CN106701954A - 一种用于检测肝癌的引物组及检测方法 - Google Patents

一种用于检测肝癌的引物组及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于检测肝癌的引物组及其检测方法，本发明的引物包括SEQ ID No.1‑‑SEQ ID No.34，可对AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF‑II、EpCAM、hTERT等17个基因进行联合检测。通过PCR或荧光定量PCR的方法，可在短时间内灵敏检测出靶基因的表达及表达水平；采用优化的PCR条件，通过增加扩增反应的循环数，使观察结果更显著，进一步提高方法适用性；扩增产物具有特异性，确保PCR和荧光定量PCR检测高准确度和灵敏度。实施本发明中用于肝癌检测的引物组，通过检测病人样本中靶基因的表达，可以简单、方便且准确地诊断肝癌。

Description

一种用于检测肝癌的引物组及检测方法
技术领域
本发明涉及肿瘤基因领域，具体涉及一种用于检测肝癌的引物组及检测方法。
背景技术
肝癌是世界上第五大最常见的恶性肿瘤，肝细胞癌是肝脏恶性肿瘤中最重要的病理类型，也在肿瘤相关的死亡原因中排名第三，从发现症状到死亡，患者生存时间不超过1年。肝癌的高病死率主要有两个原因，其一是肝癌只有发展到较晚阶段时才会出现临床症状，其二是晚期肝癌缺乏有效的治疗手段。因此，在大部分情况下，肝癌确诊时已经错过了最佳治疗时间。
肝癌主要发生于亚洲等地区的发展中国家，具有较典型的地理区域分布特点。近几十年中，在美国和欧洲的发达国家中，肝癌的发病率也有很大的提高。据估计，在未来的20年中，肝癌的发病率和病死率将再增加1倍。到目前为止，尽管多种对于肿瘤的治疗措施可用于降低肿瘤相关的病死率，但是在包括英国和美国等很多发达国家中，肝癌的病死率仍然没有显著的降低。为了克服这个巨大的挑战，当前医学研究的焦点集中于怎样对肝癌进行早期诊断，以便于肝癌的及时治疗.
目前肝癌的诊断方法包括影像学检查，细胞病理学和组织病理学诊断。影像学检查包括CT扫描、核磁共振检查等，但是其效率较低并且检测准确度不高。通常的细胞和组织病理学检测包括细胞活检，需要通过外科手术或者穿刺的方法从患者上获取肿瘤组织的检材。不但不方便，而且会对患者造成人体伤害。近来，循环肿瘤细胞(Circulating TumorCells，CTCs)检测的出现给患者的检测带来了新的希望。CTCs是从肿瘤病灶脱离并移位至血液中的肿瘤细胞，是恶性肿瘤患者术后复发和远处转移的重要原因，也是导致肿瘤患者死亡的重要因素。与其他组织学标本如骨髓等相比，外周血标本容易获取，且对患者创伤小，是临床上常规检测较为理想的标本来源。CTCs检测有助于肿瘤的早期诊断、判断患者预后、评估抗肿瘤药物的疗效及制定个体化治疗方案。与传统的诊断方法相比，CTCs检测可更加敏感地发现疾病的变化，且对患者没有副作用。
CTC的检测通常通过抽取一定体积的血液进行。检测分为两类，包括不捕获(富集)直接检测和先捕获(富集)后检测，其中后者为主流的检测方法。先捕获(富集)后检测的方法也分为两类，即正选和负选。正选主要是通过CTC表面标志物或细胞的物理性质(大小、密度)进行捕获；前者是基于免疫磁球技术和微流控芯片技术，后者是基于过滤、离心的原理。负选则是通过白细胞表面标志物间接捕获CTC。然而基于先捕获(富集)后检测的方法有着明显的缺陷。它严重依赖于肿瘤细胞表面标记物的表达，因此无法捕获未表达表面肿瘤标记物的CTC细胞。
采用RT-PCR的方法检测CTC细胞的特异性基因是CTC细胞检测的另外一种方式。首先抽取一定体积的血液，通过密度梯度离心的方式富集CTCs，然后通过RT-PCR的方式检测特定基因的mRNA，以此判断CTCs是否存在，并通过检测CT值的变化给CTCs定量。这种方法检测CTCs费用低，敏感度高，而且容易自动化。
目前RT-PCR方法检测肝癌的CTCs检测的标准还没有建立。我们通过检测肝癌患者的CTCs特征基因，确定肝癌CTCs的检测方法和检测标准。这些检测方法和标准的建立有助于肿瘤患者的早期诊断、判断患者预后、评估抗肿瘤药物(包括NK和CAR-T免疫治疗)的疗效及制定个体化治疗方案。
针对上述问题，本发明开发一种高灵敏的多基因联合检测的试剂盒，通过联合检测AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF-II、EpCAM、hTERT、MAGE1、MAGE3、CD90、CD133
、CK19、CD10、ASGPR、CPS1、HER2、Folate Receptor 17个基因实现肿瘤的早期筛查或诊断。本发明设计运用靶向特异性引物组，大幅度提高检测的灵敏度。该检测方法的检出率可达到98％，同时具备了灵敏度高，特异性好，快速准确等优点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于检测肝癌的引物组及检测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于检测肝癌的引物组，包含：
本发明的引物组可通过以下两种方法实现肝癌的检测。
方法1：PCR方法。
(1)将权利要求1所述的17对引物分别加入到单个PCR反应管中，并均加入核酸提取物、反转录酶、RNA酶抑制剂、DNA聚合酶、dNTP；其中，PCR反应的每个循环的条件为94摄氏度、30s；55摄氏度、30s；72摄氏度、10s；
(2)进行反转录和PCR反应，用琼脂糖凝胶电泳法进行检测。
方法2：荧光定量PCR方法
(1)将权利要求1所述的17对引物分别加入到单个PCR反应管中，并均加入核酸提取物、反转录酶、RNA酶抑制剂、DNA聚合酶、dNTP；分别加入2×ChamQ SYBR qPCR MasterMix，其中，PCR反应的每个循环的条件为95摄氏度、10s和60摄氏度、30s；40个循环；每管设立三个复孔；
(2)进行反转录和PCR反应，并实时检测荧光；
(3)根据荧光检测结果计算出的Ct值，判断是否有标志物靶基因表达于样品中。
本发明的有益效果在于：本发明通过设计特异性PCR引物，开发出用于肝癌早期检测的多基因联合检测方法。此方法：(1)建立的PCR体系可对AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF-II、EpCAM、hTERT、MAGE1、MAGE3、CD90、CD133、CK19、CD10、ASGPR、CPS1、HER2、folatereceptor基因进行联合检测；(2)通过同时对多个基因进行检测肝癌检出率可达到98％；(3)灵敏度高，低至1-5拷贝的基因表达水平均可检出；(4)特异性强，正常人或非肝癌病人样本不会产生非特异性信号；(5)检测速度快，操作简单，费用低廉。
附图说明
图1为实施例中健康人外周血样本检测阴性PCR图。
图2为实施例中非肝癌患者外周血样本检测阴性PCR图。
图3为实施例中非肝癌患者癌组织样本检测阴性PCR图。
图4为实施例中肝癌患者外周血检测阳性PCR图。
图5为实施例中肝癌患者肝癌组织检测阳性PCR图。
图中，M.100bp marker；1.AFP、2.GPC3、3.AFU、4.GOLPH2、5.IGF-II、6.EpCAM、7.hTERT、8.MAGE1、9.MAGE3、10.CD90、11.CD133、12.CK19、13.CD10、14.ASGPR、15.CPS1、16.HER2、17.Folate Receptor。
具体实施方式
本发明针对目前肿瘤中主要的驱动性突变基因，联合检测AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF-II、EpCAM、hTERT、MAGE1、MAGE3、CD90、CD133、CK19、CD10、ASGPR、CPS1、HER2、FolateReceptor17个基因实现肝癌的早期筛查或诊断。针对目前检测方法灵敏度低，检测过程复杂繁琐，检测所需时间长，无法满足临床检测的实际需求。针对上述问题，设计出用于检测上述17个基因的一整套特异性引物组。
根据上述17个基因的参考序列设计特异性扩增引物，其PCR产物长度最优是在180-200b之间，退火温度不高于60度，GC含量在40-60％之间，符合一般引物设计软件的要求。通过采用实时荧光PCR反应检测体系，实现多个基因联合的高灵敏检测，其检测方法如下所述。
本发明结合附图和实施例作进一步的说明。如未特别指明之处，可根据本领域技术人员所熟悉的《分子可隆实验指南》第三版(Cold Spring Harbor laboratory Press)、《细胞实验指南》(科学出版社，北京，中国，2001年)、《RNA实验技术手册》(科学出版社，北京，中国，2004年)、《免疫检测技术》(科学出版社，北京，中国，1991)等实验手册以及本文所引用的参考文献中所列方法来实施。其中，所用的(带标记的)探针、引物可以委托上海生工生物工程技术服务有限公司合成。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:基因选择
多项研究表明，单基因筛查敏感度约为10-30％，大部分用于肿瘤早期筛查的单个基因检测，其检测敏感度或特异度偏低，不能满足临床需要。采用多基因联合检测可以有效解决敏感度低的问题，提高肿瘤早期筛查和诊断的准确度。Abeer,Bahnassy,Abdel-Rahman等人(Abeer,Bahnassy,Abdel-Rahman,et al.Circulating tumor and cancer stemcells in hepatitis C virusassociated liver disease[J].World Journal ofGastroenterology,2014,20(48):18240-18248.)同时检测AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF-II、EpCAM、hTERT、MAGE1、MAGE3、CD90基因，结果表明联合检测三个基因用于肝癌早期诊断的敏感度为66％。为了提高早期肿瘤的检出率，提高肿瘤患者的治愈率，改善病人预后，我们对肝癌组织和正常组织的差异表达基因进行了筛选。我们通过大量比对实验发现AFP、GPC3、AFU、GOLPH2、IGF-II、EpCAM、hTERT、MAGE1、MAGE3、CD90、CD133、CK19、CD10、ASGPR、CPS1、HER2、Folate Receptor组成的基因组对肝癌具有较高的检出率，达到98％，相对于现有的检测技术，产生了意想不到的技术效果，具有显著的进步。
实施例2：引物筛选
(1)设计引物a1～a3、b1～b3、c1～c3、d1～d3、e1～e3、f1～f3、g1～g3、h1～h3、i1～i3、j1～j3、k1～k3、l1～l3、m1～m3、n1～n3、o1～o3、p1～p3、q1～q3，具体为：利用生物信息学软件对靶基因A-Q序列进行分析，利用序列分析软件设计特异性引物组，利用NCBI引物搜索软件检测各配对引物在人基因组中的特异性，分别设计出3对特异性扩增引物a1～a3、b1～b3、c1～c3、d1～d3、e1～e3、f1～f3、g1～g3、h1～h3、i1～i3、j1～j3、k1～k3、l1～l3、m1～m3、n1～n3、o1～o3、p1～p3、q1～q3；
表1：PCR检测引物
(2)外周血样品的处理
本实施例的实验材料是收集某医院收治并经病理证实的肝癌患者外周血，清晨7点，空腹，经肘静脉采集新鲜血液，存放于抗凝管中，摇匀，常温下保存≤4小时。
1.将抗凝管中的全血样本加入等体积PBS(pH7.0)，于室温3000rpm离心5min，去除上层血浆；
2.加入等体积氯化铵红细胞裂解液(可购自碧云天)，于室温20rpm离心8min混匀后，以3000rpm室温离心5min，弃去上清；
3.将下层血细胞和生理盐水按照体积比1:2～2:1混合后，加入Ficoll分离液，混合液与Ficoll分离液的体积比为1:2～2:1，离心力为700g，离心20～40min；
4.吸弃上清，取细胞沉淀，洗涤，即得到PBMC；
5.取PBMC用于核酸提取，多余的PBMC用RNA保护剂重悬，保存于-20度。
(3)核酸的提取
1.取不多于5×105的PBMC，加入250μL Buffer RLT Plus，吹打混匀；
2.将裂解液转移至gDNA清除离心型柱中，8000×g(10,000rpm)离心30s。收集流穿液，弃离心柱；
3.加入1倍体积的70％乙醇(350μL)至流穿液中，吹打混匀；
4.将样品转移至RNeasyMinElute离心柱，盖紧盖子，8000×g(10,000rpm)离心15s，弃流穿液；
5.在RNeasyMinElute离心柱中加入700μLBuffer RW1，盖紧盖子，8000×g(10,000rpm)离心15s，弃流穿液；
6.在RNeasyMinElute离心柱中加入500μLBuffer RPE，盖紧盖子，8000×g(10,000rpm)离心15s，弃流穿液；
7.将RNeasyMinElute离心柱置于新的2mL收集管中，打开盖子，全速离心5min，使乙醇挥发；
8.将RNeasyMinElute离心柱置于新的1.5mL收集管中，加入20μLRNase-free H2O，盖紧盖子，全速离心1min洗脱RNA。
(4)模板cDNA的获得
1.准确测得样品RNA浓度；
2.严格按照cDNA反转录试剂盒说明书在冰上制备反转录体系；
成分 体积
5×Mix 8μL
RNA 500ng
RNase-free H2O 至40μL
轻柔混匀以上反应体系，并利用离心机短暂离心，55度20min，85度2min，获得模板cDNA；
(5)普通PCR扩增
用Taq DNA聚合酶配置反应体系，，用引物为a-q和人内参基因(B2M)进行PCR扩增各样品，产物1％凝胶检测；
扩增体系
成分 体积
2×Mix 10μL
cDNA 2μL
引物-F 0.8μL
引物-R 0.8μL
RNase-free H2O 6.4μL
PCR反应条件是95℃预变性3分钟，1个循环；95℃变性20秒，55℃退火20秒，72℃延伸10秒，35个循环；72℃延伸7分钟。
(6)荧光实时定量PCR扩增
根据设计的特异引组a-q，通过荧光定量PCR进行扩增，体系如下：
95℃预变性20s，1个循环；95℃10s，60℃30s，40个循环；每管设立三个复孔；
根据步骤5和6的PCR结果，筛选出以下引物组，作为本发明用于检测肝癌的引物组。
实施例3：效果验证
根据实施例2的筛选结果，采用下表所述的引物组对100个肿瘤样本进行检测。
其中，EGFR的正向引物为GACTTCCAGAACCACCTGGG，反向引物为TGCAGCACACTGGTTGTGGC，CEA的正向引物为ACAGTCACGACGATCACAGT，反向引物为CAGCTGCAGCCTGGGACTGA，MUC1的正向引物为GCCTCTCGATATAACCTGAC，反向引物为TCGGCGGCACTGACAGACAG。
1～8号引物组的检出率如上表所示，从表中可以看出，引物组中，随着引物数量的增加，在一定程度上可以提高其检出率。进一步地，通过比较5～8号引物组可以发现，引物组内的组合对于检出率的高低有重要影响。同时在相同的检测基因数量情况下，5号引物组的检出率高于6～8号引物组。因此，我们优选5号引物组的基因组合用于肝癌的检测。
进一步通过研究发现，5号引物组中，AFP可以在大约80％的肝癌患者血清中升高，在生殖细胞肿瘤出现AFP阳性率为50％。在其它肠胃管肿瘤如胰腺癌或肺癌及肝硬化等患者亦可出现不同程度的升高。EPCAM是一种由GA-733-2基因编码的分子量为40kDa的跨膜糖蛋白，作为嗜同种的钙非依赖性的上皮细胞间粘附分子在上皮癌变过程中发挥着作用。GPC3基因定位于人染色体X26.10，它参与了生长、发育以及细胞对生长因子的反应等生命过程。人端粒酶(human telomerase)是一种核糖核酸酶，由模板RNA(hTR)、端粒酶相关蛋白(hTEP1)和人端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)构成。端粒酶的激活是细胞永生化过程中的重要事件之一，和肿瘤的***密切，因而端粒酶的激活机制研究日益受到重视。由上可知，本发明并不是将17对引物进行简单叠加组合，17对引物相铺相成，在功能上彼此支持，使得检出率得到大幅度提升，取得了意想不到的技术效果。综上所述，本发明中选择的基因涉及肿瘤的代谢、增殖、侵袭等方面，可较为全面的检测出肝癌的细胞生物学特征。
实施例4：特异性分析
根据实施例2的筛选结果，采用下表所述的引物组对正常人外周血样本(图1)、非肝癌病人的外周血(图2)和肿瘤组织样本(图3)、肝癌病人的外周血(图4)和组织样本(图5)进行检测。图中1-17基因分别为：1.B2M；2.AFP、3.GPC3、4.AFU、5.GOLPH2、6.IGF-II、7.EpCAM、8.hTERT、9.MAGE1、10.MAGE3、11.CD90、12.CD133、13.CK19、14.CD10、15.ASGPR、16.CPS1、17.HER2、18.Folate Receptor。检测结果如图1-5所示，从图中可见所述的引物组在正常人外周血(图1)、非肝癌病人的外周血(图2)和肿瘤组织样本(图3)中均未或较弱检测到基因的表达，而在肝癌病人的外周血(图4)和组织样本(图5)中可检测到多个基因的强表达，分别是14/18和16/18，说明本发明中所述引物组具有高度的特异性。

Claims (3)

1.一种用于检测肝癌的引物组，其特征在于，所述引物组可以包含a～q 17对引物，所述引物a的正向引物如SEQ ID No.1所示，引物a的反向引物如SEQ ID No.2所示，引物b的正向引物如SEQ ID No.3所示，引物b的反向引物如SEQ ID No.4所示，引物c的正向引物如SEQID No.5所示，引物c的反向引物如SEQ ID No.6所示，引物d的正向引物如SEQ ID No.7所示，引物d的反向引物如SEQ ID No.8所示，引物e的正向引物如SEQ ID No.9所示，引物e的反向引物如SEQ ID No.10所示，引物f的正向引物如SEQ ID No.11所示，引物f的反向引物如SEQ ID No.12所示，引物g的正向引物如SEQ ID No.13所示，引物g的反向引物如SEQ IDNo.14所示，引物h的正向引物如SEQ ID No.15所示，引物h的反向引物如SEQ ID No.16所示，引物i的正向引物如SEQ ID No.17所示，引物i的反向引物如SEQ ID No.18所示，引物，j的正向引物如SEQ ID No.19所示，引物j的反向引物如SEQ ID No.20所示，所示引物k的正向引物如SEQ ID No.21所示，引物k的反向引物如SEQ ID No.22所示，所示引物l的正向引物如SEQ ID No.23所示，引物l的反向引物如SEQ ID No.24所示，所示引物m的正向引物如SEQ ID No.25所示，引物m的反向引物如SEQ ID No.26所示，所示引物n的正向引物如SEQID No.27所示，引物n的反向引物如SEQ ID No.28所示，所示引物o的正向引物如SEQ IDNo.29所示，引物o的反向引物如SEQ ID No.30所示，所示引物p的正向引物如SEQ ID No.31所示，引物p的反向引物如SEQ ID No.32所示，所示引物q的正向引物如SEQ ID No.33所示，引物q的反向引物如SEQ ID No.34所示。
2.一种用于检测肝癌的PCR检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将权利要求1所述的17对引物分别加入到单个PCR反应管中，并均加入核酸提取物、反转录酶、RNA酶抑制剂、DNA聚合酶、dNTP；其中，PCR反应的每个循环的条件为94摄氏度、30s；55摄氏度、30s；72摄氏度、10s；
(2)进行反转录和PCR反应，用琼脂糖凝胶电泳法进行检测。
3.一种用于检测肝癌的荧光定量PCR检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将权利要求1所述的17对引物分别加入到单个PCR反应管中，并均加入核酸提取物、反转录酶、RNA酶抑制剂、DNA聚合酶、dNTP；分别加入2×ChamQ SYBR qPCR Master Mix，其中，PCR反应的每个循环的条件为95摄氏度、10s和60摄氏度、30s；40个循环；每管设立三个复孔；
(2)进行反转录和PCR反应，并实时检测荧光；
(3)根据荧光检测结果计算出的Ct值，判断是否有标志物靶基因表达于样品中。
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