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CN106381332A - 一种检测aml相关基因群的检测试剂盒 - Google Patents

一种检测aml相关基因群的检测试剂盒 Download PDF

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CN106381332A CN201610788579.1A CN201610788579A CN106381332A CN 106381332 A CN106381332 A CN 106381332A CN 201610788579 A CN201610788579 A CN 201610788579A CN 106381332 A CN106381332 A CN 106381332A
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mutation
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贾玉娇
寇坤元
覃莉
张冬雷
黄丙庆
董小宝
陈龙
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Tianjin Xiehe Medical Diagnostic Technology Co Ltd
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Abstract

一种检测AML相关基因群的检测试剂盒,包括用于检测所述AML相关基因群的引物及用于二代测序的试剂,所述试剂包括dNTP溶液,DNA聚合酶,及用于分离或纯化核酸Backman磁珠。所述检测试剂盒的样本为检测对象的组织,只要能从检测样本中抽提检测对象的基因组DNA即可。所述检测样本较佳地为骨髓、血液、实体瘤样本中的一种或几种。

Description

一种检测AML相关基因群的检测试剂盒
技术领域
本发明涉及一种检测试剂盒
背景技术
AML(acute myelocytic leukemia即急性髓细胞白血病)是一类白血病的总称,临床中急性骨髓系白血病可分为M0~M7一共8种。AML的年发生率约是每10万人中有2.3人,男性比女性略多,而且年纪越大发生的机会越高,大于65岁的人得到AML的机会约为小于65岁的人之10倍。过去这20年来,其发生率并没有太大的改变。还没有找到真正的致病因,但一般认为遗传、辐射、化学物质(如苯)、药物及其他职业上的暴露(如浓烟、颜料、杀虫剂等)可能与AML的发生有关。
目前检测AML的方法主要涉及细胞形态、流式细胞学、细胞遗传学、分子生物学。其中分子生物学的实验方法主要有巢式PCR、一代测序等。PCR方法不能直观的得到具体的突变序列,而一代测序的方法受到测序通量的影响,无法一次性检测多个基因的全部外显子区域。而二代测序作为一种高通量的检测方法,可以一次性准确测量多个基因的外显子序列,使精准治疗成为可能。然而,由于目前文献报道的AML的相关基因超过100个,对所有的相关基因进行检测及靶向治疗既不经济,也不现实,因此如何在筛选出与AML最为相关的基因群并提供一种基于该基因群的检测试剂盒成为现有技术中亟待解决的问题。
发明内容:
为解决前述技术问题,本发明提供了一种用于检测AML相关基因群的检测试剂盒,其特征在于所述AML相关基因群由下列40个基因组成:
所述的检测试剂盒,其特征在于所述AML相关基因群由下列18个基因组成:
所述的检测试剂盒,其特征在于包括用于检测所述AML相关基因群的引物,所述引物的扩增范围包括了所述AML相关基因群中的基因的全部外显子区域,
所述的检测试剂盒,其特征在于用于检测所述AML相关基因群的引物序列如表2所示。
表2引物序列与相关基因名称
所述的检测试剂盒,其特征在于所述引物的扩增范围为全部外显子区域中优选的202个热点突变位点,所述热点突变位点如表1所示
表1热点突变列表
所述的检测试剂盒,其特征在于包括所述引物及用于二代测序的试剂。
所述的检测试剂盒,其特征在于还包括将检测对象中抽提出基因组DNA制成可供测序
的文库的试剂。
所述的检测试剂盒,其特征在于还包括:dNTP溶液,DNA聚合酶,用于分离或纯化核酸的试剂,阳性对照或阴性对照试剂。所述用于分离或纯化核酸的试剂优选采用Backman磁珠。
本发明还提供了所述的AML相关基因群及其编码蛋白在制备AML诊断试剂中的应用。
本发明还提供了所述的AML相关基因群及其编码蛋白在制备治疗AML的药物中的应用。
本发明提供的如表1的202个热点突变,为本领域常规的突变位点,较佳地包括了indel突变位点(插入或缺失引起的序列改变insertion or deletion,indel)、无义突变位点、拼接区突变位点或错义突变位点。
本发明提供的如表2所述的一组检测本发明所述AML相关基因外显子区域的多重PCR引物,所述引物的扩增范围包括18个与AML相关基因的外显子区域,扩增得到的单个片段长度为250bp左右。利用本发明提供的多重PCR引物,结合二代测序技术,能够检测本发明所述突变基因群中的全部外显子区域。
其中所述的二代测序试剂为本领域常规使用的试剂,只要能够满足对所得序列进行二代测序的要求即可。所述试剂制备方法为本领域常规制备方法,较佳地为市售可得。
本发明所述检测试剂盒更佳地还包括将检测对象中提取的基因组DNA制成可供测序使用的文库的试剂,该种试剂为本领域常规使用试剂,只要能够满足多重PCR对基因组DNA质量的要求即可。所述试剂制备方法为本领域常规制备方法,较佳地为市售可得。
本发明所述检测试剂盒较佳地还包括:dNTP溶液,DNA聚合酶,用于分离或纯化核酸的是Backman磁珠。
本发明所述的样本为检测对象的组织,只要能从检测样本中抽提检测对象的基因组DNA即可。所述检测样本较佳地为骨髓、血液、实体瘤样本中的一种或几种,优选地为骨髓样本。
一种本发明所述检测试剂盒的使用方法,其包括以下步骤:
(1)利用本发明所述检测试剂盒抽提检测对象的骨髓,提取基因组DNA;
(2)用多重PCR引物对基因组DNA中发明中所述18个AML相关基因的外显子区域进行扩增;
(3)将步骤(2)中扩增所得的片段制成可供Ion Torrent测序平台测序的文库;
(4)对步骤(3)中所得DNA文库进行测序,得到下机数据;
(5)对(4)中的下机数据进行生物信息学分析,而后利用医学解读数据库进行解读做出诊断即可。
以上各个步骤的具体操作方法详见试剂盒说明书。
本发明所用的试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:在现有的AML相关基因基础上,筛选出与一组AML相关基因群,利用该基因群设计的引物,结合二代测序技术(又称高通量测序技术),可以实现在形态学和流式细胞学之外对AML进行辅助诊断,并可进一步利用检测结果对对于疾病预后做出评估以及针对相关靶向药的作用效果做出预判。本发明提供的用于筛查AML相关基因突变的基因群的检测试剂盒,具有检测效率高、检出率高等优点。特别是本发明进一步优选的由18个基因组成AML相关基因群,在18个基因组成AML相关基因群进行了进一步优选,在降低试剂盒成本、提高检测效率的基础上,保持了与40个基因组成的AML相关基因群基本相同的高检出率(接近95%)。此外,经过进一步筛选出18个基因中的202个热点区域并作为PCR引物扩增的优选范围,可以进一步简化引物设计,在保持高检出率的同时,进一步提高检测效率、降低试剂盒成本。
具体实施方式:
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
材料和方法:
在中国医学科学院血液病医院和协和华美医学诊断中心2015年12月至2016年5月诊断的患者中,根据以下标准,我们进行连续性入组(240名)。
入选标准为:经细胞形态学和流式细胞学诊断为急性髓细胞白血病(AML)的患者。
240名患者的诊断结果如表2所示:
表3患者诊断结果列表
收集3mL患者骨髓提取基因组DNA待测,该检测经过中国医学科学院血液病医院伦理委员会批准。
样本处理:样本中基因组利用天根DNA提取试剂盒(货号:DP318-03)进行抽提,具体操作方法参见试剂盒的使用说明书。
实施例一种用于检测AML相关基因群的检测试剂盒
检测所述AML相关基因群的引物(以下简称多重PCR引物)的序列及相关基因如表2所示,所述检测试剂盒包括所述多重引物及用于二代测序的试剂。
用多重PCR引物对基因组DNA进行扩增,实验操作方法参见Life公司试剂盒的使用说明书。
文库的构建:对扩增得到的DNA片段使用Life公司生产的Ion Torrent平台建库试剂盒进行测序文库的构建,实验操作方法参见Life公司试剂盒的使用说明书。
高通量测序:将构建好的测序文库经油包水处理后在Ion Torrent平台上进行高通量测序,油包水处理方法和高通量测序方法请参考高通量测序仪Ion Torrent以及其配套设备One Touch的使用说明书。
生物信息学分析:首先,使用Ion Report软件(v4.6,Thermo Fisher,Carlsbad,CA,USA)过滤低质量的测序片段,并将合格的测序片段比对到人类参考基因组hg19(http://hgdownload.cse.ucsc.edu/downloads.html),使用Torrent Variant Caller(v4.6.0.7)子程序检测突变位点,软件参数使用的是默认的设置。此软件已经被优化用于处理Ion Torrent测序平台特有的错误类型。最后对找出的突变包括SNP和Indel使用ANNOVAR(http://annovar.openbioinformatics.org/en/latest/)软件进行注释,注释内容包括突变在基因组中的位置,关联的基因,基因外显子编号,核苷酸水平变异,对应的蛋白水平变异,该突变在dbSNP(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/),1000Genomes数据库(http://www.1000genomes.org/)和癌症突变数据库COSMIC(http://cancer.sanger.ac.uk/cosmic)中的注释,PolyPhen(http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/)和SIFT(http://sift.jcvi.org/)功能预测结果等。进一步使用一下原则筛选致病突变位点:(1)根据突变所在的基因组位置和类型,过滤掉对蛋白产物序列不产生影响的突变;(2)利用1000Genomes数据,注释每个突变在人群中的比例,如果比例小于等于1%则不认为是多态性位点;(3)检索癌症数据库COSMIC,查询一个突变在COSMIC中是否有记载,其出现在血液系统肿瘤中;(4)利用蛋白质功能预测软件PolyPhen-2预测该突变是否影响蛋白功能;(5)如果经过(2)(3)(4)后,一个突变满足“非多态性”、“在血液系统肿瘤中记载过”和“影响蛋白功能”这三条中至少两条的,将被判为与疾病可能相关。最后,如果一个突变虽然不满足(5)但是在COSMIC中记录为在肿瘤中检测到过,则被判读为意义不明的突变。最后如果一个突变在文献中被明确记载未与疾病高度相关,则直接判为热点突变。
统计分析:统计每个基因携带致病突变的比例,筛选出突变率最高的基因,使用的软件为Excel。
医学解读:用医学解读数据库对生物信息学分析得出的基因突变型做出分子病理诊断。所用的医学解读数据库如下:
(1)ASXL1基因突变在AML、CML、MDS、MPN患者中均有报道,与AML患者总体生存率降低相关(PMID:22417203)。目前并没有已知的针对ASXL1基因的药物。
(2)CEBPA是维护粒细胞造血系统分化的重要转录因子。CEBPA基因突变主要见于AML患者,尤其是M1、M2和M4,目前已知CEBPA双等位基因突变的AML患者预后良好。
(3)DNMT3A基因突变可见于AML、MPN、MDS、ALL及淋巴瘤患者。DNMT3A基因编码DNA甲基化转移酶3A,起到从头甲基化的作用,DNMT3A基因突变的AML患者大多预后不良,但DNMT3A R882位突变不会对缓解期AML患者造成不利结果。高剂量的daunorubicin可能提高携带DNMNT3A突变的AML患者的生存率,但idarubicin在携带DNMT3A基因exon23突变的AML患者中的效果优于daunorubicin。DNA甲基化抑制剂5-Azacytidin对DNMT3A突变患者可能有益。(PMID:22417203;19776405;27476855)
(4)EZH2基因突变见于AML,ALL,CML,MDS、MPN、DLBCL以及FL患者,突变患者预后不良。EZH2基因编码多梳蛋白家族的EZH2蛋白,参与表观调节过程。EZH2抑制剂EPZ-6438已开始在FL和DLBCL进行II期临床试验(NCT01897571)。(PMID:20081860;27447873)
(5)FLT3基因编码III型受体酪氨酸激酶蛋白,参与调控骨髓造血细胞的增殖分化、成熟以及凋亡等。FLT3基因突变患者预后不良,且可独立于核型之外。目前FLT3的一代抑制剂有Sunitinib、Midostaurin、Lestaurtinib和Tandutinib二代抑制剂还有Quizartinib、Sorafenib、Gilteritinib、Crenolanib和Ponatinib,其中Sunitinib为靶向受体酪氨酸激酶FLT3的抑制剂,可用于治疗源于FLT3激活突变(ITD,D835Y)的癌症患者。(PMID:27450971)
(6)IDH1基因突变主要见于AML、MDS和MPN患者中。IDH1基因编码异柠檬酸脱氢酶1,参与胞内氧化损伤防御机制。对于AML患者,合并NPM1突变时可能预后较好。IDH1抑制剂AG-120已在AML患者进行I期临床试验(NCT02632708)。(PMID:22915641;27245312;26660517;22417203)
(7)IDH2基因突变主要见于AML、MDS和MPN患者中。IDH2基因编码异柠檬酸脱氢酶2,参与胞内氧化损伤防御机制。IDH2基因突变合并NPM1突变时可能预后较好。IDH2抑制剂AG-221已在AML患者进行I期临床试验(NCT02632708)。(PMID:22417203)
(8)KIT突变主要发生在AML患者中,发生率小于5%。KIT基因编码的络氨酸激酶受体在造血细胞的生长和增殖中有重要作用。对于核型为t(8;21)的患者,KIT突变预后不良。imatinib为KIT激活突变的靶向抑制剂。(PMID:26376137)
(9)KRAS突变可见于43%的MM患者中。RAS蛋白KRAS主要参与RAS信号通路。临床III期的药物有MEK162。(PMID:26282654)
(10)NPM1突变见于25-35%的AML患者,磷酸蛋白NPM1参与核糖体的生成、中心小体的复制、细胞增殖和TP53信号通路。对于正常核型的AML患者,NPM1突变同时不伴随FLT3突变,提示预后良好;NPM1突变可用于微小残留疾病的监测。对于NPM1突变预后良好的患者,第一次化疗缓解后行异基因造血干细胞移植无益;对于NPM突变的老年AML患者,传统强度的化疗有益。(PMID:26376137)
(11)NRAS突变可见于约15%的AML患者和43%的MM患者。RAS蛋白NRAS主要参与RAS信号通路。在AML中,如果患者同时携带NRAS,DNMT3A和NPM1突变,则提示预后良好。RAS突变患者对阿糖胞苷敏感。(PMID:26376137)
(12)PTPN11基因突变主要见于CML和AML,ALL和MPN患者。PTPN11是蛋白酪氨酸磷酸酶,在细胞生长、分化、有丝分裂周期和致癌转化中均有重要作用。Dodecane-Trimethylamine可以靶定PTPN11(在研中)。
(13)RUNX1突变主要见于髓系肿瘤患者,尤其多见于AML患者。RUNX1突变的MDS和AML患者预后与总体生存率都会降低。(PMID:19808697;22689681;21714648)
(14)SF3B1基因突变主要见于CLL,MDS以及MPN患者中,在CLL患者中预后不良。在MDS中,SF3B1突变最常见的亚型为难治性贫血伴环形铁粒幼细胞增多(RARS),且总体生存率提高。(PMID:21995386)
(15)SRSF2突变主要见于MDS、t-AML以及CML等患者中,SRSF2突变的MDS患者总体生存率降低,向AML转化的风险增高。(PMID:22389253)
(16)TET2基因突变主要见于MDS,AML,CML。TET2基因突变MDS和CML患者累积生存率降低。已批准的TET抑制剂有Hydrochlorothiazide和Succinic acid。(PMID:20644105;21714648)
(17)TP53基因突变主要见于MDS,AML,CLL。TP53基因突变的MDS患者患者生存率降低且大多预后不良。作用于TP53及其通路相关的药物有Cisplatin,Fluorouracil,Docetaxel,Paclitaxel,Aspirin。(PMID:21714648)
(18)U2AF1基因突变主要见于MDS,AML。U2AF1突变会导致其蛋白水平上升,并改变其剪切方式。U2AF1突变的MDS患者易进展为继发性急性髓系白血病,但对其总体生存率没有影响。(PMID:22158538)
表3所列的240名患者中,经细胞形态学和流式细胞学诊断共有213名患者被诊断为AML,对上述213名患者的骨髓样本采用使用本发明实施例提供的检测试剂盒进行检测,其中有200名患者的样本得到了阳性结果(在18个基因中至少有1个阳性),可以判定为检出,检出率93.9%:
200名患者所检测出18个基因的阳性率如下表3所示:
表3 18个基因阳性率列表
突变基因 突变病例数 突变率 突变基因 突变病例数 突变率
ASXL1 1 0.42% NPM1 30 12.50%
CEBPA 51 21.25% NRAS 51 21.25%
DNMT3A 17 7.08% PTPN11 14 5.83%
EZH2 5 2.08% RUNX1 8 3.33%
FLT3 60 25.00% SF3B1 3 1.25%
IDH1 11 4.58% SRSF2 2 0.83%
IDH2 2 0.83% TET2 11 4.58%
KIT 18 7.50% TP53 7 2.92%
KRAS 25 10.42% U2AF1 11 4.58%
经统计后表明:(根据上述表格进行总结)由此可见,使用二代测序的方法对急性髓细胞白血病进行辅助诊断,具有诊断准确、获得信息量大的特点。
而在将针对202个热点突变时进一步优化多重引物序列后,得到的检测试剂盒在对上述213名患者的检测样本进行检测时,得到的检出率与各基因的阳性率基本保持不变,说明本发明进一步筛选的热点突变,可以在保持检测效果的同时进一步优化检测试剂盒。
应理解,在阅读了本发明的上述内容后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于检测AML相关基因群的检测试剂盒,其特征在于所述AML相关基因群由下列40个基因组成:
2.如权利要求1所述的检测试剂盒,其特征在于所述AML相关基因群由下列18个基因组成:
3.如权利要求1或2所述的检测试剂盒,其特征在于包括用于检测所述AML相关基因群的引物,所述引物的扩增范围包括了所述AML相关基因群中的基因的全部外显子区域。
4.如权利要求3所述的检测试剂盒,其特征在于用于检测所述AML相关基因群的引物序列与相关基因名称如下:
5.如权利要求3所述的检测试剂盒,其特征在于所述引物的扩增范围为全部外显子区域中优选的202个热点突变位点,所述热点突变位点与相关基因名称如下:
6.如权利要求3~5任一所述的检测试剂盒,其特征在于包括所述引物及用于二代测序的试剂。
7.如权利要求6所述的检测试剂盒,其特征在于还包括将检测对象中抽提出基因组DNA制成可供测序的文库的试剂。
8.如权利要求6所述的检测试剂盒,其特征在于还包括dNTP溶液,DNA聚合酶,用于分离或纯化核酸的试剂,阳性对照或阴性对照试剂。
9.权利要求1或2所述的AML相关基因群及其编码蛋白在制备AML诊断试剂中的应用。
10.权利要求1或2所述的AML相关基因群及其编码蛋白在制备治疗AML的药物中的应用。
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