CN118086512A - 通过数字pcr方法检测alk融合基因的方法及其试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过数字PCR方法检测ALK融合基因的方法及其试剂盒,本发明方法包括确定TKD/IC阈值、NO/IC阈值和TKD/NO阈值,计算待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO,从而确定待测样本中ALK基因是否是ALK融合基因。本发明方法一方面克服了仅使用TKD/IC检测参数可能会误将ALK基因扩增造成的ALK RNA表达量升高误判为假阳性的情况;另一方面也解决了仅使用TKD/NO检测参数时,由于NO表达为0时无法判读的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数字PCR检测领域,特别涉及确定融合基因数字PCR检测参数的方法。
背景技术
目前,ALK融合在多种癌症中被广泛认识,并成为了个体化治疗的重要靶点。传统的检测方法,如免疫组化(IHC)、荧光原位杂交(FISH)、定量聚合酶链式反应(qPCR)等检测ALK融合基因,虽然具有一定的优势,但仍存在漏检以及灵敏度不够等问题。
已有文献报道方法(Liu Y等, Thoracic Cancer, 2020),通过数字PCR检测ALK基因3端及5端表达不平衡,进行ALK融合基因的检测,但在该方法中,仅使用3端/内参基因(IC)作为检测参数,由于ALK基因会发生基因扩增,据报道,在肺癌患者中存在约10%的ALK基因扩增,部分ALK基因扩增会造成ALK RNA表达量升高,此时通过ALK 3端/内参基因(IC)作为检测参数可能存在将样本判读为假阳性的风险。因此,寻求一种更为快速、准确、可靠的检测方法具有重要意义。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种联合使用TKD/IC、NO/IC及TKD/NO作为检测参数的方法(其中TKD代表酪氨酸激酶区,NO代表非酪氨酸激酶区,IC代表内参基因),以克服上述假阳性判读风险,准确检测ALK融合基因。
在一种实施方式中,通过数字PCR方法检测ALK融合基因的方法,所述方法包括:
步骤1:通过收集满足统计分析要求数量的ALK融合基因阴性和阳性的组织样本,检测每个阴性和阳性的组织样本的TKD区、NO区的RNA表达量,计算TKD区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值TKD/IC、NO区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值NO/IC和TKD区的RNA表达量/NO的RNA表达量的比值TKD/NO;并分别确定TKD/IC阈值、NO/IC阈值和TKD/NO阈值,所述内参基因的RNA拷贝数与ALK融合阳性的TKD区的RNA拷贝数比值为0.01倍到100倍;
步骤2,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因TKD区的RNA拷贝数,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因NO区的RNA拷贝数,和通过数字PCR方法检测内参基因的RNA拷贝数,计算待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO;
步骤3:根据步骤1确定的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO的阈值和步骤2确定的待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO,确定待测样本中ALK基因是否是ALK融合基因。
在一种实施方式中,当待测样本的TKD/IC小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阴性样本;当待测样本的TKD/IC不小于其阈值且NO/IC小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阳性样本;当待测样本的ALK TKD/IC不小于其阈值,NO/IC不小于其阈值,且TKD/NO不小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阳性样本;当待测样本的ALKTKD/IC不小于其阈值, NO/IC不小于其阈值,且TKD/NO小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阴性样本。
在一种实施方式中,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定TKD/IC的阈值;或者利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线法确定TKD/IC的阈值。
在一种实施方式中,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定NO/IC的阈值。
在一种实施方式中,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定TKD/NO的阈值;或者利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线法确定TKD/NO的阈值。
在一种实施方式中,所述内参基因选择ABL1基因、GUSB基因、TFRC基因或TBP基因。
在一种实施方式中,提供在上述方法中应用的数字PCR试剂盒。
在一种实施方式中,所述试剂盒包括数字PCR方法检测ALK基因TKD区的RNA拷贝数引物和探针,通过数字PCR方法检测ALK基因NO区的RNA拷贝数引物和探针,和通过数字PCR方法检测内参基因的RNA拷贝数引物和探针。
在一种实施方式在,所述试剂盒包括以下引物和探针:
。
在本发明的ALK融合基因判读过程中,我们首先使用TKD/IC检测参数。当该参数低于其阈值时,样本被判定为ALK融合阴性,表明TKD RNA表达量较低,没有发生ALK融合。而当TKD/IC不小于其阈值时,表明TKD RNA表达量升高。然而,考虑到ALK基因扩增也会导致RNA表达量整体升高,本发明进一步考虑NO/IC。如果NO/IC低于其阈值,则样本被判定为ALK融合阳性,说明TKD RNA表达量高,而NO表达量较低,是由于ALK融合导致的TKD表达量升高。但如果NO/IC不小于其阈值,则表明TKD和NO的表达量均升高,这可能是由于基因扩增引起的。在这种情况下,本发明进一步使用TKD/NO进行判读。如果TKD/NO不小于其阈值,则样本被判定为ALK融合阳性;反之,则被判定为ALK融合阴性。
本方法检测准确,一方面克服了仅使用TKD/IC检测参数可能会误将ALK基因扩增造成的ALK RNA表达量升高误判为假阳性的情况;另一方面也解决了仅使用TKD/NO检测参数时,由于NO表达为0时无法判读的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合实施例对本发明作进一步说明,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都应当属于本申请保护的范围。
实施例一 ALK融合基因的检测
步骤1:通过收集满足统计分析要求数量的ALK融合基因阴性和阳性的组织样本,检测每个阴性和阳性的组织样本的TKD区、NO区的RNA表达量,计算TKD区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值TKD/IC、NO区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值NO/IC和TKD区的RNA表达量/NO的RNA表达量的比值TKD/NO;并分别确定TKD/IC阈值、NO/IC阈值和TKD/NO阈值,所述内参基因的RNA拷贝数与ALK融合阳性的TKD区的RNA拷贝数比值为0.01倍到100倍。
(1) 检测区域选择和引物探针的设计
收集满足统计分析要求数量的该融合基因阴性和阳性的组织样本时,每种样本数量通常不低于10例,优选每种样本数量通常不低于20例, 优选每种样本数量通常不低于30例。设计针对ALK基因的不同区域的检测引物和探针,其中TKD区(酪氨酸激酶区)包括外显子20-29,选择其中外显子22-23作为TKD区的检测区域; NO区(除TKD区外的区域)包括外显子1-19,选择其中外显子17-18作为称为NO区的检测区域。
根据ALK融合阳性样本的TKD区RNA表达量选择合适的内参基因,使其与融合阳性的TKD的相对表达水平在一定范围,二者比值为0.01倍到100倍,以提供可靠的检测结果。内参基因的检测区域应选择跨越内含子的至少两个相邻外显子以排除对DNA的扩增。候选的内参基因包括ABL1、GUSB、TFRC、TBP等,本实施例中使用ABL1作为内参,引物探针序列如下表所示。
表1. 本发明使用的引物探针序列
(2)RNA提取、检测体系配制和数字PCR反应
使用商品化提取试剂提取肺癌组织RNA(ALK拷贝数通过FISH确定),对提取的RNA进行定量,然后配制如下表2体系进行RT-dPCR检测。
表2. 检测体系的配制
。
使用新羿制造科技(北京)有限公司的数字PCR分析***进行微液滴生成、RT-PCR扩增和微液滴检测,RT-PCR程序如下所示,具体操作步骤可参见相关说明书。
经过检测,得到的结果如下表3所示。结果显示,在ALK无扩增时(拷贝数为2),ALK融合阴性样本的TKD和NO相对表达量(TKD/IC及NO/IC)都较低,而ALK阳性样本的TKD相对表达量显著增高。在ALK基因扩增(拷贝数大于等于3)时,则ALK融合阴性样本中,TKD和NO的相对表达量TKD/IC和NO/IC也较高,但ALK阳性样本的TKD/IC显著增高。 已知ALK扩增情况和ALK融合阴阳性的组织样本检测结果参见表3和表4。
表3
表4
我们分步确定TKD/IC、NO/IC及TKD/NO的阈值:
(1)在ALK无扩增(拷贝数n=2)条件下,我们根据ALK融合阴性样本的结果计算了TKD/IC的阈值,根据95%置信区间上限为2.61%。同时,我们利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线(ROC曲线)法,使用统计软件Graphpad Prism 8.0.2计算得到的TKD/IC阈值为5.39%。为确保较高的特异性,我们选择了5.39%作为TKD/IC的阈值。随着检测样本量的增加,可以微调该阈值,以进一步提高检测方法的灵敏度和特异性。
(2)同样,在ALK无扩增(拷贝数n=2)条件下,我们同样采用了阴性样本检测参数的95%置信区间上限计算NO/IC检测参数的阈值为0.48%。
(3)然后,在ALK有基因扩增(拷贝数n≥3)情况下,对于TKD/NO指标,我们同样采用了阴性样本检测参数的95%置信区间上限,计算得到阈值为402%。同时,我们利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线(ROC曲线)法,使用统计软件Graphpad Prism 8.0.2计算得到的TKD/NO阈值为492%。我们在本实施例中选择492%。
步骤2,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因TKD区的RNA拷贝数,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因NO区的RNA拷贝数,和通过数字PCR方法检测内参基因的RNA拷贝数,计算待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO;
如步骤1中,设计针对ALK基因的不同区域的检测引物和探针,其中TKD区(酪氨酸激酶区)包括外显子20-29,选择其中外显子22-23作为TKD区的检测区域; NO区(除TKD区外的区域)包括外显子1-19,选择其中外显子17-18作为称为NO区的检测区域。
样本检测结果如表5。对样本检测了TKD、NO和内参基因的RNA表达量,结果表明,其中样本的TKD表达量有高有低,而NO拷贝数基本都较低,在200拷贝以下,个别样本的NO表达量为0,例如样本69,IC拷贝数在10000左右。
表5 样本检测结果
计算上述表5中样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO检测参数的值,结果如下表6。
表6 检测参数计算结果
建立如下表7肺癌组织样本ALK融合判读标准,在肺癌组织样本中,当ALK TKD/IC小于5.39%时,判定为融合阴性样本。当ALK TKD/IC不小于5.39%且NO/IC小于0.48%时,判定为融合阳性样本;当ALK TKD/IC不小于5.39%且NO/IC不小于0.48%,且TKD/NO不小于492%时,判定为融合阳性样本,当ALK TKD/IC不小于5.39%且NO/IC不小于0.48%,且TKD/NO小于492%时,判定为融合阴性样本。由于本实施例建立的方法充分考虑了ALK拷贝数正常和异常情况下的判断规则,因此,使用以上判读标准进行ALK融合检测时,不需要确定样本的ALK拷贝数状态。结果如表8所示。判读结果与理论结果完全一致,说明本发明的方法检测结果准确。
表7. ALK融合判读标准
表8. 样本判读结果
。
实施例2 临床样本检测
根据本发明的方法和提供的试剂盒,对18例临床肺癌FFPE样本进行检测,检测结果如下表9所示,根据上表5的判读标准,我们的检测结果与理论结果完全一致。但如果使用文章中方法(Liu Y等, Thoracic Cancer, 2020),仅使用3端/内参基因(IC)作为检测参数,则其中有2例样本被判读为假阳性。因此,仅使用TKD/IC作为检测参数,会出现假阳性风险。因此,本发明方法检测结果更准确,可以避免假阳性风险。
表9.临床样本检测结果
应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质,因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的,而不是意欲限制本发明的范围,本发明的范围仅受限于所附的权利要求。
本领域的技术人员还将认识到,或者能够确认使用不超过常规实验,在本文中所述的本发明的具体的实施方案的许多等价物。这些等价物也包含在所附的权利要求中。
Claims (9)
1.通过数字PCR方法检测ALK融合基因的方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤1:通过收集满足统计分析要求数量的ALK融合基因阴性和阳性的组织样本,检测每个阴性和阳性的组织样本的TKD区、NO区的RNA表达量,计算TKD区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值TKD/IC、NO区的RNA表达量/内参基因的RNA表达量的比值NO/IC和TKD区的RNA表达量/NO的RNA表达量的比值TKD/NO;并分别确定TKD/IC阈值、NO/IC阈值和TKD/NO阈值,所述内参基因的RNA拷贝数与ALK融合阳性的TKD区的RNA拷贝数比值为0.01倍到100倍;
步骤2,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因TKD区的RNA拷贝数,通过数字PCR方法检测待测样本的ALK基因NO区的RNA拷贝数,和通过数字PCR方法检测内参基因的RNA拷贝数,计算待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO;
步骤3:根据步骤1确定的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO的阈值和步骤2确定的待测样本的TKD/IC、NO/IC和TKD/NO,确定待测样本中ALK基因是否是ALK融合基因。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当待测样本的TKD/IC小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阴性样本;当待测样本的TKD/IC不小于其阈值且NO/IC小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阳性样本;当待测样本的ALK TKD/IC不小于其阈值,NO/IC不小于其阈值,且TKD/NO不小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阳性样本;当待测样本的ALK TKD/IC不小于其阈值, NO/IC不小于其阈值,且TKD/NO小于其阈值时,判定该待测样本为ALK基因融合阴性样本。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定TKD/IC的阈值;或者利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线法确定TKD/IC的阈值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定NO/IC的阈值。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据置信区间,由该待测融合基因阴性样本确定TKD/NO的阈值;或者利用融合阳性和阴性样本的受试者工作特征曲线法确定TKD/NO的阈值。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述内参基因选择ABL1基因、GUSB基因、TFRC基因或TBP基因。
7.在权利要求1-6任一方法中应用的数字PCR试剂盒。
8.根据权利要求7所述的PCR试剂盒,其特征在于,包括数字PCR方法检测ALK基因TKD区的RNA拷贝数引物和探针,通过数字PCR方法检测ALK基因NO区的RNA拷贝数引物和探针,和通过数字PCR方法检测内参基因的RNA拷贝数引物和探针。
9.根据权利要求8所述的PCR试剂盒,其特征在于,所述试剂盒包括以下引物和探针:
。
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