3).

Пример 4.Example 4

Больная Ф. с кистозно-фиброзной мастопатией была проанализирована на наличие гиперметилированных форм перечисленных трех генов. Выявлено наличие гиперметилированных форм гена р16 и GSTP1 в ДНК плазмы крови. Не выявлено гиперметилированной формы гена E-cadherine. В клетках крови гиперметилированных форм указанных трех генов не найдено. В последующем наличие опухоли молочной железы подтверждено клинически проведенной биопсией. В удаленной опухолевой ткани также выявлены гиперметилированные формы гена р 16 и GSTP1, но не E-cadherine.Patient F. with cystic-fibrous mastopathy was analyzed for the presence of hypermethylated forms of these three genes. The presence of hypermethylated forms of the p16 and GSTP1 gene in blood plasma DNA was detected. No hypermethylated form of the E-cadherine gene was detected. The hypermethylated forms of these three genes were not found in blood cells. Subsequently, the presence of a breast tumor is confirmed by a clinically performed biopsy. Hypermethylated forms of the p16 gene and GSTP1, but not E-cadherine, were also detected in the removed tumor tissue.

Предлагаемым способом было исследовано около 200 образцов, более чем в 95% случаев диагнозы были подтверждены известным решением в случае положительного анализа.The proposed method was studied about 200 samples, in more than 95% of cases, the diagnoses were confirmed by a known solution in the case of a positive analysis.

Полученные нами результаты свидетельствуют о возможности использования предлагаемого способа диагностики онкологических заболеваний в диагностических лабораториях с повышением точности и удешевления диагностики с использованием отечественных реактивов для проведения модификации ДНК и перспективности исследования ДНК биологических образцов на оценку статуса метилирования трех перечисленных генов.Our results indicate the possibility of using the proposed method for the diagnosis of cancer in diagnostic laboratories with improved accuracy and cheaper diagnostics using domestic reagents for DNA modification and the prospect of DNA testing of biological samples to assess the methylation status of the three listed genes.

Claims (1)

Способ диагностики онкологических заболеваний, характеризующийся тем, что одновременно измеряют статус метилирования трех генов р16, Е-cadherine и GSTP1 в любых биологических образцах человека, взятых из плазмы крови, мочи, лимфоузлов, опухолевой ткани, межтканевой жидкости, асцитной жидкости, клеток крови и буккального эпителия, анализируют ДНК, в которой присутствуют модифицированные гены опухолевого происхождения в любых образцах, в которые могут попадать опухолевые клетки или их компоненты, содержащие дефектные гены, причем анализ осуществляют путем экстрагирования и очистки ДНК из биологических образцов с последующей бисульфитной обработкой этой ДНК для модификации незащищенных цитозиновых оснований при сохранении 5-метилцитозина, представляющего собой защищенное цитозиновое основание, последующего ПЦР анализа обработанных и необработанных бисульфитом исследуемых генов и при обнаружении изменений, полученных по результату электрофореза ПЦР амплификатов, путем выявления различия в числе и электрофоретической подвижности соответствующих фракций при сопоставлении с контрольными метилированными и неметилированными образцами, содержащими нормальные и гиперметилированные формы генов, диагностируют онкологические заболевания.A method for the diagnosis of cancer, characterized in that the methylation status of the three genes p16, E-cadherine and GSTP1 is simultaneously measured in any biological samples of a person taken from blood plasma, urine, lymph nodes, tumor tissue, interstitial fluid, ascites fluid, blood cells and buccal epithelium, analyze DNA in which modified genes of tumor origin are present in any samples into which tumor cells or their components containing defective genes can enter, and analysis is carried out They are extracted by extraction and purification of DNA from biological samples, followed by bisulfite treatment of this DNA to modify unprotected cytosine bases while preserving 5-methylcytosine, which is a protected cytosine base, by subsequent PCR analysis of the treated and untreated bisulfite studied genes and when detecting changes obtained by electrophoresis PCR amplification, by detecting differences in the number and electrophoretic mobility of the respective fractions when comparing with unmethylated and methylated control samples containing normal and genes hypermethylated form, diagnose cancer.
RU2004112292/15A 2004-04-23 2004-04-23 Method for predicting oncological diseases RU2245551C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004112292/15A RU2245551C1 (en) 2004-04-23 2004-04-23 Method for predicting oncological diseases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004112292/15A RU2245551C1 (en) 2004-04-23 2004-04-23 Method for predicting oncological diseases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2245551C1 true RU2245551C1 (en) 2005-01-27

Family

ID=35139087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004112292/15A RU2245551C1 (en) 2004-04-23 2004-04-23 Method for predicting oncological diseases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2245551C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464570C2 (en) * 2010-11-19 2012-10-20 Федеральное государственное учреждение "Российский научный центр рентгенрадиологии" Министерства здравоохранения и социального развития России Diagnostic technique for cervical intraepithelial neoplasms
RU2492243C2 (en) * 2007-09-17 2013-09-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method of analysis of mammary gland cancerous diseases

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chan MW et al. Clin. Cancer Res. 2002, Feb. 8(2): 464-70. Yanagawa N. et al. Cancer Sci. 2003, Jul., 94(7): 859-92. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492243C2 (en) * 2007-09-17 2013-09-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method of analysis of mammary gland cancerous diseases
RU2464570C2 (en) * 2010-11-19 2012-10-20 Федеральное государственное учреждение "Российский научный центр рентгенрадиологии" Министерства здравоохранения и социального развития России Diagnostic technique for cervical intraepithelial neoplasms

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6268136B1 (en) Methods for stool sample preparation
CA2967466C (en) Compositions and methods for performing methylation detection assays
US20020164631A1 (en) Methods for stool sample preparation
CN113897432A (en) Compositions and methods for performing methylation detection assays
JP2008538496A (en) Method for determining sequence variants using ultra-deep sequencing
Kerachian et al. Guidelines for pre-analytical conditions for assessing the methylation of circulating cell-free DNA
US20220340959A1 (en) Methylated control dna
WO1998058081A1 (en) Methods for stool sample preparation
KR102112951B1 (en) Ngs method for the diagnosis of cancer
RU2245551C1 (en) Method for predicting oncological diseases
CN113999901B (en) Myocardial specific methylation markers
WO2017106365A1 (en) Methods for measuring mutation load
CN108676870B (en) Detection method and detection kit for SNP of FMO3 gene related to TIA susceptibility and application of detection kit
RU2607031C1 (en) Method of detecting candidate genes for population research of genetic polymorphism in children dwelling in strontium geochemical province environment
US5198337A (en) Assay for gene deletion of GST-1 in human samples based on the polymerase chain reaction
KR102473348B1 (en) KIF3A Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
KR102477502B1 (en) IL5 Gene hypomethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
RU2809911C1 (en) Method of predicting risk of developing hypertension based on data on intergenic interactions
CN115786503B (en) DNA methylation marker combination and kit for early screening of gastric cancer
KR102473350B1 (en) RACGAP1 Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
KR102477501B1 (en) ALB Gene hypomethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
RU2688208C1 (en) Method for prediction of development of type 2 diabetes mellitus in bashkortostan population
KR102496589B1 (en) VHL Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
KR102477500B1 (en) OPRM1 Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia
WO2015037681A1 (en) Test method for evaluating the risk of anti-thyroid drug-induced agranulocytosis, and evaluation kit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080424