RU2395234C1 - DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION - Google Patents

DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION Download PDF

Info

Publication number
RU2395234C1
RU2395234C1 RU2009128577/14A RU2009128577A RU2395234C1 RU 2395234 C1 RU2395234 C1 RU 2395234C1 RU 2009128577/14 A RU2009128577/14 A RU 2009128577/14A RU 2009128577 A RU2009128577 A RU 2009128577A RU 2395234 C1 RU2395234 C1 RU 2395234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
tissue
mrna
cancer
primers
Prior art date
Application number
RU2009128577/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Екатерина Сергеевна Кропотова (RU)
Екатерина Сергеевна Кропотова
Роман Александрович Тычко (RU)
Роман Александрович Тычко
Георгий Сергеевич Краснов (RU)
Георгий Сергеевич Краснов
Нина Юрьевна Опарина (RU)
Нина Юрьевна Опарина
Ольга Леонидовна Зиновьева (RU)
Ольга Леонидовна Зиновьева
Сергей Леонидович Ханкин (RU)
Сергей Леонидович Ханкин
Сергей Федорович Берестень (RU)
Сергей Федорович Берестень
Тамара Дмитриевна Машкова (RU)
Тамара Дмитриевна Машкова
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Ран (Имб Ран)
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 Учреждение Российской Академии Наук Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Ран (Имб Ран) filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Ран (Имб Ран)
Priority to RU2009128577/14A priority Critical patent/RU2395234C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2395234C1 publication Critical patent/RU2395234C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: claimed invention relates to field of medicine, in particular to oncology and molecular biology and can be used for diagnostics of large intestine cancer. According to the method initial pair of tissue samples from patients are obtained, where one of the samples is obtained from tissue supposedly affected by cancer, and the second one is obtained from histologically normal (conditionally-normal) adjacent or located at a small distance from the tumour tissue; separation and purification of RNA preparations from initial pair of samples; synthesis of single-stranded cDNA on RNA matrix with application of oligonucleotide primers; fixing rate to cDNA concentration by control gene, whose transcription level is constant in norm even in case of large intestine cancer; carrying out quantitative and semi-quantitative reaction of gene ZG16 fragment amplificxation with application of cDNA obtained at stage c), as matrix and pair of gene-specific oligonucleotide primers with sequences SEQ ID NO: 1 and 2; comparison of quantity of amplified DNA ZG16 fragment for the sample obtained from the tissue supposedly affected with cancer, with the quantity of amplified DNA fragment for the sample, obtained from normal tissue, where said quantities of amplified DNA fragment represent gene ZG16 mRNA level, decrease of ZG16 mRNA quantity being a diagnostic sign of large intestine cancer. For realisation of the method claimed is a set which includes primers for carrying out polymerase chain reaction for determination of gene ZG16 mRNA level, possessing sequences SEQ ID NO1 and 2.
EFFECT: method and set allow to diagnose large intestine cancer with high reliability, including early stages of tumour transformation progression.
2 cl, 3 dwg, 2 tbl, 7 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности онкологии, и молекулярной биологии и может быть использовано для ранней диагностики рака толстой кишки.The present invention relates to medicine, in particular oncology, and molecular biology and can be used for early diagnosis of colon cancer.

Уровень техникиState of the art

Рак толстой кишки занимает второе-третье место по смертности от онкологических заболеваний в России и индустриально-развитых странах Европы и Америки [Jemal A., Siegel R., Ward E., Murray Т., Xu J., Smigal С., Thun M.J. 2006, Cancer statistics, 2006. CA Cancer J. Clin., 56. 6-30]. В мире регистрируется ежегодно свыше 600000 случаев первичного рака толстой кишки (РТК), в России в последние 5 лет - более 50000 первичных случаев ежегодно [Вестник Российского онкологического научного центра им. Н.Н.Блохина РАМН 2006, Статистика злокачественных новообразований в России и странах СНГ в 2004 г., т.17, №3 (прил.1), стр.47]. Диагноз в половине случаев РТК устанавливают на далеко зашедшей стадии опухолевого процесса, что делает малореальным радикальное излечение. Успех лечения определяется возможностью раннего обнаружения опухолей.Colon cancer ranks second or third in mortality from cancer in Russia and the industrialized countries of Europe and America [Jemal A., Siegel R., Ward E., Murray T., Xu J., Smigal C., Thun M.J. 2006, Cancer statistics, 2006. CA Cancer J. Clin., 56. 6-30]. More than 600,000 cases of primary colon cancer (RTK) are registered annually in the world, in Russia over the past 5 years - more than 50,000 primary cases annually [Bulletin of the Russian Cancer Research Center named after NN Blokhina RAMS 2006, Statistics of malignant neoplasms in Russia and the CIS countries in 2004, t.17, No. 3 (adj. 1), p.47]. The diagnosis in half of the cases of RTK is established at a far advanced stage of the tumor process, which makes radical cure unrealistic. The success of treatment is determined by the possibility of early detection of tumors.

В клинической практике многих стран используются коммерчески распространяемые иммунологические тесты для прогнозирования некоторых наиболее распространенных видов опухолей (например, антитела к рецептору ERBB2 и недавно одобренный FDA MammaPrint тест для прогнозирования рака молочной железы). В тоже время для прогнозирования РТК в клинической практике применяется лишь один иммунологический тест на повышение уровня эмбрионального ракового антигена (ЭРА/СЕА) в кровотоке. Тест имеет низкую прогностическую ценность и используется главным образом для определения риска повторного роста опухоли после операции. Кроме того, повышенный уровень ЭРА в крови может быть связан с курением, употреблением алкоголя и некоторыми неонкологическими заболеваниями (бронхит, пневмония и др.). Для диагностирования рака толстой кишки в настоящее время используются несколько малоэффективных разновидностей тестов:Clinical practice in many countries uses commercially available immunological tests to predict some of the most common types of tumors (for example, antibodies to the ERBB2 receptor and the recently approved FDA MammaPrint test for predicting breast cancer). At the same time, to predict RTK in clinical practice, only one immunological test is used to increase the level of embryonic cancer antigen (ERA / CEA) in the bloodstream. The test has low predictive value and is mainly used to determine the risk of tumor re-growth after surgery. In addition, an increased level of ERA in the blood may be associated with smoking, alcohol consumption and some non-cancer diseases (bronchitis, pneumonia, etc.). To diagnose colon cancer, several ineffective types of tests are currently used:

1) FOBT-тест на присутствие гемоглобина в фекалиях позволяет диагностировать РТК в 30% случаев. Достоинства этого теста - относительная дешевизна и простота использования, а важнейшие недостатки - очень низкая чувствительность и неспецифичность (язва желудка, двенадцатиперстной кишки, геморрой также дают положительный ответ). Данный тест производится, например, компанией BioMerica (набор EZ Detect) и другими компаниями;1) The FOBT test for the presence of hemoglobin in feces allows diagnosis of RTK in 30% of cases. The advantages of this test are relative cheapness and ease of use, and the most important disadvantages are very low sensitivity and nonspecificity (stomach ulcer, duodenal ulcer, hemorrhoids also give a positive answer). This test is performed, for example, by BioMerica (EZ Detect kit) and other companies;

2) тест на присутствие ДНК в кале (PreGen-Plus, компания Exact Sciences) имеет большую чувствительность, чем тесты на гемоглобин, и результат анализа не зависит от диеты пациента. Тем не менее это неспецифичный и, кроме того, очень дорогой диагностикум;2) a test for the presence of DNA in the stool (PreGen-Plus, Exact Sciences) is more sensitive than hemoglobin tests, and the result of the analysis does not depend on the patient’s diet. Nevertheless, it is a non-specific and, in addition, a very expensive diagnosticum;

3) тесты, основанные на детекции моноклональными антителами модифицированных гликолипидов и гликопротеинов (антигена СА 19-9, модифицированного антигена группы крови Льюиса, гликопротеина TAG-72 и др.). Такие тесты малоэффективны вследствие очень высоких различий в уровне синтеза антигена в первичных опухолях толстой кишки;3) tests based on the detection of modified glycolipids and glycoproteins by monoclonal antibodies (CA 19-9 antigen, modified Lewis blood group antigen, TAG-72 glycoprotein, etc.). Such tests are ineffective due to very high differences in the level of antigen synthesis in primary colon tumors;

4) сывороточный тест, основанный на детекции повышенного уровня синтеза фермента гуанилилциклазы С (GCC) или кодирующей его мРНК (GCC-B1™ Blood TestGCC-B1™). Тест эффективен лишь на поздних стадиях заболевания при массовом проникновении опухолевых клеток в кровоток (в частности в результате повторного роста опухоли после операции или метастазирования), когда лечение бесперспективно.4) a serum test based on the detection of an increased level of synthesis of the enzyme guanylyl cyclase C (GCC) or the mRNA encoding it (GCC-B1 ™ Blood TestGCC-B1 ™). The test is effective only in the late stages of the disease with massive penetration of tumor cells into the bloodstream (in particular as a result of repeated growth of the tumor after surgery or metastasis), when treatment is futile.

Необходимость идентификации новых онкомаркеров определяется: 1) отсутствием диагностикумов на РТК российского производства; 2) исключительной дороговизной и недостаточной надежностью диагностикумов, выпускаемых за рубежом (один анализ обходится в среднем $500-600); 3) ростом числа заболеваний РТК в России, в том числе случаев, выявленных на поздних стадиях заболевания, когда лечение малоэффективно; 4) длительностью и высокой стоимостью лечения в стационаре; 5) необходимостью увеличения средней продолжительности жизни трудоспособного населения РФ для улучшения общей демографической ситуации.The need to identify new tumor markers is determined by: 1) the lack of diagnostic kits on Russian-made RTKs; 2) the exceptional high cost and lack of reliability of diagnostic kits produced abroad (one analysis costs an average of $ 500-600); 3) an increase in the number of diseases of RTK in Russia, including cases detected in the late stages of the disease, when treatment is ineffective; 4) the duration and high cost of treatment in a hospital; 5) the need to increase the average life expectancy of the able-bodied population of the Russian Federation to improve the overall demographic situation.

Большинство злокачественных опухолей толстой кишки, как правило, возникает в результате превращения доброкачественных опухолей (аденом) в злокачественные (аденокарциномы) [Kashida H., Kudo S. Early colorectal cancer: concept, diagnosis, and management. Int. J. Oncol. 2006, 11, 1-8]. Канцерогенез характеризуется фенотипически различными стадиями: гиперплазия, аденомы, аденокарциномы, метастазы. Этот ступенчатый процесс сопровождается активацией транскрипции ряда онкогенов, а также уменьшением или полной потерей транскрипционной активности так называемых генов-супрессоров опухолевого роста. Изменения активности этих двух групп генов могут служить диагностическим признаком злокачественных опухолей, включая РТК. Это изменение может быть определено с помощью обратной транскрипции с последующей стандартной полимеразной цепной реакцией (стандартный, полуколичественный метод ОТ-ПЦР) или ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ) - наиболее совершенным способом количественной оценки активности генов, определяемой по количеству мРНК, транскрибируемой с ДНК этих генов на клетку опухоли.Most malignant colon tumors, as a rule, arise as a result of the conversion of benign tumors (adenomas) to malignant (adenocarcinomas) [Kashida H., Kudo S. Early colorectal cancer: concept, diagnosis, and management. Int. J. Oncol. 2006, 11, 1-8]. Carcinogenesis is characterized by phenotypically different stages: hyperplasia, adenomas, adenocarcinomas, metastases. This stepwise process is accompanied by activation of transcription of a number of oncogenes, as well as a decrease or complete loss of transcriptional activity of the so-called tumor suppressor genes. Changes in the activity of these two groups of genes can serve as a diagnostic sign of malignant tumors, including RTK. This change can be determined using reverse transcription followed by a standard polymerase chain reaction (standard, semi-quantitative RT-PCR method) or real-time PCR (PCR-RV) - the most advanced way to quantify gene activity, determined by the amount of mRNA transcribed from DNA of these genes per tumor cell.

РТК сопровождается изменением функциональной активности многих генов. Нами проведен биоинформатический поиск потенциальных генов-биомаркеров РТК на основе комплексного анализа баз данных клонотек экпрессирующихся нуклеотидных последовательностей (Expressed Sequence Tags - EST), полученных из РНК нормальных и опухолевых клеток РТК. При этом выявлены наиболее перспективные в качестве потенциальных биомаркеры генов, уровень мРНК которых, определенный по числу клонов EST, наиболее достоверно различается в норме и опухоли.RTK is accompanied by a change in the functional activity of many genes. We carried out a bioinformatic search for potential RTK biomarkers based on a comprehensive analysis of the databases of cloned libraries of expressed nucleotide sequences (Expressed Sequence Tags - EST) obtained from RNA of normal and tumor PTK cells. In this case, the most promising as potential biomarkers of genes were identified, the mRNA of which, determined by the number of EST clones, most significantly differs in the norm and tumor.

EST-клонотеки широко используются для разнообразных целей, это один из базовых элементов в изучении геномных транскриптов [Nagaraj S.H., Gasser R.B., Ranganathan S. A hitchhiker's guide to expressed sequence tag (EST) analysis. Brief Bioinform. 2007 Jan; 8(1):6-21. Epub 2006 May 23]. EST представляет собой короткую, как правило, от 200 до 800 п.н., кДНК, полученную из клонотеки кДНК, синтезированной по матрице мРНК нормальной или опухолевой ткани. При проведении систематического секвенирования библиотек кДНК определяется только часть нуклеотидной последовательности каждой мРНК с 3'- или 5'-конца (в зависимости от метода получения EST). Количество клонов EST, соответствующих определенному гену, в каждой из клонотек в подавляющем большинстве случаев прямо пропорционально транскрипции данного гена. Эта предпосылка заложена в основу данной программы. Сравнивая нормированное количество клонов EST для рассматриваемого гена в клонотеках нормы и опухоли, можно судить не только об изменении уровня его транскрипции в опухоли по сравнению с нормой, но и о стабильности, а также частоте встречаемости такого изменения в разных опухолевых образцах, из которых получены клонотеки.EST klonoteki are widely used for various purposes, it is one of the basic elements in the study of genomic transcripts [Nagaraj S.H., Gasser R. B., Ranganathan S. A. hitchhiker's guide to expressed sequence tag (EST) analysis. Brief Bioinform. 2007 Jan; 8 (1): 6-21. Epub 2006 May 23]. EST is a short, typically 200 to 800 bp, cDNA obtained from a cDNA clonoteca synthesized from a normal or tumor tissue mRNA matrix. During systematic sequencing of cDNA libraries, only a part of the nucleotide sequence of each mRNA from the 3'- or 5'-end is determined (depending on the method of obtaining EST). The number of EST clones corresponding to a particular gene in each of the clonotes in the vast majority of cases is directly proportional to the transcription of this gene. This premise is the basis of this program. Comparing the normalized number of EST clones for the gene in the normal and tumor clonotes, one can judge not only about the level of its transcription in the tumor compared to the norm, but also about the stability and frequency of occurrence of such a change in different tumor samples from which the clonotopes were obtained .

В результате биоинформатического поиска потенциальных генов-биомаркеров РТК нами выявлены гены с наиболее значительными изменениями уровня мРНК в опухолях по сравнению с нормой, среди которых одним из наиболее перспективных генов - потенциальных онкомаркеров - отобран ген ZG16 (zymogen granule protein 16). Этот ген кодирует секреторный белок (167 аа), запасаемый в гранулах зимогена и принадлежащий семейству лектинов, содержащих Jacalin-домен. Зимогенные гранулы - округлые образования диаметром 0,5-1,5 мкм в клетках различных желез человека, содержащие зимогены, или проферменты. Белок ZG16 может действовать как линкерная молекула между субмембранным матриксом в гранулах зимогена (zgm) и агрегированными секреторными белками при образовании гранул в tgn (транс-сеть аппарата Гольджи, где происходит разделение и сортировка секретируемых продуктов) [Dartsch, H., R.Kleene, H.F.Kern: In vitro condensation-sorting of enzyme proteins isolated from rat pancreatic acinar cells. Eur. J. Cell Biol. 75, 211-222 (1998); Kleene R, Dartsch H, Kern HF. The secretory lectin ZG16p mediates sorting of enzyme proteins to the zymogen granule membrane in pancreatic acinar cells. 1999 Feb; 78(2):79-90]. Белок ZG16 участвует в секреции гликопротеинов.As a result of the bioinformatic search for potential RTK biomarkers, we identified genes with the most significant changes in the mRNA level in tumors compared to the norm, among which the ZG16 gene (zymogen granule protein 16) was selected as one of the most promising genes - potential tumor markers. This gene encodes a secretory protein (167 aa) stored in zymogen granules and belonging to the family of lectins containing the Jacalin domain. Zymogen granules are rounded formations with a diameter of 0.5-1.5 microns in the cells of various human glands containing zymogens, or proenzymes. Protein ZG16 can act as a linker molecule between the submembrane matrix in zymogen granules (zgm) and aggregated secretory proteins during the formation of granules in tgn (trans-network of the Golgi apparatus, where the secreted products are separated and sorted) [Dartsch, H., R. Kleene, HFKern: In vitro condensation-sorting of enzyme proteins isolated from rat pancreatic acinar cells. Eur. J. Cell Biol. 75, 211-222 (1998); Kleene R, Dartsch H, Kern HF. The secretory lectin ZG16p mediates sorting of enzyme proteins to the zymogen granule membrane in pancreatic acinar cells. 1999 Feb; 78 (2): 79-90]. Protein ZG16 is involved in the secretion of glycoproteins.

Ген ZG16 локализован на хромосоме 16р13.3, содержит 4 экзона, длина транскрипта 1,883 bps. В норме экспрессия гена выявлена в печени и кишечнике. Показано значительное понижение экспрессии гена при наиболее частой форме рака печени - гепатоцеллюлярной карциноме (Zhou YB, Cao JB, Yang HM, Zhu H, Xu ZG, Wang KS, Zhang X, Wang ZQ, Han ZG hZG16, a novel human secreted protein expressed in liver, was down-regulated in hepatocellular carcinoma. Biochem Biophys Res Commun. 2007 Apr 13; 355(3):679-86. Epub 2007 Feb 12). Данный аналог наиболее близок по технической сущности к заявленному изобретению и принят за прототип.The ZG16 gene is located on chromosome 16p13.3, contains 4 exons, and the transcript length is 1.883 bps. Normally, gene expression is detected in the liver and intestines. A significant decrease in gene expression was shown in the most common form of liver cancer - hepatocellular carcinoma (Zhou YB, Cao JB, Yang HM, Zhu H, Xu ZG, Wang KS, Zhang X, Wang ZQ, Han ZG hZG16, a novel human secreted protein expressed in liver, was down-regulated in hepatocellular carcinoma. Biochem Biophys Res Commun. 2007 Apr 13; 355 (3): 679-86. Epub 2007 Feb 12). This analogue is closest in technical essence to the claimed invention and adopted as a prototype.

Однако изменение экспрессии гена ZG16 при других видах рака, включая РТК, не изучали. Следует отметить, что определение изменения транскрипционной активности этого гена в опухолях толстой кишки представляет большой интерес для диагностики РТК, так как с диагностической точки зрения существенную роль при выборе кандидата на роль диагностического маркера играет высокая стабильность образующегося транскрипта. Из изложенного ясно, что в данной области существует настоятельная потребность в поиске нового диагностического маркера РТК, позволяющего достоверно и уже на ранних этапах диагностировать заболевание, и в разработке на его основе простого, чувствительного, надежного, применимого в условиях клинических или поликлинических медицинских учреждений способа диагностики РТК.However, changes in the expression of the ZG16 gene in other cancers, including PTK, have not been studied. It should be noted that the determination of changes in the transcriptional activity of this gene in colon tumors is of great interest for the diagnosis of RTK, since from a diagnostic point of view, the high stability of the resulting transcript plays an important role in choosing a candidate for the role of a diagnostic marker. It is clear from the foregoing that in this area there is an urgent need to search for a new diagnostic marker of RTK, which allows reliable and early diagnosis of the disease, and to develop on its basis a simple, sensitive, reliable, diagnostic method applicable in clinical or outpatient medical institutions RTK.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Данное изобретение стало возможным в результате проведенного авторами сравнительного анализа уровня экспрессии гена ZG16 в опухолевых тканях толстой кишки различного типа и на разных этапах их злокачественного перерождения и открытия того факта, что уже ранние стадии развития злокачественной трансформации сопровождаются значительным уменьшением уровня мРНК гена ZG16.This invention was made possible as a result of a comparative analysis of the level of ZG16 gene expression in tumor tissues of the colon of various types and at different stages of their malignant transformation and the discovery of the fact that already the early stages of the development of malignant transformation are accompanied by a significant decrease in the level of ZG16 gene mRNA.

Настоящее изобретение в своем аспекте относится к новому маркеру для диагностики рака толстой кишки, который представляет собой изменение уровня содержания мРНК гена ZG16. Пониженный уровень в предположительно пораженной раком ткани человека по сравнению с ее уровнем в здоровой ткани служит диагностическим признаком РТК.The present invention in its aspect relates to a new marker for the diagnosis of colon cancer, which is a change in the level of mRNA of the ZG16 gene. A decreased level in a human tissue presumably affected by cancer compared with its level in healthy tissue serves as a diagnostic sign of RTK.

Данный способ включает следующие стадии:This method includes the following steps:

а) получение исходной пары образцов ткани от пациента, где один из образцов получен из предположительно пораженной раком ткани, а второй получен из расположенной рядом гистологически нормальной (условно-нормальной) ткани;a) obtaining the initial pair of tissue samples from the patient, where one of the samples was obtained from tissue presumably affected by cancer, and the second was obtained from adjacent histologically normal (conditionally normal) tissue;

б) выделение и очистка препаратов РНК из исходной пары образцов;b) isolation and purification of RNA preparations from the initial pair of samples;

в) синтез одноцепочечной кДНК на матрице РНК с использованием олигонуклеотидных праймеров;c) synthesis of single-stranded cDNA on an RNA template using oligonucleotide primers;

г) нормирование концентрации кДНК ZG16 по контрольному гену, уровень транскрипции которого постоянен в норме и при раке толстой кишки;d) normalization of the concentration of ZG16 cDNA according to the control gene, the level of transcription of which is constant in normal and in colon cancer;

д) проведение количественной или полуколичественной реакции амплификации фрагмента гена ZG16 с использованием кДНК, полученной на стадии в), в качестве матрицы и пары геноспецифичных олигонуклеотидных праймеров;e) conducting a quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the ZG16 gene fragment using the cDNA obtained in step c) as a template and a pair of gene-specific oligonucleotide primers;

е) сравнение количества амплифицированного фрагмента ДНК ZG16 для образца, полученного из предположительно пораженной раком ткани, с количеством амплифицированного фрагмента ДНК для образца, полученного из нормальной ткани, где указанные количества амплифицированного фрагмента ДНК отражают уровень транскрипции гена ZG16, причем понижение уровня мРНК гена ZG16 служит диагностическим признаком рака толстой кишки.f) comparing the amount of amplified ZG16 DNA fragment for a sample obtained from a tissue presumably affected by cancer with the amount of amplified DNA fragment for a sample obtained from normal tissue, where the indicated amounts of amplified DNA fragment reflect the level of transcription of the ZG16 gene, and lowering the level of ZG16 mRNA serves a diagnostic sign of colon cancer.

В одном из воплощений способа изобретения на стадии в) олигонуклеотидные праймеры, используемые для синтеза одноцепочечной кДНК, выбирают из числа олиго(dT)n-содержащих праймеров, случайных гексамеров или их комбинации, а также геноспецифичных праймеров.In one embodiment of the method of the invention, in step c), the oligonucleotide primers used for the synthesis of single-stranded cDNA are selected from oligo (dT) n- containing primers, random hexamers or a combination thereof, as well as gene-specific primers.

В следующем воплощении способа настоящего изобретения для амплификации кДНК на стадии д) используют олигонуклеотидные праймеры, подобранные таким образом, что они специфически гибридизуются с кДНК даже в присутствии в препарате примеси геномной ДНК.In a further embodiment of the method of the present invention, oligonucleotide primers selected in such a way that they specifically hybridize with cDNA even in the presence of an impurity of genomic DNA are used to amplify the cDNA in step d).

В отдельном предпочтительном воплощении данного изобретения последовательность праймеров представлена SEQ ID NO: 1 и 2.In a separate preferred embodiment of the invention, the primer sequence is represented by SEQ ID NO: 1 and 2.

В еще одном воплощении способа настоящего изобретения на стадии д) количественная или полуколичественная реакция амплификации фрагмента гена ZG16 представляет собой ПЦР в реальном времени или стандартную ОТ-ПЦР.In yet another embodiment of the method of the present invention, in step e), the quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the ZG16 gene fragment is real-time PCR or standard RT-PCR.

В одном воплощении заявленного способа на стадии г) в качестве контрольного гена используют так называемый «house-keeping» ген, кодирующий бета-актин, характеризующийся наиболее постоянным уровнем экспрессии как в нормальной слизистой оболочке кишечника, так и в опухолевых клетках толстой кишки. В качестве эндогенного контроля могут быть использованы и другие «гены домашнего хозяйства», например ген, кодирующий бета-2-микроглобулин (В2М).In one embodiment of the inventive method, in step g), a so-called “house-keeping” gene encoding beta-actin is used as a control gene, having the most constant expression level both in the normal intestinal mucosa and in the colon tumor cells. Other “housekeeping genes,” for example, a gene encoding beta-2-microglobulin (B2M), can be used as an endogenous control.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является набор праймеров для осуществления полимеразной цепной реакции для определения уровня мРНК гена ZG16, имеющих последовательность SEQ ID NO: 1 и 2.Another aspect of the present invention is a set of primers for the implementation of the polymerase chain reaction for determining the level of mRNA of the ZG16 gene having the sequence of SEQ ID NO: 1 and 2.

Перечень чертежейList of drawings

Далее изобретение будет более подробно раскрыто со ссылкой на отдельные иллюстративные примеры и чертежи.The invention will now be described in more detail with reference to certain illustrative examples and drawings.

Фиг.1 показывает результаты подбора условий определения уровня мРНК гена ZG16 в образцах тканей толстой кишки. Электрофоретическое разделение в агарозном геле продуктов ПЦР (размер 79 п.н.), полученных после 28, 30, 32 и 34 циклов, проводили в 1,8%-ном агарозном геле. М - маркер молекулярных масс ДНК (ДНК плазмиды pBR222/AluI).Figure 1 shows the results of the selection of conditions for determining the level of mRNA of the ZG16 gene in samples of colon tissue. Electrophoretic separation on an agarose gel of PCR products (size 79 bp) obtained after 28, 30, 32 and 34 cycles was carried out in a 1.8% agarose gel. M is a molecular weight marker for DNA (plasmid DNA pBR222 / AluI).

Фиг.2 показывает результаты ОТ-ПЦР-анализа уровня мРНК гена ZG16 при РТК (после 30-х циклов). Номера образцов указаны над дорожками. О - опухоль, Н - норма (нормальная слизистая оболочка толстой кишки на расстоянии около 10 см от опухоли). Ген, кодирующий бета-2-микроглобулин (В2М) (25 циклов ПЦР), использовали как внутренний контроль. Электрофоретическое разделение продуктов ПЦР проводили в 1,8%-ном агарозном геле.Figure 2 shows the results of an RT-PCR analysis of the mRNA level of the ZG16 gene in RTK (after 30 cycles). Sample numbers are indicated above the tracks. O - tumor, H - normal (normal mucous membrane of the colon at a distance of about 10 cm from the tumor). The gene encoding beta-2-microglobulin (B2M) (25 cycles of PCR) was used as an internal control. Electrophoretic separation of PCR products was carried out on a 1.8% agarose gel.

Фиг.3 показывает результаты количественного определения изменения уровня мРНК гена ZG16 при РТК с помощью ПЦР в реальном времени в 76 парных образцах норма-опухоль. В качестве контрольных генов использованы гены, кодирующие бета-2-микроглобулин (В2М) и бета-актин (АСТВ). На чертеже сверху показана локализация опухолей (дистальная или проксимальная) и внизу - стадии опухолей (I, IIA, IIB, IIIB, IIIC, IV).Figure 3 shows the results of a quantitative determination of changes in the level of mRNA of the ZG16 gene during RTK using real-time PCR in 76 paired norm-tumor samples. Genes encoding beta-2-microglobulin (B2M) and beta-actin (ASTV) were used as control genes. The drawing shows the localization of tumors (distal or proximal) above and the stages of tumors (I, IIA, IIB, IIIB, IIIC, IV) below.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Данное изобретение обеспечивает новый генетический маркер для диагностики рака толстой кишки и основанный на определении уровня мРНК этого маркера простой, надежный способ диагностики РТК на разных стадиях развития злокачественной трансформации, включая начальные. Достоверно обнаруживаемое различие в уровне мРНК гена ZG16 в нормальных и опухолевых тканях может быть использовано для обнаружения РТК.This invention provides a new genetic marker for the diagnosis of colon cancer and based on the determination of the mRNA level of this marker, a simple, reliable way to diagnose PTK at different stages of the development of malignant transformation, including the initial ones. A reliably detectable difference in the level of mRNA of the ZG16 gene in normal and tumor tissues can be used to detect PTK.

Образцы тканей толстой кишки для анализаColon tissue samples for analysis

В качестве образцов для проведения анализа может быть использован операционный и биоптатный материал, полученный при колоноскопии с прямой биопсией нормальной и предположительно пораженной раком слизистой оболочки толстой кишки.As samples for analysis, surgical and biopsy material obtained by colonoscopy with a direct biopsy of a normal and presumably cancer of the colon mucosa can be used.

Выделение РНК из образцов ткани кишечникаIsolation of RNA from intestinal tissue samples

Способы выделения суммарной РНК из образцов ткани млекопитающих хорошо известны специалистам и, как правило, включают следующие стадии: измельчение в жидком азоте образцов опухолевых и нормальных тканей, лизис клеток, выделение РНК и ее очистку, проверку качества РНК электрофорезом в 1%-ном агарозном геле в присутствии красителя бромида этидия или в денатурирующем полиакриламидном геле, а также спектрофотометрическое определение количества РНК. Гомогенизацию кусочков ткани можно проводить вручную, растирая пестиком в керамической ступке, или с помощью механических гомогенизаторов, например Omni Mixer или Micro-Dismembrator U фирмы Sartorius (Германия). Для выделения РНК могут быть использованы различные протоколы, широко известные специалистам в данной области. В классических методах выделения РНК используют сильные хаотропные агенты, такие как гуанидинхлорид и гуанидинизотиоцианат, растворяющие белки, и последовательные экстракции фенолом и хлороформом для денатурации и удаления белков [Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis Т., Molecular Cloning. A laboratory Manual. 2nd Edition ed. 1989, Cold Spring Harbour: CSHL Press]. Широко используют также метод с использованием реагента Trizol (GIBCO/Life Technologies). Для предотвращения разрушения РНК РНКазами могут быть использованы ингибиторы, такие как игибитор RNAsin плацентарного или рекомбинантного происхождения или, например, ванадил-рибозидный комплекс - неспецифический ингибитор РНКаз широкого спектра действия.Methods for isolating total RNA from mammalian tissue samples are well known in the art and typically include the following steps: grinding tumor and normal tissue samples in liquid nitrogen, cell lysis, RNA isolation and purification, RNA quality control by electrophoresis in 1% agarose gel in the presence of ethidium bromide dye or in a denaturing polyacrylamide gel, as well as spectrophotometric determination of the amount of RNA. Homogenization of tissue pieces can be carried out manually, grinding with a pestle in a ceramic mortar, or using mechanical homogenizers, for example, Omni Mixer or Micro-Dismembrator U from Sartorius (Germany). Various protocols can be used to isolate RNA that are well known to those skilled in the art. Classical RNA isolation methods employ strong chaotropic agents such as guanidinochloride and guanidinoisothiocyanate, protein solubilizers, and sequential extraction with phenol and chloroform to denature and remove proteins [Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T., Molecular Cloning. A laboratory manual. 2nd Edition ed. 1989, Cold Spring Harbor: CSHL Press]. The Trizol reagent method (GIBCO / Life Technologies) is also widely used. In order to prevent RNA degradation by RNases, inhibitors can be used, such as an RNAsin inhibitor of placental or recombinant origin or, for example, a vanadyl-riboside complex, a non-specific broad-spectrum RNAse inhibitor.

Быстрое и качественное выделение РНК можно проводить с использованием ряда коммерчески доступных наборов (Клоноген, Санкт-Петербург; RNeasy mini и RNeasy micro kits (Qiagen); SV Total RNA Isolation System, Promega (США) и т.д.).Rapid and high-quality RNA isolation can be carried out using a number of commercially available kits (Klonogen, St. Petersburg; RNeasy mini and RNeasy micro kits (Qiagen); SV Total RNA Isolation System, Promega (USA), etc.).

Чтобы исключить работу с агрессивными агентами, ускорить и упростить выделение РНК, применяют различные приборы, например QuickGene-810 (Life Science, Япония). Для экстракции РНК в этом приборе используют 80 мкм пористую мембрану, которая в 12,5 раз тоньше обычно используемого в таких приборах стеклянного фильтра (1000 мкм). Это позволяет уменьшить деградацию РНК и увеличить ее выход.To exclude work with aggressive agents, to speed up and simplify the isolation of RNA, various devices are used, for example QuickGene-810 (Life Science, Japan). For the extraction of RNA, this device uses an 80 μm porous membrane, which is 12.5 times thinner than the glass filter commonly used in such devices (1000 μm). This allows you to reduce the degradation of RNA and increase its output.

Реакция обратной транскрипции: синтез кДНК на матрице РНК, выделенной из образцов ткани кишечника.Reverse transcription reaction: cDNA synthesis on an RNA matrix isolated from intestinal tissue samples.

Процесс обратной транскрипции, в результате которой на РНК-матрице синтезируют одноцепочечную цепь ДНК, позволяет от нестабильных молекул РНК перейти к более стабильным молекулам ДНК и амплифицировать с помощью полимеразной цепной реакции до количеств, необходимых для детекции. ОТ-ПЦР-амплификация позволяет использовать очень малые количества исходной РНК (на уровне 1 нанограмма), а следовательно, и количество исследуемой ткани, из которой выделяют РНК.The reverse transcription process, as a result of which a single-stranded DNA chain is synthesized on an RNA matrix, allows us to switch from more unstable RNA molecules to more stable DNA molecules and amplify using the polymerase chain reaction to the amounts necessary for detection. RT-PCR amplification allows the use of very small amounts of the original RNA (at the level of 1 nanogram), and consequently, the amount of test tissue from which RNA is isolated.

Реакцию обратной транскрипции можно проводить с использованием ряда коммерчески доступных препаратов обратных транскриптаз, таких как обратная транскриптаза вируса лейкоза мышей Молони (M-MLV), вируса миелобластоза птиц (AMV), PowerScript (точечная мутация M-MLV-RT), С. Therm Polymerase и др., с помощью которых можно получать продукты амплификации длиною до нескольких тысяч и даже несколько десятков тысяч пар нуклеотидов (т.п.н.). Может быть использована термостабильная ДНК-полимераза Thermus thermophilus (Tth), обладающая обратной транскриптазной активностью в присутствии ионов Mn2+.The reverse transcription reaction can be carried out using a number of commercially available reverse transcriptase preparations, such as Moloney mouse leukemia virus (M-MLV), avian myeloblastosis virus (AMV) reverse transcriptase, PowerScript (M-MLV-RT point mutation), C. Therm Polymerase and others, with the help of which it is possible to obtain amplification products up to several thousand and even several tens of thousands of nucleotide pairs (kb). Thermus thermophilus thermostable DNA polymerase (Tth), which has reverse transcriptase activity in the presence of Mn 2+ ions, can be used.

Для обратной транскрипции могут быть использованы различные праймеры, например:For reverse transcription, various primers can be used, for example:

1) олиго(dT)n-содержащие праймеры, которые связываются с эндогенным полиА-хвостом на 3'-конце мРНК (число n обычно равно 12-18, но может достигать и большей величины). Эти праймеры наиболее часто используют для получения полноразмерных кДНК. К олиго(dT)-последовательности часто добавляют на 3'-конце нуклеотиды А, С или G, чтобы «заякорить» праймер на границу транскрипта и поли-А тракта;1) oligo (dT) n- containing primers that bind to the endogenous polyA tail at the 3'-end of the mRNA (the number n is usually 12-18, but can reach a larger value). These primers are most often used to obtain full-size cDNA. To the oligo (dT) sequence, nucleotides A, C or G are often added at the 3'-end to anchor the primer to the border of the transcript and poly-A tract;

2) случайные гексануклеотидные праймеры (статистические затравки), которые гибридизуются с РНК в многочисленных участках. При обратной транскрипции с этими праймерами получают короткие кДНК. Случайные гексамеры используют для преодоления трудностей, связанных с прочной вторичной структурой РНК, они более эффективны при обратной транскрипции 5'-областей мРНК;2) random hexanucleotide primers (statistical primers) that hybridize with RNA in numerous sites. When reverse transcription with these primers receive short cDNA. Random hexamers are used to overcome the difficulties associated with the strong secondary structure of RNA, they are more effective in reverse transcription of 5'-regions of mRNA;

3) гексамеры или другие короткие олигонуклеотиды (10-12 нуклеотидов) случайного состава могут быть также использованы в комбинации с олиго(dT)-содержащими праймерами;3) hexamers or other short oligonucleotides (10-12 nucleotides) of random composition can also be used in combination with oligo (dT) -containing primers;

4) специфические олигонуклеотидные праймеры используют для транскрипции участка мРНК, представляющего интерес для исследования. Эти праймеры успешно применяют для диагностических целей.4) specific oligonucleotide primers are used to transcribe the mRNA region of interest for the study. These primers are successfully used for diagnostic purposes.

Анализ уровня мРНК гена ZG16 с помощью ПЦР.Analysis of the mRNA level of the ZG16 gene using PCR.

Используя первую цепь кДНК как матрицу, коммерчески доступную от широко спектра производителей термостабильную ДНК-полимеразу (например, Taq, Pfu, Tfl, Tth, Tma и т.д.) и специфические праймеры, сайты для которых расположены в представляющем интерес транскрипте, проводят стандартный, полуколичественный ПЦР, в котором амплифицируемый фрагмент транскрипта детектируется простым гель-электорофорезом, или количественный ПЦР в реальном времени. Выбор специфических праймеров осуществляют способом, хорошо известным специалистам в данной области. Для подбора праймеров и температур отжига целесообразно использовать коммерчески доступные программы или программы, находящиеся в свободном доступе в Интернете. Среди таких программ можно упомянуть Oligo (версия 6.42), PrimerSelect из пакета Lasergene (www.dnastar.com). Primer Premier 5, primers3 (http://frodo.wi.mit.edu/cgi-bin/primer3/primer3_www.cgiC), EasyExonPrimer (Wu X., Munroe D.J. 2006. EasyExonPrimer: Automated Primer Design for Exon Sequences. Appl Bioinformatics. 5, 119-120), ExPrimer (Sandhu K.S., Acharya K.K. 2005. ExPrimer: to design primers from exon-exon junctions. Bioinformatics. 21, 2091-2092), PerlPrimer, FastPCR (http://www.biocenter.helsinki.fi/bi/Programs/fastpcr.htm), PrimerQuest (http://scitools.idtdna.com/Primerquest/), а также программу PrimerDesigner, разработанную в Институте молекулярной биологии РАН. С учетом сложности анализируемого генома длина праймеров может быть выбрана в диапазоне от 18 до 25 п.н.Using the first cDNA strand as a template commercially available from a wide range of manufacturers, thermostable DNA polymerase (e.g. Taq, Pfu, Tfl, Tth, Tma, etc.) and specific primers, sites for which are located in the transcript of interest, carry out a standard , semi-quantitative PCR in which the amplified transcript fragment is detected by simple gel electrophoresis, or real-time quantitative PCR. The selection of specific primers is carried out by a method well known to specialists in this field. To select primers and annealing temperatures, it is advisable to use commercially available programs or programs that are freely available on the Internet. Among these programs are Oligo (version 6.42), PrimerSelect from the Lasergene package (www.dnastar.com). Primer Premier 5, primers3 (http://frodo.wi.mit.edu/cgi-bin/primer3/primer3_www.cgiC), EasyExonPrimer (Wu X., Munroe DJ 2006. EasyExonPrimer: Automated Primer Design for Exon Sequences. Appl Bioinformatics 5, 119-120), ExPrimer (Sandhu KS, Acharya KK 2005. ExPrimer: to design primers from exon-exon junctions. Bioinformatics. 21, 2091-2092), PerlPrimer, FastPCR (http://www.biocenter.helsinki .fi / bi / Programs / fastpcr.htm), PrimerQuest (http://scitools.idtdna.com/Primerquest/), and also the PrimerDesigner program developed at the Institute of Molecular Biology of the Russian Academy of Sciences. Given the complexity of the analyzed genome, the length of the primers can be selected in the range from 18 to 25 bp

Праймеры для ПЦР можно подобрать таким образом, чтобы они специфически гибридизовались с кДНК даже в присутствии в препарате примеси геномной ДНК. Этого можно достигнуть, например, путем подбора праймеров к разным экзонам гена ZG16. При использовании геноспецифичных праймеров, комплементарных участкам разных экзонов, длина продукта ПЦР, амплифицированного с примесной геномной ДНК, будет значительно больше длины ожидаемого продукта ПЦР, амплифицированного с кДНК. Если хотя бы один из подобранных праймеров перекрывает границу между экзонами, примеси геномной ДНК не будут влиять на результаты реакции амплификации.PCR primers can be selected so that they specifically hybridize with cDNA even in the presence of an impurity of genomic DNA in the preparation. This can be achieved, for example, by selecting primers for different exons of the ZG16 gene. When using gene-specific primers complementary to regions of different exons, the length of the PCR product amplified with impurity genomic DNA will be significantly longer than the expected PCR product amplified with cDNA. If at least one of the selected primers overlaps the boundary between exons, impurities of genomic DNA will not affect the results of the amplification reaction.

Специфичность подобранных праймеров проверяют выравниванием по мРНК и ДНК человека (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi).The specificity of the selected primers is checked by alignment with mRNA and human DNA (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi).

В предпочтительном воплощении используют праймеры:In a preferred embodiment, primers are used:

SEQ ID NO:1, (ZG16_F 5'-TCGTAGGTCTTCAGGTGCGCTATG-3') иSEQ ID NO: 1, (ZG16_F 5'-TCGTAGGTCTTCAGGTGCGCTATG-3 ') and

SEQ ID NO: 2, (ZG16_R 5'-AAGATCTCCTCCAGGTCTCCGTTG-3').SEQ ID NO: 2, (ZG16_R 5'-AAGATCTCCTCCAGGTCTCCGTTG-3 ').

Специалисту в данной области будет понятно, что могут быть подобраны и другие пары праймеров, различающиеся, например, по своей длине, по своей локализации относительно последовательности транскрипта гена ZG16, которые будут обеспечивать специфическую и эффективную амплификацию фрагмента транскрипта гена ZG16 даже в присутствии примеси геномной ДНК.One skilled in the art will understand that other primer pairs can be selected that differ, for example, in length, in their localization relative to the transcript sequence of the ZG16 gene, which will provide specific and efficient amplification of the transcript fragment of the ZG16 gene even in the presence of an impurity of genomic DNA .

Количественная оценка уровня мРНК достигается с помощью параллельного проведения ПЦР с тестируемым транскриптом и контрольным/стандартным транскриптом. В качестве эндогенного внутреннего контроля, относительно которого проводилось нормирование продуктов амплификации исследуемого гена ZG16, выбраны «гены домашнего хозяйства», кодирующие бета-2-микроглобулин (В2М) - низкомолекулярный белок поверхностных антигенов клеточных ядер и глобулярный белок бета-актин (АСТВ). Экспрессия «генов домашнего хозяйства» (housekeeping genes) во всех клетках обычно примерно одинакова. Для этих двух выбранных генов в случае РТК показан наименьший разброс уровней транскрипции в нормальных и опухолевых тканях в сравнении с другими контрольными генами [Rubie С., Kempf К., Hans J., Su Т., Tilton В., Georg Т., Brittner В., Ludwig В., Schilling M. Housekeeping gene variability in normal and cancerous colorectal, pancreatic, esophageal, gastric and hepatic tissues. Mol. Cell Probes. 2005, 19:101-119].Quantification of mRNA levels is achieved by parallel PCR with the test transcript and the control / standard transcript. As the endogenous internal control, relative to which the amplification products of the studied ZG16 gene were normalized, “housekeeping genes” encoding beta-2-microglobulin (B2M), a low molecular weight protein of cell surface surface antigens and globular beta-actin protein (ASTV), were selected. The expression of “housekeeping genes” in all cells is usually about the same. For these two selected genes, in the case of PTK, the smallest spread of transcription levels in normal and tumor tissues is shown in comparison with other control genes [Rubie C., Kempf K., Hans J., Su T., Tilton B., Georg T., Brittner B., Ludwig B., Schilling M. Housekeeping gene variability in normal and cancerous colorectal, pancreatic, esophageal, gastric and hepatic tissues. Mol. Cell Probes. 2005, 19: 101-119].

Для анализа уровня транскрипции генов может быть использована стандартная ПЦР и ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). В отличие от стандартного метода, где фиксируются только конечные продукты реакции, ПЦР в реальном времени использует флуоресцентно меченые олигонуклеотидные зонды для детекции ДНК в процессе ее амплификации, поэтому позволяет наблюдать накопление амплифицированных фрагментов в экспоненциальной фазе реакции, что увеличивает чувствительность метода. Зонд, комплементарный средней части амплифицируемого фрагмента, содержит на концах флуорофор и тушитель. Когда флуорофор и тушитель связаны с олигонуклеотидным зондом, наблюдается лишь незначительная флуоресцентная эмиссия. Во время процесса амплификации за счет 5'-экзонуклеазной активности Taq-полимеразы флуоресцентная метка переходит в раствор, освобождаясь от соседства с тушителем, и генерирует флуоресцентный сигнал, усиливающийся в реальном времени пропорционально накоплению амплификата.To analyze the level of gene transcription, standard PCR and real-time PCR (RT-PCR) can be used. Unlike the standard method, where only the final reaction products are recorded, real-time PCR uses fluorescently labeled oligonucleotide probes to detect DNA during its amplification; therefore, it allows the accumulation of amplified fragments in the exponential phase of the reaction, which increases the sensitivity of the method. The probe, complementary to the middle part of the amplified fragment, contains a fluorophore and a quencher at the ends. When the fluorophore and quencher are associated with an oligonucleotide probe, only slight fluorescence emission is observed. During the amplification process, due to the 5'-exonuclease activity of Taq polymerase, the fluorescent label passes into the solution, freeing itself from the quencher, and generates a fluorescent signal that amplifies in real time in proportion to the accumulation of the amplification.

Подбор зондов для проведения ПЦР-РВ может осуществляться в соответствии со стандартными рекомендациями производителя приборов для ПЦР-РВ. Если отсутствует необходимость мультиплексного анализа нескольких генов одновременно, экономичной альтернативой может быть система, использующая специфические к двухспиральной ДНК красители, например SYBR Green или EvaGreen, интенсивность флуоресценции которых возрастают в реальном времени пропорционально увеличению количества ампликонов. В таком варианте можно использовать праймеры без зонда. EvaGreen - насыщающий флуоресцентный краситель третьего поколения, специфически связывающийся с двухцепочечной ДНК. Этот краситель обладает низкой токсичностью и ингибирует полимеразную цепную реакцию в значительной меньшей степени, чем традиционные красители (такие как SYBR Green), что позволяет использовать краситель в больших концентрациях и получать более высокий флуоресцентный сигнал. Использование насыщающего красителя позволяет также получать более точную информацию о содержании двухцепочечного фрагмента ДНК при данной температуре.The selection of probes for PCR-RV can be carried out in accordance with the standard recommendations of the manufacturer of devices for PCR-RV. If there is no need for multiplex analysis of several genes at the same time, a system using specific dyes specific for double-stranded DNA, such as SYBR Green or EvaGreen, whose fluorescence intensity increases in real time in proportion to the increase in the number of amplicons, can be an economical alternative. In this embodiment, primers without a probe can be used. EvaGreen is a third-generation saturating fluorescent dye that specifically binds to double-stranded DNA. This dye has low toxicity and inhibits the polymerase chain reaction to a much lesser extent than traditional dyes (such as SYBR Green), which allows the dye to be used in high concentrations and to obtain a higher fluorescent signal. The use of a saturating dye also allows obtaining more accurate information about the content of a double-stranded DNA fragment at a given temperature.

Для проведения ПЦР-РВ широко распространены реактивы фирм Applied Biosystems (США), BioRad (США) и др. Однако высокая стоимость реактивов ограничивает выполнение крупномасштабных исследований. Сравнение универсальных фирменных наборов фирмы Applied Biosystems (США) с отечественными наборами для ПЦР-РВ GenePakTM PCR Core («Изоген», Россия), набор («Синтол», Россия) и РиалитиТМ («Биочип-ИМБ», Россия) показало, что последний не уступает по всем основным параметрам фирменным наборам. Набор РиалитиТМ выбран для дальнейших исследований.For PCR-RV, reagents from Applied Biosystems (USA), BioRad (USA) and others are widespread. However, the high cost of reagents limits the performance of large-scale studies. Comparison of universal branded kits from Applied Biosystems (USA) with domestic PCR kits for GenePakTM PCR Core (Isogen, Russia), kits (Syntol, Russia) and RialityTM (Biochip-IMB, Russia) showed that the latter is not inferior in all basic respects to branded sets. The RialityTM kit is selected for further research.

Варьирование концентраций праймеров для каждого контрольного и исследуемого генов от 100 до 500 нМ позволяет выбрать оптимальные концентрации, при которых амплитуда кривой, полученной в ходе ПЦР-РВ была максимальна, а эффективность реакции (Е) близка к 100%.Varying the concentration of primers for each control and studied genes from 100 to 500 nM allows you to choose the optimal concentration at which the amplitude of the curve obtained during PCR-RV was maximum, and the reaction efficiency (E) was close to 100%.

Для проведения ПЦР в реальном времени различными фирмами разработаны амплификаторы, например: ABI Prism 7000 Sequence Detection System фирмы Applied Biosystems (США), Chromo4, MiniOpticon или iCycler iQ5 MJ Research (Bio-Rad), а также отечественные приборы ДТ-322 (ДНК-Технология), АНК-32 (Институт аналитического приборостоения РАН, http://www.syntol.ru/productank.htm) и т.д.For real-time PCR, various companies have developed amplifiers, for example: ABI Prism 7000 Sequence Detection System from Applied Biosystems (USA), Chromo4, MiniOpticon or iCycler iQ5 MJ Research (Bio-Rad), as well as domestic DT-322 devices (DNA- Technology), ANK-32 (Institute for Analytical Instrumentation RAS, http://www.syntol.ru/productank.htm), etc.

Применение ПЦР-РВ позволяет также уменьшить риск контаминации и автоматизировать процесс диагностики. Процесс продолжается от 40 минут до трех часов (в зависимости от используемого амплификатора) и включает одновременное проведение ПЦР, детекцию флуоресцентного сигнала, обработку данных и их представление в графическом виде (полной кинетической кривой) с помощью специального программного обеспечения. Результаты анализа становятся доступными сразу после завершения процесса и не требуют дополнительно очистки и анализа продуктов ПЦР.The use of PCR-RV also reduces the risk of contamination and automates the diagnostic process. The process lasts from 40 minutes to three hours (depending on the amplifier used) and includes simultaneous PCR, fluorescence signal detection, data processing and their presentation in graphical form (full kinetic curve) using special software. The results of the analysis become available immediately after the completion of the process and do not require additional purification and analysis of PCR products.

Экспоненциальная стадия PCR описывается уравнением:

Figure 00000001
где Pn - количество молекул продукта/репортерной флуоресценции к циклу n, P0 - исходное количество молекул, содержащих амплифицируемый фрагмент, Е - эффективность амплификации. В идеальных условиях Е=2, т.е. на каждом цикле цепной реакции происходит удвоение количества продукта. После логарифмирования обеих частей уравнения 1 преобразуют его к виду:
Figure 00000002
The exponential stage of PCR is described by the equation:
Figure 00000001
where P n is the number of product / reporter fluorescence molecules to cycle n, P 0 is the initial number of molecules containing the amplified fragment, E is the amplification efficiency. Under ideal conditions, E = 2, i.e. on each cycle of the chain reaction, the amount of product doubles. After the logarithm of both parts of equation 1, it is converted to:
Figure 00000002

Пороговым циклом (threshold cycle, С(Т)) называют такой цикл n, на котором достигается некий заданный уровень репортерной флуоресценции - пороговая флуоресценция PC(T)=const. Для n=C(T) уравнение 2 принимает вид:A threshold cycle (C (T)) is a cycle n at which a certain level of reporter fluorescence is reached — threshold fluorescence P C (T) = const. For n = C (T), equation 2 takes the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Т.е. значение С(Т) прямо пропорционально логарифму количества субстрата. Таким образом, ПЦР-РВ позволяет сравнивать количества субстрата при условии, что эффективность реакции и заданный уровень пороговой флуоресценции одинаковы для каждой из сравниваемых реакций.Those. the value of C (T) is directly proportional to the logarithm of the amount of substrate. Thus, PCR-RV allows you to compare the amount of substrate, provided that the reaction efficiency and a given level of threshold fluorescence are the same for each of the compared reactions.

Методы обработки данных ПЦР-РВ основаны на применении уравнения 3. Для обработки данных ПЦР-РВ используют два основных принципа: метод калибровочного графика и прямое сравнение данных.The methods for processing PCR-RV data are based on the application of equation 3. For processing PCR-RV data, two main principles are used: the calibration graph method and direct data comparison.

1. Метод калибровочного графика: этот метод предполагает построение калибровочного графика в координатах С(Т)-log Р0 с серией разведений ДНК-стандарта, из которого находят концентрацию субстрата (P0) в экспериментальных образцах. Предложены следующие варианты стандартов: очищенный RT-PCR-продукт; рекомбинантная ДНК; рекомбинантная РНК с последующей обратной транскрипцией; синтетический олигонуклеотид, содержащий амплифицируемую последовательность.1. Calibration graph method: this method involves the construction of a calibration graph in the coordinates C (T) -log P 0 with a series of dilutions of the DNA standard, from which the substrate concentration (P 0 ) is found in the experimental samples. The following standard options are proposed: purified RT-PCR product; recombinant DNA; recombinant RNA followed by reverse transcription; a synthetic oligonucleotide containing an amplifiable sequence.

2. Метод прямого сравнения данных. Из уравнения 3 следует, что при равной эффективности реакции Е в образцах 1 и 2 относительная концентрация субстрата2. The method of direct comparison of data. From equation 3 it follows that with equal efficiency of reaction E in samples 1 and 2, the relative concentration of the substrate

Figure 00000004
Figure 00000004

Если провести нормализацию этих результатов по данным амплификации с контрольной последовательностью REF и, допуская, что реакция REF в обоих образцах протекает с эффективностью Eref, получаем:

Figure 00000005
If we normalize these results according to amplification data with the REF control sequence and, assuming that the REF reaction in both samples proceeds with an E ref efficiency, we obtain:
Figure 00000005

Если эффективности "контрольной" и "опытной" реакций сходны, приближенно можно записать:

Figure 00000006
И, наконец, если обе реакции протекают со сходной эффективностью, близкой к 2, формула упрощается до вида:
Figure 00000007
Свободно распространяемая программа REST выполняет расчеты по формуле 4 с дополнительным статистическим анализом для определения средних значений С(Т).If the effectiveness of the "control" and "experimental" reactions are similar, approximately you can write:
Figure 00000006
And finally, if both reactions proceed with a similar efficiency close to 2, the formula is simplified to the form:
Figure 00000007
The freely distributed REST program performs calculations according to formula 4 with additional statistical analysis to determine the average values of C (T).

Далее настоящее изобретение будет подробно проиллюстрировано со ссылкой на конкретные примеры, представляющие собой наиболее предпочтительные воплощения данного изобретения. При этом должно быть понятно, что изобретение не ограничивается этими описанными воплощениями. Напротив, предполагается, что оно включает любые альтернативы, модификации или эквиваленты, допустимые с учетом сущности и объема изобретения.The present invention will now be illustrated in detail with reference to specific examples, which are the most preferred embodiments of the present invention. It should be understood that the invention is not limited to these described embodiments. On the contrary, it is intended that it includes any alternatives, modifications, or equivalents that are acceptable given the nature and scope of the invention.

Пример 1. Образцы тканей толстого кишечника.Example 1. Tissue samples of the colon.

Анализировали 76 пар образцов тканей толстого кишечника (опухоль/норма) пациентов с РТК. Средний возраст пациентов, среди которых 52 (68%) мужчины и 24 (32%) женщины, составляет 61,3 года (диапазон 35-84 года). Доля пациентов старше 50 лет составляет 81,3%. Диагноз в каждом случае устанавливали на основании результатов клинического, морфологического, эндоскопического и рентгенологического обследований. Все опухолевые образцы охарактеризованы согласно международной системе клинико-морфологической классификации опухолей TNM, где Т (tumor) - Т0-Т4 - категории, отражающие нарастание размера и/или местного распространения первичной опухоли, N (nodulus) - N0-N3 - категории, отражающие различную степень поражения метастазами регионарных лимфатических узлов; М (metastasis) - М0-М1 - характеризует отдаленные метастазы. Все возможные комбинации TNM объединяют в более крупные группы - стадии, отражающие течение опухолевого процесса. I-я стадия заболевания установлена у трех больных, II-я - у тринадцати, III-я - у четырех, IV-я - у шести. Число пациентов, подвергнутых до операции лучевой терапии и химиотерапии, 4.76 pairs of colon tissue samples (tumor / normal) of patients with RTK were analyzed. The average age of patients, including 52 (68%) men and 24 (32%) women, is 61.3 years (range 35-84 years). The proportion of patients older than 50 years is 81.3%. The diagnosis in each case was established on the basis of the results of clinical, morphological, endoscopic and radiological examinations. All tumor samples were characterized according to the international system of clinical and morphological classification of TNM tumors, where T (tumor) - T0-T4 - categories reflecting an increase in the size and / or local distribution of the primary tumor, N (nodulus) - N0-N3 - categories reflecting different the degree of defeat by metastases of the regional lymph nodes; M (metastasis) - M0-M1 - characterizes distant metastases. All possible combinations of TNM are combined into larger groups - stages that reflect the course of the tumor process. Stage I of the disease was found in three patients, stage II in thirteen, stage III in four, and stage IV in six. The number of patients subjected to surgery before radiation therapy and chemotherapy, 4.

Пример 2. Выделение РНК из образцов тканейExample 2. The selection of RNA from tissue samples

Суммарную РНК выделяли из замороженных, измельченных в жидком азоте образцов опухолевых и нормальных тканей. Образцы тканей гомогенизировали на приборе Micro-Dismembrator U (Sartorius, Германия). Выделение РНК проводили с помощью набора "Rneasy Mini kit" или "Rneasy Micro kit" (Qiagen, США) согласно прилагаемым изготовителем протоколам, что позволяло эффективно избавиться не только от белков, труднорастворимых осадков гликопротеидов, ДНК, но и от низкомолекулярных РНК. Качество препарата РНК проверяли электрофорезом в 1%-ном агарозном геле в присутствии бромида этидия. Количество РНК определяли на спектрофотометре ND 1000 (NanoDrop Technologies). Для определения концентрации с помощью этого прибора достаточно 1 мкл раствора.Total RNA was isolated from frozen samples of tumor and normal tissues, crushed in liquid nitrogen. Tissue samples were homogenized on a Micro-Dismembrator U device (Sartorius, Germany). RNA was isolated using the “Rneasy Mini kit” or “Rneasy Micro kit” kit (Qiagen, USA) according to the protocols supplied by the manufacturer, which made it possible to efficiently get rid of not only proteins, insoluble precipitates of glycoproteins, DNA, but also low molecular weight RNA. The quality of the RNA preparation was checked by electrophoresis on a 1% agarose gel in the presence of ethidium bromide. The amount of RNA was determined on a ND 1000 spectrophotometer (NanoDrop Technologies). To determine the concentration using this device, 1 μl of solution is sufficient.

Пример 3. Реакция обратной транскрипции.Example 3. The reaction of reverse transcription.

Синтез первой цепи кДНКSynthesis of the first strand of cDNA

На матрице РНК, выделенной, как описано в Примере 2, синтезировали одноцепочечную кДНК. Для получения кДНК использовали 10 пг - 5 мкг суммарной РНК, 200-500 нг oligo(dT)12-18 или 50-250 нг случайных гексамеров или 2 пмоля гено-специфичного праймера. Superscript™ III обратную транскриптазу (Invitrogen) -модифицированную M-MLV обратную транскриптазу с уменьшенной активностью РНКазы Н.Single-stranded cDNA was synthesized on an RNA matrix isolated as described in Example 2. To obtain cDNA, 10 pg - 5 μg of total RNA, 200-500 ng of oligo (dT) 12-18 or 50-250 ng of random hexamers, or 2 pmol of a gene-specific primer were used. Superscript ™ III reverse transcriptase (Invitrogen) -modified M-MLV reverse transcriptase with reduced RNase N.

Условия реакции:Reaction conditions:

Состав реакционной смеси (13 мкл):The composition of the reaction mixture (13 μl):

РНК (1 мкг/мкл)RNA (1 μg / μl) 1,0 мкл1.0 μl праймер oligo(dT)18 (50 мкМ)oligo primer (dT) 18 (50 μM) 1,0 мкл1.0 μl dNTP (10 мМ)dNTP (10 mm) 1,0 мкл1.0 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 10,0 мкл10.0 μl

Прогревали пробу при 65°С, 5 мин, помещали в лед и выдерживали 1 мин.The sample was heated at 65 ° C for 5 min, placed in ice and kept for 1 min.

Добавляли 5 мкл смеси:5 μl of the mixture was added:

буфер (Invitrogen) для построения 1-ой цепи (5х)buffer (Invitrogen) for building the 1st chain (5x) 4,0 мкл4.0 μl обратная транскриптаза SuperScript™ III (Invitrogen)SuperScript ™ III reverse transcriptase (Invitrogen) 1,0 мкл1.0 μl

Инкубировали при 50°С, 50 мин. Реакцию останавливали прогреванием при 70°С, 15 мин, и доводили объем пробы до 20 мкл.Incubated at 50 ° C, 50 min. The reaction was stopped by heating at 70 ° C for 15 min, and the sample volume was adjusted to 20 μl.

Пример 4. Нормирование концентрации кДНК по контрольному гену.Example 4. The normalization of the concentration of cDNA for the control gene.

Образцы кДНК нормировали по контрольному гену АСТВ. Использовали праймеры, подобранные к разным экзонам гена АСТВ, причем один из праймеров перекрывает границу между экзонами:Samples of cDNA were normalized by the ASTV control gene. Used primers selected for different exons of the ASTV gene, and one of the primers overlaps the boundary between exons:

ACTB_F: 5'-CCTTCCTGGGCATGGAGTC-3' иACTB_F: 5'-CCTTCCTGGGCATGGAGTC-3 'and

ACTB_R: 5'-CTTGATCTTCATTGTGCTGGGT-3'ACTB_R: 5'-CTTGATCTTCATTGTGCTGGGT-3 '

Размер ПЦР-фрагмента составляет 191 п.н. Подбор условий проведения ПЦР осуществляли на нескольких образцах кДНК. Условия амплификации: предварительный прогрев при 94°С 3 мин; 94°С 30 с, 59°С 30 с и 72°С 30 с - 26, 28 и 30 циклов; 72°С 5 мин - 1 цикл.The size of the PCR fragment is 191 bp The selection of PCR conditions was carried out on several cDNA samples. Amplification conditions: preheating at 94 ° C for 3 min; 94 ° C 30 s, 59 ° C 30 s and 72 ° C 30 s - 26, 28 and 30 cycles; 72 ° C 5 min - 1 cycle.

ПЦР проводили на амплификаторе MasterCycler, Eppendorf (Германия) с нагревающейся крышкой или амплификаторе Терцик, ДНК-технология (Россия). Продукты амплификации анализировали в 1,8%-ном агарозном геле с 0,5 мкг/мл бромида этидия. В результате были подобраны оптимальные условия ОТ-ПЦР для АСТВ (26-28 циклов), при которых получали линейную зависимость между количеством продукта ПЦР и числом циклов. Все реакции амплификации повторяли трижды.PCR was performed on a MasterCycler, Eppendorf (Germany) thermocycler with a heating cap or a Tertsik thermocycler, DNA technology (Russia). Amplification products were analyzed on a 1.8% agarose gel with 0.5 μg / ml ethidium bromide. As a result, optimal RT-PCR conditions for ASTV (26-28 cycles) were selected, under which a linear relationship was obtained between the amount of PCR product and the number of cycles. All amplification reactions were repeated three times.

Интенсивность флуоресценции полос после электрофоретического разделения продуктов ПЦР оценивали количественно с помощью программы для денситометрии фотографий GeneProfiler (http://www/scanalytics.com) и выражали в виде значений относительной интенсивности норма/опухоль (Н/O).The fluorescence intensity of the bands after electrophoretic separation of PCR products was quantified using the GeneProfiler photo densitometry program (http: //www/scanalytics.com) and expressed as relative intensity normal / tumor (N / O) values.

Пример 5. Подбор условий определения уровня мРНК гена ZG16 в образцах тканей кишечника стандартным полуколичественным методом ОТ-ПЦР.Example 5. Selection of conditions for determining the level of mRNA of the ZG16 gene in intestinal tissue samples by standard semi-quantitative RT-PCR method.

Протокол определения уровня мРНКProtocol for determining the level of mRNA

При подборе условий определения количества мРНК для амплификации одноцепочечной кДНК использовали геноспецифичные праймеры ZG16_F (SEQ ID NO: 1) и ZG16_R (SEQ ID NO: 2), которые были подобраны к разным экзонам гена ZG16, причем один из праймеров перекрывает границу между экзонами. В этих условиях примеси геномной ДНК не влияют на результаты амплификации.When selecting the conditions for determining the amount of mRNA for amplification of single-stranded cDNA, gene-specific primers ZG16_F (SEQ ID NO: 1) and ZG16_R (SEQ ID NO: 2) were used, which were selected for different exons of the ZG16 gene, one of the primers overlapping the boundary between exons. Under these conditions, genomic DNA impurities do not affect the amplification results.

Размер ПЦР-фрагмента составлял 79 п.н. Подбор условий проведения ПЦР осуществляли на нескольких образцах кДНК. Амплификацию проводили в 25 мкл смеси, содержащей 67 мМ Трис-HCl, рН 8,8, 16,6 мМ (NH4)2SO4, 0,1% Tween-20, 2,5 мМ MgCl2 0,2 мМ каждого из dNTP, 0,1 мкг кДНК, 0,2 мкМ каждого из праймеров, 2 ед. активности ДНК-полимеразы SmarTaq (Dialat Ltd., Москва).The size of the PCR fragment was 79 bp The selection of PCR conditions was carried out on several cDNA samples. Amplification was carried out in 25 μl of a mixture containing 67 mm Tris-HCl, pH 8.8, 16.6 mm (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1% Tween-20, 2.5 mm MgCl 2 0.2 mm each from dNTP, 0.1 μg cDNA, 0.2 μM each of the primers, 2 units SmarTaq DNA polymerase activity (Dialat Ltd., Moscow).

Условия проведения ПЦРPCR conditions

Состав реакционной смеси (25 мкл):The composition of the reaction mixture (25 μl):

ПЦР-буфер (10×)PCR buffer (10 ×) 2,5 мкл2.5 μl MgCl2 (25 мМ)MgCl 2 (25 mm) 2,5 мкл2.5 μl dNTP (10 мМ)dNTP (10 mm) 0,5 мкл0.5 μl праймер ZG16_F, 10 мкМprimer ZG16_F, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl праймер ZG16_R, 10 мкМprimer ZG16_R, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl кДНК (0,1 мкг/мкл)cDNA (0.1 μg / μl) 1,0 мкл1.0 μl SmarTaq ДНК-полимераза, 5 ед/мклSmarTaq DNA polymerase, 5 u / μl 0,3 мкл0.3 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 17,2 мкл17.2 μl

Условия амплификации:Amplification conditions:

94°С 3 мин - 1 цикл94 ° C 3 min - 1 cycle

94°С 30 с; 56°С 30 с; 72°С 45 с - 28, 30, 32 и 34 циклов94 ° C for 30 s; 56 ° C for 30 s; 72 ° C 45 s - 28, 30, 32 and 34 cycles

72°С 5 мин - 1 цикл72 ° C 5 min - 1 cycle

В результате были подобраны оптимальные условия ОТ-ПЦР для ZG16 (30-32 цикла), при которых получали линейную зависимость между количеством продукта ПЦР и числом циклов (Фиг.1). Все реакции амплификации повторяли трижды.As a result, optimal RT-PCR conditions for ZG16 (30-32 cycles) were selected, under which a linear relationship was obtained between the amount of PCR product and the number of cycles (Figure 1). All amplification reactions were repeated three times.

Амплифицированные фрагменты гена ZG16 клонировали в векторе pGEM®-T Easy (Promega) и секвенировали. Их нуклеотидные последовательности полностью совпадали с последовательностями соответствующего фрагмента кДНК. Секвенирование проводили с помощью набора реактивов ABI PRISM® BigDye™ Terminator v. 3.1 с последующим анализом продуктов реакции на автоматическом секвенаторе ДНК ABI PRISM 3100-Avant.The amplified ZG16 gene fragments were cloned into the pGEM®-T Easy vector (Promega) and sequenced. Their nucleotide sequences completely coincided with the sequences of the corresponding cDNA fragment. Sequencing was performed using the ABI PRISM® BigDye ™ Terminator v. 3.1 followed by analysis of the reaction products on an ABI PRISM 3100-Avant automated DNA sequencer.

Пример 6. Определение изменения уровня мРНК гена ZG16 в образцах опухолевых тканей по сравнению с нормальными тканями методом ОТ-ПЦР. Example 6. Determination of changes in the level of mRNA of the ZG16 gene in samples of tumor tissues compared with normal tissues by RT-PCR.

Протокол определения уровня мРНКProtocol for determining the level of mRNA

1. Приготовить master-mix, смешав все компоненты ПЦР кроме матрицы. Master-mix следует готовить из расчета 1 реакция объемом 25 мкл для каждого образца + 1 дополнительная реакция объемом 25 мкл. Состав реакционной смеси (25 мкл):1. Prepare a master-mix by mixing all the PCR components except the matrix. Master-mix should be prepared at the rate of 1 reaction with a volume of 25 μl for each sample + 1 additional reaction with a volume of 25 μl. The composition of the reaction mixture (25 μl):

ПЦР-буфер (10×)PCR buffer (10 ×) 2,5 мкл2.5 μl MgCl2 (25 мМ)MgCl 2 (25 mm) 2,5 мкл2.5 μl dNTP (10 мМ)dNTP (10 mm) 0,5 мкл0.5 μl праймер ZG16_F, 10 мкМprimer ZG16_F, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl праймер ZG 16_R, 10 мкМprimer ZG 16_R, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl кДНКcDNA 1,0 мкл1.0 μl SmarTaq ДНК-полимераза, (Dialat Ltd., Москва), 5 ед/мклSmarTaq DNA polymerase, (Dialat Ltd., Moscow), 5 u / μl 0,3 мкл0.3 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 17,2 мкл17.2 μl

2. В пробирки на 0,6 мл или 0,2 мл (помеченные для проведения 32 циклов амплификации) добавить по 24 мкл master-mix.2. Add to the tubes 0.6 ml or 0.2 ml (labeled for 32 amplification cycles) add 24 μl master-mix.

3. Добавить в пробирки по 1 мкл матрицы, перемешать пипетированием несколько раз.3. Add 1 μl of the matrix to the tubes, mix by pipetting several times.

4. В отдельной пробирке (контроль) смешать 24 мкл master-mix и 1 мкл стерильной деионизованной воды.4. In a separate tube (control), mix 24 μl of the master-mix and 1 μl of sterile deionized water.

5. Добавить в каждую пробирку по 1 капле минерального масла (МР Biomedicals, LLC) и закрыть крышки пробирок (если ПЦР проводили на амплификаторе Терцик, ДНК-технология). В том случае, если ПЦР проводили на амплификаторе MasterCycler, Eppendorf, масло не добавляли.5. Add 1 drop of mineral oil (MP Biomedicals, LLC) to each tube and close the caps of the tubes (if PCR was performed on a Tertsik amplifier, DNA technology). In the event that PCR was performed on a MasterCycler, Eppendorf amplifier, no oil was added.

6. Поместить пробирки в амплификатор и провести 30 циклов реакции амплификации.6. Place the tubes in the amplifier and carry out 30 cycles of the amplification reaction.

7. После завершения реакции амплификации отобрать 4 мкл продуктов амплификации (30 циклов), продолжить реакции амплификации еще на 2 цикла, отобрать 4 мкл (32 цикла) и смешать с 2 мкл краски 6× Orange Loading Dye. Наносили образцы на 1,8%-ный агарозный гель, содержащий 0,5 мг/л бромида этидия. Также наносили на гель маркер молекулярных масс ДНК, позволяющий оценить размер продуктов амплификации (использовали ДНК плазмиды pBR222/AluI, производства Сибэнзим, Россия). Гель-электрофорез проводили в ТВЕ-буфере, содержащем 10 мг/л бромида этидия. Длина разделения составляет 3-5 см геля. После гель-электрофореза визуализацию продуктов амплификации и их документирование проводить в ультрафиолете при длине волны 302 нм.7. After completion of the amplification reaction, withdraw 4 μl of amplification products (30 cycles), continue the amplification reaction for another 2 cycles, withdraw 4 μl (32 cycles) and mix with 2 μl 6 × Orange Loading Dye. Samples were applied to a 1.8% agarose gel containing 0.5 mg / L ethidium bromide. A molecular weight marker of DNA was also applied to the gel, which made it possible to estimate the size of amplification products (DNA of plasmid pBR222 / AluI, manufactured by Sibenzyme, Russia, was used). Gel electrophoresis was performed in TBE buffer containing 10 mg / L ethidium bromide. The separation length is 3-5 cm of the gel. After gel electrophoresis, visualization of the amplification products and their documentation should be carried out in ultraviolet at a wavelength of 302 nm.

Результаты анализа уровня мРНК гена ZG16.The results of the analysis of the mRNA level of the ZG16 gene.

Подсчет средних значений изменения уровней мРНК исследуемых генов и стандартных ошибок проводили с помощью компьютерной программы SPSS 13.0 (SPSS Inc., США). Достоверность наблюдаемых изменений оценивали, исходя из нормального распределения данных. Данные считали достоверными при Р<0,05, где Р - показатель статистической значимости (достоверности) данных.The average values of changes in the mRNA levels of the studied genes and standard errors were calculated using the SPSS 13.0 computer program (SPSS Inc., USA). The reliability of the observed changes was evaluated based on the normal distribution of data. The data were considered reliable at P <0.05, where P is an indicator of the statistical significance (reliability) of the data.

Установлено, что в 80% (16/20) образцов РТК количество мРНК гена ZG16 понижено в 2 и более раз (Р<0,05) по сравнению с условной нормой (часть результатов представлена на Фиг.2).It was found that in 80% (16/20) of RTK samples, the amount of ZG16 mRNA was reduced by 2 or more times (P <0.05) compared to the conventional norm (some of the results are presented in Figure 2).

Пример 7. Определение изменения уровня мРНК гена ZG16 в образцах опухолевых тканей по сравнению с нормой методом ПЦР-РВ.Example 7. Determination of changes in the level of mRNA of the ZG16 gene in tumor tissue samples compared to normal by PCR-RV.

Количественный анализ изменения содержания мРНК гена ZG16 проводили методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ) на амплификаторе Applied Biosystems 7500 Fast Real-Time PCR System. В качестве контрольных генов выбраны гены В2М и АСТВ.A quantitative analysis of changes in the ZG16 gene mRNA was performed by real-time PCR (PCR-RV) on an Applied Biosystems 7500 Fast Real-Time PCR System. The B2M and ASTV genes were selected as control genes.

Последовательности праймеров приведены в таблице 1.The primer sequences are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Праймеры для ПЦР-РВPrimers for PCR-RV ГеныGenes ПраймерыPrimers F 5'-TCGTAGGTCTTCAGGTGCGCTATG-3'F 5'-TCGTAGGTCTTCAGGTGCGCTATG-3 ' ZG16Zg16 R 5'-AAGATCTCCTCCAGGTCTCCGTTG-3'R 5'-AAGATCTCCTCCAGGTCTCCGTTG-3 ' В2МB2M F 5'-TATCCAGCGTACTCCAAAGA-3'F 5'-TATCCAGCGTACTCCAAAGA-3 ' R 5'-GACAAGTCTGAATGCTCCAC-3'R 5'-GACAAGTCTGAATGCTCCAC-3 ' АСТВASTV F 5'-CCTTCCTGGGCATGGAGTC-3'F 5'-CCTTCCTGGGCATGGAGTC-3 ' R 5'-CTTGATCTTCATTGTGCTGGGT-3'R 5'-CTTGATCTTCATTGTGCTGGGT-3 '

Оптимизированная концентрация праймеров для ZG16, АСТВ и В2М- 800 нМ.Optimized primer concentration for ZG16, ASTV and B2M - 800 nM.

Реакции проводили в объеме 25 мкл в стандартных 96-луночных оптических плашках (MicroAmp™ Fast Optical 96-Well Reaction Plate). Реакционная смесь включала в себя интеркалирующий краситель EvaGreen™ (Biotium, Inc. http://biotium.com), праймеры, матрицу (кДНК), пассивный краситель ROX, термостабильную реакционную смесь Riality™ [Манзенюк О.Ю., Малахо С.Г., Пехов В.М., Косорукова И.С., Полтараус А.Б. Характеристика универсальных отечественных наборов реагентов для ПЦР в реальном времени. Молекулярная биология. 2006. 40(2), С.349-356], содержащую Taq полимеразу, дНТФ, MgCl2, ПЦР-буфер. Каждая плашка содержала три отрицательных контроля (образцы без ДНК). Каждый образец был нанесен в трех повторностях. Температурный профиль реакции: 95°С 10 мин; 40 циклов: 95°С 15 с, 60°C 1 мин.Reactions were carried out in a volume of 25 μl in standard 96-well optical dies (MicroAmp ™ Fast Optical 96-Well Reaction Plate). The reaction mixture included EvaGreen ™ intercalating dye (Biotium, Inc. http://biotium.com), primers, template (cDNA), passive dye ROX, Riality ™ thermostable reaction mixture [Manzenyuk O.Yu., Malakho S.G. ., Pekhov V.M., Kosorukova I.S., Poltaraus A.B. Characterization of universal domestic sets of reagents for real-time PCR. Molecular biology. 2006. 40 (2), C.349-356] containing Taq polymerase, dNTP, MgCl 2 , PCR buffer. Each plate contained three negative controls (samples without DNA). Each sample was applied in triplicate. Reaction temperature profile: 95 ° С 10 min; 40 cycles: 95 ° C 15 s, 60 ° C 1 min.

Продукты ПЦР проверяли на специфичность методом кривой плавления и электрофоретическим разделением в 1,8% агарозном геле. Эти фрагменты были секвенированы, их нуклеотидные последовательности совпадали с фрагментами аннотированных последовательностей.PCR products were tested for specificity by melting curve method and electrophoretic separation in a 1.8% agarose gel. These fragments were sequenced, their nucleotide sequences coincided with fragments of annotated sequences.

Относительный количественный анализ проводили с помощью AEGIS software [Dmitriev et al. Engelhardt Institute of Molecular Biology].Relative quantitative analysis was performed using AEGIS software [Dmitriev et al. Engelhardt Institute of Molecular Biology].

Количественная оценка уровня мРНК гена AKR1B10 при раке толстой кишкиQuantification of mRNA AKR1B10 gene in colon cancer

Установлено, что в 84% (64/76) образцов РТК количество мРНК гена ZG16 понижено в 2 и более раз (Р<0,05) по сравнению с нормой, причем в 68% (52/76) образцов эта разница значительно превышает десятикратную (Фиг.3).It was found that in 84% (64/76) of the RTK samples, the amount of ZG16 mRNA was reduced by 2 or more times (P <0.05) compared to the norm, and in 68% (52/76) of the samples this difference significantly exceeded tenfold (Figure 3).

Уровень снижения мРНК для ZG16 в среднем изменяется в 39,3 раза (от 2 до 3175 раз), при этом в 68% случаев (52/76) это снижение превышает 10 раз. Уменьшение содержания мРНК наблюдается уже на начальных стадиях заболевания.The level of mRNA reduction for ZG16 on average changes by 39.3 times (from 2 to 3175 times), while in 68% of cases (52/76) this decrease exceeds 10 times. A decrease in the mRNA content is already observed in the initial stages of the disease.

Результаты количественной оценки представлены в таблице 2.The results of the quantification are presented in table 2.

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011

Таким образом, обнаружена очень высокая частота (84%) и степень понижения мРНК гена ZG16 при РТК (в 68% (52/76) образцов эта разница превышает десятикратную) (Фиг.3). Корреляций между степенью понижения содержания мРНК и возрастом, полом, стадией опухоли, наличием метастазов, не выявлено. Снижение уровня мРНК в опухолевых образцах происходит уже на 1-ой стадии, что свидетельствует об инактивации гена на ранних этапах развития опухоли. Полученные данные количественной оценки уровня мРНК гена ZG16 при РТК указывают на их инактивацию в опухолях кишечника, что свидетельствует о функциональной важности этого гена в процессе канцерогенеза.Thus, a very high frequency (84%) and a degree of decrease in the mRNA of the ZG16 gene at RTK (in 68% (52/76) of samples, this difference exceeds tenfold) were detected (Figure 3). Correlations between the degree of decrease in mRNA content and age, sex, tumor stage, and the presence of metastases were not detected. A decrease in the mRNA level in tumor samples occurs already at the first stage, which indicates the inactivation of the gene in the early stages of tumor development. The obtained data of a quantitative assessment of the mRNA level of the ZG16 gene during PTK indicate their inactivation in intestinal tumors, which indicates the functional importance of this gene in carcinogenesis.

Представленные результаты для гена ZG16 получены впервые.The presented results for the ZG16 gene were obtained for the first time.

Настоящим изобретением также предусмотрено, что определение уровня мРНК гена ZG16 будет полезным при мониторинге эффективности проводимой противораковой терапии, причем анализ способом настоящего изобретения следует проводить до начала и после окончания курса лечения, а также при необходимости по ходу курса лечения. Повышение количества мРНК гена ZG16 по ходу или по завершении курса лечения будет свидетельствовать о восстановлении активности гена ZG16, что может говорить о положительных сдвигах при лечении.The present invention also provides that determining the level of mRNA of the ZG16 gene will be useful in monitoring the effectiveness of ongoing anti-cancer therapy, and analysis by the method of the present invention should be carried out before and after the course of treatment, and also, if necessary, during the course of treatment. An increase in the amount of mRNA of the ZG16 gene during or at the end of the course of treatment will indicate the restoration of the activity of the ZG16 gene, which may indicate positive changes in treatment.

Представленное выше подробное описание изобретения и его конкретных воплощений, приведенных в примерах со ссылкой на чертежи, предназначено исключительно для более полного уяснения сущности заявленного изобретения, но не для его ограничения. Специалисту будет ясно, что могут быть сделаны различные изменения, которые тем не менее будут соответствовать сущности и объему настоящего изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения.The above detailed description of the invention and its specific embodiments given in the examples with reference to the drawings is intended solely to more fully clarify the essence of the claimed invention, but not to limit it. It will be clear to one skilled in the art that various changes may be made, which nevertheless will correspond to the nature and scope of the present invention, which are determined by the appended claims.

Figure 00000012
Figure 00000012

Claims (5)

1. Способ диагностики рака толстой кишки, включающий следующие стадии:
а) получение исходной пары образцов ткани от пациента, где один из образцов получен из предположительно пораженной раком ткани, а второй получен из прилегающей или расположенной на небольшом расстоянии от опухоли гистологически нормальной (условно-нормальной) ткани;
б) выделение и очистка препаратов РНК из исходной пары образцов;
в) синтез одноцепочечной кДНК на матрице РНК с использованием олигонуклеотидных праймеров;
г) нормирование концентрации кДНК по контрольному гену, уровень транскрипции которого постоянен в норме и при раке толстой кишки;
д) проведение количественной или полуколичественной реакции амплификации фрагмента гена ZG16 с использованием кДНК, полученной на стадии в), в качестве матрицы и пары геноспецифичных олигонуклеотидных праймеров с последовательностями SEQ ID NO: 1 и 2;
е) сравнение количества амплифицированного фрагмента ДНК ZG16 для образца, полученного из предположительно пораженной раком ткани, с количеством амплифицированного фрагмента ДНК для образца, полученного из нормальной ткани, где указанные количества амплифицированного фрагмента ДНК отражают уровень мРНК гена ZG16, причем понижение количества мРНК гена ZG16 служит диагностическим признаком рака толстой кишки.
1. A method for the diagnosis of colon cancer, comprising the following stages:
a) obtaining an initial pair of tissue samples from a patient, where one of the samples was obtained from tissue presumably affected by cancer, and the second was obtained from adjacent or located at a small distance from the tumor histologically normal (conditionally normal) tissue;
b) isolation and purification of RNA preparations from the initial pair of samples;
c) synthesis of single-stranded cDNA on an RNA template using oligonucleotide primers;
d) normalization of the cDNA concentration according to the control gene, the transcription level of which is constant in normal and with colon cancer;
e) conducting a quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the ZG16 gene fragment using the cDNA obtained in step c) as a matrix and a pair of gene-specific oligonucleotide primers with the sequences SEQ ID NO: 1 and 2;
f) comparing the amount of amplified ZG16 DNA fragment for a sample obtained from a tissue presumably affected by cancer with the amount of amplified DNA fragment for a sample obtained from normal tissue, where the indicated amounts of amplified DNA fragment reflect the level of ZG16 mRNA, and a decrease in the amount of ZG16 mRNA serves a diagnostic sign of colon cancer.
2. Способ по п.1, в котором на стадии в) олигонуклеотидные праймеры, используемые для синтеза одноцепочечной кДНК, выбирают из числа олиго(dT)-содержащих праймеров, случайных гексамеров или их комбинации, а также геноспецифичных праймеров.2. The method according to claim 1, wherein in step c) the oligonucleotide primers used for the synthesis of single-stranded cDNA are selected from oligo (dT) -containing primers, random hexamers or a combination thereof, as well as gene-specific primers. 3. Способ по п.1, в котором на стадии д) количественная или полуколичественная реакция амплификации фрагмента гена ZG16 представляет собой ПЦР в реальном времени или стандартную ОТ-ПЦР.3. The method according to claim 1, wherein in step e), the quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the ZG16 gene fragment is real-time PCR or standard RT-PCR. 4. Способ по п.1, в котором на стадии г) в качестве контрольного гена используют ген АСТВ, кодирующий глобулярный белок бета-актин или ген В2М, кодирующий низкомолекулярный белок поверхностных антигенов клеточных ядер, бета-2-микроглобулин.4. The method according to claim 1, in which, in step d), the ASTV gene encoding the globular beta-actin protein or the B2M gene encoding the low molecular weight protein of cell surface surface antigens, beta-2-microglobulin is used as a control gene. 5. Набор для диагностики рака толстой кишки по п.1, включающий праймеры для осуществления полимеразной цепной реакции для определения уровня мРНК гена ZG16, имеющих последовательности SEQ ID NO: 1 и 2. 5. The kit for the diagnosis of colon cancer according to claim 1, including primers for the implementation of the polymerase chain reaction for determining the level of mRNA of the ZG16 gene having the sequences of SEQ ID NO: 1 and 2.
RU2009128577/14A 2009-07-24 2009-07-24 DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION RU2395234C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128577/14A RU2395234C1 (en) 2009-07-24 2009-07-24 DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128577/14A RU2395234C1 (en) 2009-07-24 2009-07-24 DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2395234C1 true RU2395234C1 (en) 2010-07-27

Family

ID=42697933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009128577/14A RU2395234C1 (en) 2009-07-24 2009-07-24 DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2395234C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10392666B2 (en) 2012-09-20 2019-08-27 The Chinese University Of Hong Kong Non-invasive determination of methylome of tumor from plasma
US10706957B2 (en) 2012-09-20 2020-07-07 The Chinese University Of Hong Kong Non-invasive determination of methylome of tumor from plasma

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEDRO M.S. ALVES, NICOLE LEYY et al. Identification of tumor-associated antigens by large-scale analysis of genes expressed in human colorectal cancer. Cancer Immunity, 27 June 2008, Vol.8, p.11. *
ЯИЦКИЙ Н.А. и др. Новые возможности молекулярных исследований в диагностике рака толстой кишки. VII Российская онкологическая конференция 27 ноября 2003, Санкт-Петербург, [он-лайн] найдено 14.01.2010, найдено в Интернет http://www.mosmedclinic.ru/conf_library/2003/17/959. ZHOU Y.B., CAO J.B. et al. hZG16, a novel human secreted protein expressed in liver, was down-regulated in hepatocellular carcinoma. Biochem Biophys Res Comm 2007; 355: 679-686. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10392666B2 (en) 2012-09-20 2019-08-27 The Chinese University Of Hong Kong Non-invasive determination of methylome of tumor from plasma
US10706957B2 (en) 2012-09-20 2020-07-07 The Chinese University Of Hong Kong Non-invasive determination of methylome of tumor from plasma
US11274347B2 (en) 2012-09-20 2022-03-15 The Chinese University Of Hong Kong Non-invasive determination of type of cancer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4568716B2 (en) Use of intron RNA to measure gene expression
Amatschek et al. Tissue-wide expression profiling using cDNA subtraction and microarrays to identify tumor-specific genes
TWI316963B (en) Method for detection of htr and htert telomerase-associated rna in plasma or serum
JP2012005500A (en) Identification of marker in esophageal cancer, colon cancer, head and neck cancer, and melanoma
JP2006518602A5 (en)
US20100216131A1 (en) Gene expression profiling of esophageal carcinomas
Miyamae et al. Mutation detection of epidermal growth factor receptor and KRAS genes using the smart amplification process version 2 from formalin-fixed, paraffin-embedded lung cancer tissue
Cheung et al. The potential of circulating cell free RNA as a biomarker in cancer
WO2010118559A1 (en) A method for screening cancer
JP2002535014A (en) Nucleic acid sequences for detecting genetic markers for cancer in biological samples
WO2022135552A1 (en) Colorectal cancer molecular typing and survival risk factor gene cluster, diagnostic product, and application
JP2019522478A (en) Compositions and methods for diagnosis of lung cancer using gene expression profiles
WO2009157204A1 (en) Diagnosis/therapeutic strategy for gynecological cancer by utilizing micro-rna as biomarker
EP1294941B1 (en) Method for in vitro diagnosis of prostatic cancer and kit therefor
CA2905778A1 (en) Bladder cancer detection and monitoring
RU2324186C1 (en) Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma
RU2395234C1 (en) DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION
RU2351936C1 (en) Method of diagnosing non-small cell lung cancer and set for realising it
US11535897B2 (en) Composite epigenetic biomarkers for accurate screening, diagnosis and prognosis of colorectal cancer
KR102052398B1 (en) Biomarkers for diagnosis of prostate cancer and uses thereof
RU2374647C1 (en) Diagnostic technique for colon cancer and kit for implementing thereof
RU2327162C1 (en) Method of epidermoid lung cancer diagnostics and related set
RU2393472C1 (en) Diagnostic technique for clear cell renal adenocarcinoma and set for implementation thereof
EA010571B1 (en) Method for diagnosis of non-small cell carcinoma of lung and a kit therefor
KR20210101179A (en) Gender-specific markers for diagnosing prognosis and determining treatment strategies of patient of clear cell renal cell carcinoma

Legal Events

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

Effective date: 20130725

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170725