[go: up one dir, main page]

RU2586775C1 - Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer - Google Patents

Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer Download PDF

Info

Publication number
RU2586775C1
RU2586775C1 RU2015116039/15A RU2015116039A RU2586775C1 RU 2586775 C1 RU2586775 C1 RU 2586775C1 RU 2015116039/15 A RU2015116039/15 A RU 2015116039/15A RU 2015116039 A RU2015116039 A RU 2015116039A RU 2586775 C1 RU2586775 C1 RU 2586775C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
colorectal cancer
fragment
fragments
pcr
Prior art date
Application number
RU2015116039/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Михайловна Бутрович
Валерий Николаевич Вербенко
Ольга Альбертовна Вострюхина
Юрий Владимирович Киль
Елена Владимировна Киселева
Елена Давидовна Мирлина
Ирина Генриховна Хабарова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ")
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ")
Priority to RU2015116039/15A priority Critical patent/RU2586775C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586775C1 publication Critical patent/RU2586775C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • G01N33/57407Specifically defined cancers
    • G01N33/57419Specifically defined cancers of colon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6804Nucleic acid analysis using immunogens
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686Polymerase chain reaction [PCR]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2531/00Reactions of nucleic acids characterised by
    • C12Q2531/10Reactions of nucleic acids characterised by the purpose being amplify/increase the copy number of target nucleic acid
    • C12Q2531/113PCR
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2565/00Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/10Detection mode being characterised by the assay principle
    • C12Q2565/125Electrophoretic separation
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16BBIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B40/00ICT specially adapted for biostatistics; ICT specially adapted for bioinformatics-related machine learning or data mining, e.g. knowledge discovery or pattern finding

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and is intended for non-invasive diagnosis of colorectal cancer. Method comprises sampling and transportation of samples of patient's stool, extraction of patient's stool total DNA and determining integrity of DNA by PCR-analysis. To assess quality and quantity of recovered DNA, PCR-analysis of two DNA fragments are carried out in duplex mode: first fragment length 141 CL., located in coding gene TR53, second fragment 153 CL., located in coding BLM gene region. To assess integrity of genomic DNA by PCR-analysis of first fragment is used with length of 800 CL., containing 7, 8 and 9 exons gene TP53, and second fragment length 2340 CL., containing 14 and 15 MLH1 gene exons. Detection of at least one of these two fragments in PCR products indicates presence of colorectal cancer in patient.
EFFECT: invention provides effective diagnosis of colorectal cancer at early stages.
5 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии.The invention relates to the field of biotechnology.

Колоректальный рак (КРР) является одним из самых распространенных онкологических заболеваний и приводит к высокой смертности среди пациентов. Однако при выявлении на первой стадии КРР излечим в 90% случаев [Duffy M.J. Use of molecular markers for predicting therapy response in cancer patients // J. Cancer Treatment Reviews. - 2011. - P. 151-159], из чего следует, что ранняя диагностика КРР чрезвычайно важна [1].Colorectal cancer (CRC) is one of the most common oncological diseases and leads to high mortality among patients. However, when detecting CRC at the first stage, we will cure in 90% of cases [Duffy M.J. Use of molecular markers for predicting therapy response in cancer patients // J. Cancer Treatment Reviews. - 2011. - P. 151-159], from which it follows that early diagnosis of CRC is extremely important [1].

На сегодняшний день уже нет сомнений в необходимости скрининга населения, особенно людей, входящих в группу риска, на выявление КРР.Today, there is no longer any doubt about the need to screen the population, especially people at risk, for the detection of CRC.

Фиброколоноскопия (ФКС) сегодня является основным тестом, который используется для установления или исключения колоректальной патологии [http://www.colonoscopy.ru/patient/procedure1.htm] [2]. Однако в качестве скринингового теста этот метод не всегда применим из-за своей дороговизны, неудобств, связанных с необходимостью очень тщательной подготовки кишечника пациента для получения достоверных результатов, из-за возможности осложнений.Fibrocolonoscopy (FCC) today is the main test that is used to establish or exclude colorectal pathology [http://www.colonoscopy.ru/patient/procedure1.htm] [2]. However, as a screening test, this method is not always applicable because of its high cost, inconvenience associated with the need for very careful preparation of the patient’s intestines to obtain reliable results, because of the possibility of complications.

В качестве одного из аналогов рассмотрен коммерческий тест Epi proColon, разработанный компанией Epigenomics в Германии.As one of the analogues, the commercial test Epi proColon, developed by Epigenomics in Germany, is considered.

Стоимость теста в Германии составляет 99-161 евро, длительность анализа составляет 1 неделю.The cost of the test in Germany is 99-161 euros, the duration of the analysis is 1 week.

Чувствительность теста колеблется от 68% до 80%, а специфичность в пределах 70-90% по оценкам разных исследований.The sensitivity of the test ranges from 68% to 80%, and the specificity is in the range of 70-90% according to various studies.

Тест на наличие колоректального рака основан на обнаружении в плазме крови метилированного гена Septin9.The colorectal cancer test is based on the detection of the Septin9 methylated gene in plasma.

Фрагменты ДНК попадают в кровоток из колоректальных карцином проксимального и дистального отдела толстой кишки и из прямой кищки (свободно циркулирующая ДНК - цДНК). Данные фрагменты характеризуются присутствием маркеров онкогенов и специфическими мутациями онкосупрессоров.DNA fragments enter the bloodstream from colorectal carcinomas of the proximal and distal colon and from the rectum (freely circulating DNA - cDNA). These fragments are characterized by the presence of oncogen markers and specific mutations of cancer suppressors.

Эпигенетические эффекты канцерогенеза включают ДНК метилирование еще на ранних стадиях. Ген Septin9 кодирует белок septin-9, который является онкосупрессором и регулирует деление цитоплазмы в клетках. Метилирование ДНК этого гена прекращает его активную работу и «выключает» синтез белка-супрессора ракового роста [Church TR, Wandell M, Lofton-Day С et al. Prospective evaluation of methylated SEPT9 in plasma for detection of asymptomatic colorectal cancer. Gut. 2014 Feb; 63(2): 317-25] [3].The epigenetic effects of carcinogenesis include DNA methylation in its early stages. The Septin9 gene encodes the septin-9 protein, which is an oncosuppressor and regulates cell division in the cytoplasm. DNA methylation of this gene stops its active work and “turns off” the synthesis of cancer suppressor protein [Church TR, Wandell M, Lofton-Day C et al. Prospective evaluation of methylated SEPT9 in plasma for detection of asymptomatic colorectal cancer. Gut. 2014 Feb; 63 (2): 317-25] [3].

Техника выполнения.Technique of execution.

Epi proColon тест состоит из трех частей: кит для выделения ДНК из плазмы крови, кит, содержащий положительные и отрицательные контроли, и кит для Real time PCR.The Epi proColon test consists of three parts: a kit for DNA extraction from blood plasma, a kit containing positive and negative controls, and a kit for Real time PCR.

У пациента отбирается 10 мл цельной крови в тубу Vacutainer K2EDTA (рекомендованы к использованию исключительно эти тубы). В течение 4х часов после отбора из крови извлекается около 3, 5 мл плазмы методом центрифугирования (1800 g). Плазма хранится 72 часа при температуре от 2°С до 8°С или 14 дней при температуре от 15°С до 25°С.10 ml of whole blood is taken from a patient into a Vacutainer K2EDTA tube (exclusively these tubes are recommended for use). Within 4 hours after sampling, about 3.5 ml of plasma is removed from the blood by centrifugation (1800 g). Plasma is stored for 72 hours at a temperature of 2 ° C to 8 ° C or 14 days at a temperature of 15 ° C to 25 ° C.

Выделение ДНК основано на методе сорбции на магнитные шарики. После элюирования конечный объем составляет 55 мкл.DNA isolation is based on the method of sorption on magnetic balls. After elution, the final volume is 55 μl.

Методом бисульфитной конверсии все деметилированные остатки цитозина, обнаруженные в образце крови цДНК, переходят в тимин. Анализ метелирования осуществляется методом дуплексной Real time PCR. Амплифицируется последовательность в промоторной области гена Septin9 (SEPT9_v2). Одновременно с Septin9 производится амплификация фрагмента гена β-актина для внутреннего контроля. Для одного пациента проводится три ПЦР-анализа для повышения точности, далее оцениваются ПЦР-кривые. Если кривая превысила предустановленный порог в течение 50 циклов ПЦР, реакция считается положительной. Если хотя бы одна ПЦР от субъекта была положительным, анализ считается положительным.By the bisulfite conversion method, all demethylated cytosine residues found in the cDNA blood sample are converted to thymine. The analysis of throwing is carried out by the duplex method Real time PCR. The sequence in the promoter region of the Septin9 gene (SEPT9_v2) is amplified. At the same time as Septin9, the β-actin gene fragment is amplified for internal control. For one patient, three PCR analyzes are performed to increase accuracy, then the PCR curves are evaluated. If the curve exceeds a predefined threshold for 50 PCR cycles, the reaction is considered positive. If at least one PCR from the subject was positive, the analysis is considered positive.

При положительном ответе рекомендовано пройти колоноскопиюIf yes, colonoscopy recommended

[http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/Medical Devices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM390234.pdf] [4].[http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/Medical Devices / MedicalDevicesAdvisoryCommittee / MolecularandClinicalGeneticsPanel / UCM390234.pdf] [4].

Недостатки способа:The disadvantages of the method:

1) неполнота конверсии, что может приводить к ошибочным результатам анализа;1) incomplete conversion, which may lead to erroneous analysis results;

2) значительные потери ДНК на этапе конверсии;2) significant loss of DNA at the conversion stage;

3) высокая ресурсоемкость методов, что негативно сказывается на качестве и стоимости проводимой диагностики;3) the high resource intensity of the methods, which negatively affects the quality and cost of the diagnosis;

4) проведение анализа требует высокой квалификации персонала.4) the analysis requires highly qualified personnel.

В качестве еще аналога рассмотрен Cologuard от корпорации Exact Sciences. Стоимость Cologuard составляет 600 долларов, заявленная чувствительность составляет 92% для колоректального рака и 69% для доброкачественных опухолей кишечного трактаAs another analog, Cologuard from Exact Sciences Corporation is considered. The cost of Cologuard is $ 600, the declared sensitivity is 92% for colorectal cancer and 69% for benign tumors of the intestinal tract

[http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM391101.pdf] [5].[http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM391101.pdf] [5].

Это многоцелевой тест, где происходит анализ пробы по трем категориям биомаркеров:This is a multi-purpose test, where the sample is analyzed in three categories of biomarkers:

1) анализ на скрытую кровь в фекалиях методом FIT, то есть обнаружение молекул гемоглобина иммунохимическим методом;1) analysis of occult blood in feces by the FIT method, that is, the detection of hemoglobin molecules by the immunochemical method;

2) анализ гиперметилирования ДНК по двум маркерам NDRG4 и ВМР3;2) analysis of DNA hypermethylation by two markers NDRG4 and BMP3;

3) выявление мутаций по 7 точкам во втором экзоне гена KRAS (что охватывает 98% мутаций, характерных для данного гена) и анализ гена β-actin для контроля состояния геномной ДНК.3) detection of mutations at 7 points in the second exon of the KRAS gene (which covers 98% of mutations characteristic of this gene) and analysis of the β-actin gene to monitor the state of genomic DNA.

Техника выполнения.Technique of execution.

Пробы отбираются в домашних условиях и помещаются в два контейнера: для анализа ДНК и для выявления глобулина.Samples are taken at home and placed in two containers: for DNA analysis and for the detection of globulin.

В течение 72 часов с момента отбора образец доставляется для анализа.Within 72 hours of sampling, the sample is delivered for analysis.

Этапы анализа:Stages of analysis:

1) выделение ДНК из стула;1) isolation of DNA from the stool;

2) автоматизированная очистка ДНК и конверсия для эпигенетической оценки;2) automated DNA purification and conversion for epigenetic assessment;

3) анализ ДНК методом QuARTS - (Quantitative allele-specific real-time target and signal amplification - количественная аллель - специфическая ПЦР в реальном времени);3) DNA analysis by QuARTS method - (Quantitative allele-specific real-time target and signal amplification - quantitative allele - specific real-time PCR);

4) количество молекул гемоглобина в образце определяется методом количественного иммуноферментного анализа (quantitative ELISA).4) the number of hemoglobin molecules in the sample is determined by the method of quantitative enzyme-linked immunosorbent assay (quantitative ELISA).

Заключение готово через 2 недели после получения образца.The conclusion is ready 2 weeks after receiving the sample.

При положительном ответе рекомендовано пройти колоноскопию [Thomas F. Imperiale, M.D., David F et al. Multitarget Stool DNA Testing for Colorectal-Cancer Screening N Engl J Med 2014; 370:1287-1297] [6].If yes, a colonoscopy is recommended [Thomas F. Imperiale, M.D., David F et al. Multitarget Stool DNA Testing for Colorectal-Cancer Screening N Engl J Med 2014; 370: 1287-1297] [6].

Недостатки метода.The disadvantages of the method.

Данный тест отличается повышенной сложностью, высокими технологическими требованиями, очень высокой себестоимостью и относительной длительностью анализа.This test is characterized by increased complexity, high technological requirements, very high cost and relative duration of the analysis.

В фекалиях человека обнаруживается небольшое количество клеток кишечного эпителия как следствие физиологического слущивания. Клетки кишечного эпителия быстро обновляются. Отшелушенные эпителиальные клетки при прохождении через кишечный тракт могут полностью или частично разрушаться под действием ферментов, ДНК этих клеток деградирована, как правило, до размеров 180-210 н.п. [Kerr JF, Wyllie АН, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26:239-57] [7].In human feces, a small number of intestinal epithelial cells are detected as a result of physiological desquamation. The cells of the intestinal epithelium are rapidly updated. Exfoliated epithelial cells when passing through the intestinal tract can be completely or partially destroyed by enzymes, the DNA of these cells is degraded, as a rule, to sizes of 180-210 n.p. [Kerr JF, Wyllie AN, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26: 239-57] [7].

Несколько иная картина наблюдается у пациентов с колоректальными опухолями. Колоректальные раковые клетки наряду с нормальными попадают в стул человека, причем у пациентов с новообразованиями кишечного тракта количество ДНК в кале может быть даже увеличено по сравнению со здоровыми лицами. Значительное количество ДНК опухолевых клеток может сохранять свою стабильность в связи с нарушением механизма апоптоза или из-за устойчивости подобных клеток к различным деградирующим ферментам.A somewhat different picture is observed in patients with colorectal tumors. Colorectal cancer cells, along with normal cells, enter the stool of a person, and in patients with neoplasms of the intestinal tract, the amount of DNA in the feces can even be increased in comparison with healthy individuals. A significant amount of tumor cell DNA can remain stable due to impaired apoptosis mechanism or due to the resistance of such cells to various degrading enzymes.

Показано [Boynton K.А., Summerhayes I.С., Ahlquist D.Α., Shuber A.P. DNA integrity as a potential marker for stool_based detection of colorectal cancer // Clin. Chem. - 2003. - Vol. 49. - P. 1058-1065] [8], что фрагменты ДНК, выделенные из стула больных с колоректальными опухолями, имеют большую молекулярную массу, нежели фрагменты, полученные из стула здоровых индивидуумов.Shown [Boynton K.A., Summerhayes I.C., Ahlquist D.Α., Shuber A.P. DNA integrity as a potential marker for stool_based detection of colorectal cancer // Clin. Chem. - 2003. - Vol. 49. - P. 1058-1065] [8] that DNA fragments isolated from the stool of patients with colorectal tumors have a greater molecular weight than fragments obtained from the stool of healthy individuals.

Следовательно, анализ целостности фрагментов ДНК, выделенной из образцов стула, предоставляет большие возможности для диагностики КРР.Therefore, the analysis of the integrity of DNA fragments isolated from stool samples provides great opportunities for the diagnosis of CRC.

Поэтому в качестве прототипа рассмотрен способ неинвазивной диагностики колоректального рака на основе ПЦР-анализа целостности фекальной ДНК [Yehya А.Н., Yusoff N.M., Khalid I.A. et al. Pilot study of the sensitivity and specificity of the DNA integrity assay for stool-based detection of colorectal cancer in Malaysian patients // Asian Pac J Cancer Prev. - 2012. - Vol. 13(5). - P. 1869-1872] [9].Therefore, as a prototype, a method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer based on a PCR analysis of the integrity of fecal DNA [Yehya A.N., Yusoff N.M., Khalid I.A. et al. Pilot study of the sensitivity and specificity of the DNA integrity assay for stool-based detection of colorectal cancer in Malaysian patients // Asian Pac J Cancer Prev. - 2012. - Vol. 13 (5). - P. 1869-1872] [9].

Способ включает операции: забор и транспортировка образцов стула пациента, выделение из стула пациента общей ДНК, контроль качества и количества выделенной ДНК (т.е. достаточна ли ее концентрация для проведения ПЦР и хорошо ли она очищена от примесей, которые могут являться ингибиторами для полимеразы - фермента, с помощью которого синтезируются ПЦР-фрагменты) и проведение ПЦР-анализа протяженных фрагментов ДНК (т.е. установление целостности ДНК), по присутствию которых судят о наличии колоректального рака у пациента.The method includes operations: taking and transporting samples of the patient’s stool, extracting total DNA from the patient’s stool, monitoring the quality and quantity of DNA extracted (i.e., is its concentration sufficient for PCR and is it well purified from impurities that may be polymerase inhibitors - an enzyme by which PCR fragments are synthesized) and PCR analysis of extended DNA fragments (i.e., establishing the integrity of DNA), by the presence of which they judge the presence of colorectal cancer in the patient.

ПЦР-анализ фрагментов ДНК осуществляется путем последовательного проведения полимеразной цепной реакции и визуализации ее продуктов методом электрофореза.PCR analysis of DNA fragments is carried out by sequentially carrying out a polymerase chain reaction and visualizing its products by electrophoresis.

Образцы стула были отобраны у 64 индивидуумов, включая 32 пациента с колоректальным раком и 32 здоровых волонтера.Stool samples were taken from 64 individuals, including 32 patients with colorectal cancer and 32 healthy volunteers.

Для пациентов с колоректальным раком диагноз был подтвержден гистологически. Фекалии собирали через 4-5 дней после колоноскопии или перед подготовкой пациента к хирургическому вмешательству, чтобы избежать травматических артефактов. Здоровые волонтеры имели негативный результат по анализу на скрытую кровь.For patients with colorectal cancer, the diagnosis was histologically confirmed. Feces were collected 4-5 days after the colonoscopy or before preparing the patient for surgery to avoid traumatic artifacts. Healthy volunteers had a negative occult blood count.

Образцы стула (~5 г) транспортировали от места забора до лаборатории во льду и выделение геномной ДНК производили в тот же день.Stool samples (~ 5 g) were transported from the sampling point to the laboratory in ice and genomic DNA was isolated on the same day.

Для выделения общей ДНК из стула был применен QIAamp DNA Stool Mini Kit (Qiagen 51504), в соответствии с протоколом производителя.To isolate total DNA from the stool, the QIAamp DNA Stool Mini Kit (Qiagen 51504) was used in accordance with the manufacturer's protocol.

Для контроля качества выделенной ДНК применяли УФ спектроскопию при 260/280 нм, а также электрофорез в агарозном геле.To control the quality of the extracted DNA, UV spectroscopy at 260/280 nm was used, as well as agarose gel electrophoresis.

Количество ДНК оценивали с использованием флюориметра Invitrogen Qubit и BR Assay Kit (Invitrogen Q32853) для двунитевой ДНК. Выделенную ДНК хранили в малых аликвотах при -20°С.The amount of DNA was estimated using an Invitrogen Qubit fluorimeter and a BR Assay Kit (Invitrogen Q32853) for double-stranded DNA. The isolated DNA was stored in small aliquots at -20 ° C.

Для анализа протяженных фрагментов ДНК использовали фрагмент размером 1476 н.п., содержащий с 6 по 9 экзоны гена TP53. Для проведения ПЦР использовали набор праймеров, опубликованных ранее [Beroud С & Soussi Τ (1998). р53 gene mutation: software and database. Nucleic Acids Res, 1, 200-4] [10]. (Прямой = 5′ GCCTCTGATTCCTCACTGAT 3′ и обратный = 5′ AAGACTTAGTACCTGAAGGGT 3′).For analysis of extended DNA fragments, a fragment of 1476 bp was used, containing from 6 to 9 exons of the TP53 gene. For PCR, a set of primers was used previously published [Beroud C & Soussi Τ (1998). p53 gene mutation: software and database. Nucleic Acids Res, 1, 200-4] [10]. (Forward = 5 ′ GCCTCTGATTCCTCACTGAT 3 ′ and reverse = 5 ′ AAGACTTAGTACCTGAAGGGT 3 ′).

Использовали ПЦР-реагенты фирмы Invitrogen (10342-020), в том числе Taq ДНК полимеразу.Invitrogen PCR reagents (10342-020) were used, including Taq DNA polymerase.

Температурные режимы ПЦР:PCR temperature conditions:

первоначальная денатурация при 95°С/ 3 мин; 35 циклов 95°С/ 30 с; 58°С/ 2 мин; 72°С/ 2 мин; конечная полимеризация 72°С/ 5 мин в аппарате Eppendorf Mastercycler® pro.initial denaturation at 95 ° C / 3 min; 35 cycles 95 ° C / 30 s; 58 ° C / 2 min; 72 ° C / 2 min; final polymerization 72 ° C / 5 min in an Eppendorf Mastercycler® pro apparatus.

5 мкл продукта ПЦР подвергали электрофорезу в 0,7% агарозном геле и фотографировали с использованием FluorChem M Fluorescent Imaging System.5 μl of the PCR product was electrophoresed on a 0.7% agarose gel and photographed using the FluorChem M Fluorescent Imaging System.

Из 32 пациентов с колоректальным раком у 18 были выявлены протяженные фрагменты ДНК размером 1476 н.п., тогда как ни у одного из здоровых индивидуумов аналогичные фрагменты в стуле выявлены не были. Таким образом, чувствительность и специфичность метода при выявлении колоректального рака составили соответственно 56,3% и 100%.Out of 32 patients with colorectal cancer, 18 revealed 1476 bp DNA fragments, while none of the healthy individuals had similar fragments in the stool. Thus, the sensitivity and specificity of the method for the detection of colorectal cancer were 56.3% and 100%, respectively.

Недостатком данного способа является невысокая чувствительность выявления колоректального рака. В данной работе выявлена достоверная корреляция между размером опухоли и чувствительностью теста. Так, для опухолей размером менее 3 см чувствительность метода составляет 38%, а более 3 см - 78,5% (р=0,0356), то есть выявление опухоли на ранних стадиях затруднено.The disadvantage of this method is the low sensitivity of detection of colorectal cancer. In this work, a reliable correlation was found between tumor size and test sensitivity. So, for tumors less than 3 cm in size, the sensitivity of the method is 38%, and more than 3 cm - 78.5% (p = 0.0356), that is, the detection of a tumor in the early stages is difficult.

Невысокая чувствительность, в первую очередь, определяется использованием только одного мишенного гена (ТР53), поскольку делеция в этом гене может приводить к ложноотрицательному заключению.Low sensitivity is primarily determined by the use of only one target gene (TP53), since a deletion in this gene can lead to a false negative conclusion.

Кроме того, способ связан с применением дорогостоящей высокочувствительной импортной аппаратурой. Для определения качества выделенной ДНК применяют УФ спектроскопию при 260/280 нм, а количество ДНК оценивали с использованием флюориметра Invitrogen Qubit и BR Assay Kit (Invitrogen Q32853). Применение такой аппаратуры ограничивает возможность массового скрининга населения.In addition, the method involves the use of expensive, highly sensitive imported equipment. UV spectroscopy at 260/280 nm was used to determine the quality of the extracted DNA, and the amount of DNA was evaluated using an Invitrogen Qubit fluorimeter and a BR Assay Kit (Invitrogen Q32853). The use of such equipment limits the possibility of mass screening of the population.

Задачей настоящего изобретения является разработка метода ранней неинвазивной диагностики колоректального рака, обеспечение масштабного скрининга населения при экономической доступности.The objective of the present invention is to develop a method for early non-invasive diagnosis of colorectal cancer, providing large-scale screening of the population with economic affordability.

Технический эффект заключается в повышении чувствительности способа, упрощении способа при сохранении 100% специфичности без применения дорогостоящей, сложной аппаратуры.The technical effect consists in increasing the sensitivity of the method, simplifying the method while maintaining 100% specificity without the use of expensive, complex equipment.

Технический эффект достигается тем, что в известном способе неинвазивной диагностики колоректального рака, основанном на анализе целостности ДНК из стула пациента, включающем забор и транспортировку образцов стула пациента, выделение из стула пациента общей ДНК, контроль качества выделенной ДНК и проведение ПЦР-анализа протяженных фрагментов ДНК, т.е. установление целостности ДНК, по присутствию которых судят о наличии колоректального рака у пациента, новым является то, что образцы стула транспортируют в среде, содержащей 0,5 M ЭДТА, а для оценки качества и количества выделенной ДНК проводят ПЦР-анализ двух коротких фрагментов ДНК длиной менее 200 н.п. в дуплексном режиме: первый фрагмент длиной 141 н.п., расположенный в кодирующей области гена ТР53, второй фрагмент 153 н.п., расположенный в кодирующей области гена BLM, и для оценки целостности геномной ДНК методом ПЦР-анализа используют два протяженных фрагментов ДНК: первый фрагмент длиной 800 н.п., содержащий 7, 8 и 9 экзоны гена ТР53, второй фрагмент длиной 2340 н.п., содержащий 14 и 15 экзоны гена MLH1, причем для обоих данных фрагментов полимеразную цепную реакцию проводят при помощи кита "Evrogen Encyclo PCR", в состав которого входит Encyclo-полимераза, и обнаружение этих фрагментов либо хотя бы одного из этих двух фрагментов в продуктах ПЦР свидетельствует о наличии колоректального рака у пациента.The technical effect is achieved by the fact that in the known method of non-invasive diagnosis of colorectal cancer, based on the analysis of DNA integrity from the patient’s stool, including the collection and transportation of patient’s stool samples, isolation of total DNA from the patient’s stool, quality control of the extracted DNA and PCR analysis of extended DNA fragments , i.e. establishing the integrity of DNA, by the presence of which they judge the presence of colorectal cancer in a patient, it is new that stool samples are transported in a medium containing 0.5 M EDTA, and PCR analysis of two short DNA fragments is carried out to assess the quality and quantity of extracted DNA less than 200 n.p. in duplex mode: the first fragment is 141 bp in length located in the coding region of the TP53 gene, the second fragment is 153 bp located in the coding region of the BLM gene, and two extended DNA fragments are used to assess the integrity of genomic DNA by PCR analysis : the first fragment with a length of 800 bp containing 7, 8 and 9 exons of the TP53 gene, the second fragment with a length of 2340 bp containing 14 and 15 exons of the MLH1 gene, and for both of these fragments the polymerase chain reaction is carried out using a whale " Evrogen Encyclo PCR ", which includes Encyclo polymerase, and found ie these fragments or at least one of these two fragments in the PCR products indicates the presence of colorectal cancer in a patient.

При этом ПЦР-анализ первого короткого фрагментов ДНК длиной 141 н.п. осуществляют, используя прямой праймер 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3′, обратный праймер: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3, ПЦР-анализ второго короткого фрагментов ДНК длиной 153 н.п. осуществляют, используя прямой праймер 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3′, обратный праймер: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3′; и наличие первого протяженного фрагмента длиной 800 н.п. при анализе целостности ДНК определяют с использованием выбранного прямого праймера: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3′, обратного праймера: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3′, а наличие второго протяженного фрагмента длиной 2340 н.п. при анализе целостности ДНК определяют с использованием выбранного прямого праймера: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3′, обратного праймера: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3′.In this case, PCR analysis of the first short DNA fragments with a length of 141 n.p. carried out using the direct primer 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3 ′, the reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3, PCR analysis of the second short DNA fragments 153 np in length carried out using a direct primer 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3 ′, the reverse primer: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3 ′; and the presence of the first extended fragment with a length of 800 n.p. when analyzing the integrity of the DNA, it is determined using the selected forward primer: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3 ′, reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3 ′, and the presence of the second extended fragment is 2340 bp in length. when analyzing the integrity of the DNA is determined using the selected forward primer: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3 ′, reverse primer: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3 ′.

В заявляемом способе качество и количество выделенной ДНК оценивается путем проведения ПЦР-анализа коротких фрагментов 141 н.п. и 153 н.п. с подбором определенной разработанной авторами тест-системы, детектирующей геномную ДНК в дуплексном режиме.In the inventive method, the quality and quantity of the isolated DNA is evaluated by PCR analysis of short fragments of 141 n.p. and 153 n.p. with the selection of a specific test system developed by the authors that detects genomic DNA in duplex mode.

Под качеством выделенной ДНК понимается, хорошо ли она очищена от примесей, которые могут являться ингибиторами для полимеразы - фермента, с помощью которого синтезируются ПЦР - фрагменты, а под количеством - достаточна ли ее концентрация для проведения последующей ПЦР протяженных фрагментов. Поскольку геномная ДНК в норме при прохождении через желудочно-кишечный тракт расщепляется до фрагментов 190-210 н.п., то при оптимальных условиях для ПЦР фрагменты длиной 141 и/или 153 н.п. обнаруживаются в стуле как здоровых, так и больных колоректальном раком.The quality of the extracted DNA means whether it is well cleared of impurities that can be inhibitors for polymerase, an enzyme that synthesizes PCR fragments, and by quantity, is its concentration sufficient for subsequent PCR of extended fragments. Since genomic DNA normally breaks down into 190-210 bp fragments when passing through the gastrointestinal tract, under optimal conditions for PCR fragments of 141 and / or 153 bp length found in the stool of both healthy and colorectal cancer patients.

В прототипе для определения качества выделенной ДНК применяют УФ спектроскопию при 260/280 нм, а количество ДНК оценивают с использованием флюориметра Invitrogen Qubit и BR Assay Kit (Invitrogen Q32853). Данные операции требуют использования дорогостоящего оборудования и высокой квалификации специалистов.In the prototype, UV spectroscopy at 260/280 nm was used to determine the quality of the extracted DNA, and the amount of DNA was estimated using an Invitrogen Qubit fluorimeter and a BR Assay Kit (Invitrogen Q32853). These operations require the use of expensive equipment and highly qualified specialists.

Кроме того, в предлагаемом способе (в отличие от прототипа) для определения целостности геномной ДНК используются в качестве маркеров вместо одного протяженного фрагмента гена ТР53 два протяженных фрагмента ДНК (фрагменты генов TP53 и MLH1), которые обеспечивают более высокую чувствительность теста.In addition, in the proposed method (unlike the prototype), to determine the integrity of the genomic DNA, two extended DNA fragments (fragments of TP53 and MLH1 genes) are used instead of one extended TP53 gene fragment, which provide higher sensitivity of the test.

Дело в том, что к настоящему времени для колоректального рака из литературы известны два основных пути развития, в которых повреждаются две разные группы генов [Fearon, E.R. Molecular genetics of colorectal cancer. Annu. Rev. Pathol. Mech. Dis. 2011, 6, 479-507] [11].The fact is that to date, for colorectal cancer from the literature, two main developmental paths are known in which two different groups of genes are damaged [Fearon, E.R. Molecular genetics of colorectal cancer. Annu. Rev. Pathol. Mech Dis. 2011, 6, 479-507] [11].

Поэтому авторы заявляемого способа выбрали как для анализа качества и количества ДНК, так и для анализа целостности ДНК по одному фрагменту гена из каждой группы, одновременное повреждение которых встречается с небольшой вероятностью:Therefore, the authors of the proposed method have chosen both for the analysis of the quality and quantity of DNA, and for the analysis of DNA integrity for one gene fragment from each group, the simultaneous damage of which occurs with a small probability:

короткий и длинный фрагменты гена TP53 принадлежат к первой группе генов,the short and long fragments of the TP53 gene belong to the first group of genes,

короткий фрагмент гена BLM и длинный фрагмент гена MLH1 принадлежат ко второй группе генов.the short BLM gene fragment and the long MLH1 gene fragment belong to the second group of genes.

Ведь если при КРР у пациента поврежден ген ТР53, фрагмент этого гена (как в прототипе) может не выявляться при ПЦР-анализе, зато в заявляемом способе будет выявляться фрагмент гена MLH1, что повышает чувствительность теста, т.к. исключается вероятность ложноотрицательного заключения, что имеет место в прототипе.Indeed, if the TP53 gene is damaged in the patient with CRC, a fragment of this gene (as in the prototype) may not be detected by PCR analysis, but in the inventive method a fragment of the MLH1 gene will be detected, which increases the sensitivity of the test, because eliminates the possibility of a false negative conclusion that takes place in the prototype.

Таким образом, выбор длины этих фрагментов, локализации их в геноме человека, структуры праймеров и условий проведения ПЦР-анализа являются теми моментами, которым были посвящены эксперименты при разработке заявляемого способа.Thus, the choice of the length of these fragments, their localization in the human genome, the structure of the primers and the conditions for the PCR analysis are those moments that were devoted to experiments in the development of the proposed method.

Данные фрагменты длиной 800 н.п. гена ТР53 и фрагмент длиной 2340 н.п. гена MLH1 не использовались ранее для анализа целостности ДНК, что свидетельствует об определенном изобретательском уровне.These fragments 800 np long TP53 gene and 2340 bp fragment MLH1 gene has not been used previously for DNA integrity analysis, which indicates a certain inventive step.

ПЦР-анализ фрагментов ДНК осуществляется путем последовательного проведения полимеразной цепной реакции и визуализации ее продуктов методом электрофореза.PCR analysis of DNA fragments is carried out by sequentially carrying out a polymerase chain reaction and visualizing its products by electrophoresis.

Совокупность всех признаков (операций) в заявляемом способе обеспечивает повышение чувствительности.The combination of all the features (operations) in the present method provides an increase in sensitivity.

Пример конкретной реализации.An example of a specific implementation.

В течение трех дней до взятия пробы не проводились колоноскопия и иные инвазвные манипуляции с прямой кишкой пациента. В исследовании участвовало 60 человек, из них 42 пациента с колоректальным раком и 18 человек, не имеющих новообразований желудочно-кишечного тракта. Наличие или отсутствие опухоли было установлено методом фиброколоноскопии. Были получены демографические (в том числе и для контрольной группы) и клинико-патологоанатомические данные пациентов. После хирургической операции все опухоли были гистологически охарактеризованы.For three days before sampling, colonoscopy and other invasive manipulations with the rectum of the patient were not performed. The study involved 60 people, including 42 patients with colorectal cancer and 18 people who did not have tumors of the gastrointestinal tract. The presence or absence of a tumor was determined by fibrocolonoscopy. Demographic data were obtained (including for the control group) and clinical and pathological data of patients. After surgery, all tumors were histologically characterized.

Сразу после дефекации отбирается около 1 мл стула и помещается в герметичный пластиковый контейнер, содержащий 1 мл 0,5 M ЭДТА. Такой раствор позволяет сохранять фекальную ДНК неповрежденной в течение 24 часов, защищая от действия разнообразных ферментов. Отбор можно производить в домашних условиях. Выделение общей ДНК производится в следующие 24 часа после отбора пробы. Выделение проводится с использованием кита «ДНК-сорб-В» (АмплиСенс). Метод выделения основан на специфической обратимой сорбции ДНК в присутствии хаотропных солей на частицы силикагеля [http://www.interlabservice.ru/catalog/reagents/index.php?sid=l402&id=8693)] [12].Immediately after defecation, about 1 ml of stool is taken and placed in a sealed plastic container containing 1 ml of 0.5 M EDTA. This solution allows you to keep fecal DNA intact for 24 hours, protecting against the action of various enzymes. Selection can be made at home. Isolation of total DNA is performed in the next 24 hours after sampling. Isolation is carried out using a DNA-sorb-B whale (AmpliSens). The extraction method is based on specific reversible sorption of DNA in the presence of chaotropic salts on silica gel particles [http://www.interlabservice.ru/catalog/reagents/index.php?sid=l402&id=8693)] [12].

Оценка качества и количества ДНК, выделенной из стула пациента.Assessment of the quality and quantity of DNA extracted from the patient’s stool.

Для оценки качества и количества выделенной ДНК предварительно производили ПЦР-анализ двух коротких фрагментов длиной менее 200 н.п. Была разработана тест-система, детектирующая данные фрагменты ДНК в дуплексном режиме, что позволило снизить трудозатраты на проведение ПЦР в два раза, а также в 1.5 раза уменьшить расход реагентов. Первый фрагмент длиной 141 н.п. расположен в кодирующей области гена ТР53 (экзон 9). Прямой праймер: 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3′; обратный праймер: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3′. Второй фрагмент длиной 153 н.п. расположен в кодирующей области гена BLM. Прямой праймер: 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3′; обратный праймер: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3′.To assess the quality and quantity of the extracted DNA, a preliminary PCR analysis of two short fragments with a length of less than 200 n.p. A test system was developed that detects these DNA fragments in duplex mode, which allowed to reduce the labor costs for PCR by half, and also reduce the consumption of reagents by 1.5 times. The first fragment is 141 n.p. located in the coding region of the TP53 gene (exon 9). Direct primer: 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3 ′; reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3 ′. The second fragment is 153 n.p. located in the coding region of the BLM gene. Direct primer: 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3 ′; reverse primer: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3 ′.

В реакционную смесь брали 6-10 нг ДНК; 1 ед. Taq-полимеразы (НПО "СибЭнзим").6-10 ng of DNA were taken into the reaction mixture; 1 unit Taq polymerases (NPO SibEnzyme).

Температурный режим реакции: первоначальная денатурация 4 мин / 95°С; 30 циклов, 40 с/ 94°С, 40 с /55°С, 40 с /72°С; конечная полимеризация 7 мин / 72°С в амплификаторе «Терцик» («ДНК-Технология»).Temperature reaction: initial denaturation 4 min / 95 ° C; 30 cycles, 40 s / 94 ° C, 40 s / 55 ° C, 40 s / 72 ° C; final polymerization of 7 min / 72 ° C in the Tertsik thermocycler (DNA-Technology).

После этого проводили электрофорез продуктов ПЦР в полиакриламидном геле и окрашивали гель нитратом серебра.After that, electrophoresis of PCR products was carried out in a polyacrylamide gel and the gel was stained with silver nitrate.

Наличие в продуктах ПЦР обоих фрагментов длиной менее 200 н.п. или хотя бы одного из них свидетельствует о том, что выделенная ДНК пригодна по своему качеству и количеству для дальнейшего анализа на ее целостность.The presence in PCR products of both fragments with a length of less than 200 n.p. or at least one of them indicates that the extracted DNA is suitable in its quality and quantity for further analysis on its integrity.

Для анализа целостности ДНК при проведении ПЦР-анализа были также выбраны два протяженных фрагмента ДНК.Two extended DNA fragments were also selected for analysis of DNA integrity during PCR analysis.

Первый фрагмент - длиной 800 н.п., содержащий 7, 8 и 9 экзоны гена ТР53. Праймеры были выбраны нами с помощью программы Primer Premier 6. Прямой праймер: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3′; обратный праймер: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3′.The first fragment is 800 bp long, containing 7, 8, and 9 exons of the TP53 gene. We selected primers using the Primer Premier 6 program. Direct primer: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3 ′; reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3 ′.

Температурный режим реакции: первоначальная денатурация 4 мин / 95°С; 10 циклов 50 с/ 95°С, 40 с /63°С, 90 с /72°С; 30 циклов, 50 с/ 95°С, 40 с /56°С, 90 с /72°С; конечная полимеризация 7 мин /72°С в амплификаторе «Терцик» («ДНК-Технология»).Temperature reaction: initial denaturation 4 min / 95 ° C; 10 cycles 50 s / 95 ° C, 40 s / 63 ° C, 90 s / 72 ° C; 30 cycles, 50 s / 95 ° C, 40 s / 56 ° C, 90 s / 72 ° C; final polymerization of 7 min / 72 ° C in the Tertsik thermocycler (DNA-Technology).

(В отличие от прототипа при отжиге праймеров на матрице используется температурная «ступенька», сначала применяется 10 циклов при 63°С, а затем 30 циклов при 56°С). Использование температурной «ступеньки» повышает чувствительность и специфичность ПЦР-анализа.(Unlike the prototype, when annealing the primers on the matrix, the temperature “step” is used, first 10 cycles at 63 ° C, and then 30 cycles at 56 ° C). The use of temperature “steps” increases the sensitivity and specificity of PCR analysis.

Второй фрагмент длиной 2340 н.п., содержащий 14 и 15 экзоны гена MLH1. Прямой праймер: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3′, обратный праймер: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3′.The second fragment is 2340 bp long, containing 14 and 15 exons of the MLH1 gene. Forward primer: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3 ′, reverse primer: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3 ′.

Температурный режим реакции: первоначальная денатурация 3 мин / 95°С; 40 циклов, 30 с/ 95°С, 40 с /60°С, 2 мин /72°С; конечная полимеризация 7 мин /72°С в амплификаторе «Терцик» («ДНК-Технология»).Temperature reaction: initial denaturation 3 min / 95 ° C; 40 cycles, 30 s / 95 ° C, 40 s / 60 ° C, 2 min / 72 ° C; final polymerization of 7 min / 72 ° C in the Tertsik thermocycler (DNA-Technology).

Для обоих длинных фрагментов полимеразную цепную реакцию проводили при помощи кита "Evrogen Encyclo PCR". В реакционную смесь брали 1-9 нг ДНК; 1 ед. Encyclo-полимеразы (В прототипе используется Taq ДНК-полимераза, Encyclo-полимераза предпочтительна для амплификации длинных фрагментов ДНК).For both long fragments, the polymerase chain reaction was carried out using an Evrogen Encyclo PCR kit. 1-9 ng DNA was taken into the reaction mixture; 1 unit Encyclo polymerase (The prototype uses Taq DNA polymerase; Encyclo polymerase is preferred for amplification of long DNA fragments).

Для визуализации продуктов ПЦР проводили электрофорез в полиакриламидном геле с последующим окрашиванием нитратом серебра.To visualize PCR products, polyacrylamide gel electrophoresis was performed followed by staining with silver nitrate.

Фрагменты ДНК длиной 800 н.п. и/или 2340 н.п. были обнаружены в стуле 32 из 42 пациентов с колоректальным раком. В контрольной группе такие фрагменты ДНК в стуле отсутствовали.DNA fragments 800 np long and / or 2340 n.a. 32 of 42 patients with colorectal cancer were found in stool. In the control group, such DNA fragments were absent in the stool.

Для анализа данных использовали программу Graphpad Instat [http://www.keygenguru.com/serial/graphpad_instat_3_0.html] [13]. Различия между группами считали достоверными на уровне 95% вероятности при р<0,05.To analyze the data, we used the Graphpad Instat program [http://www.keygenguru.com/serial/graphpad_instat_3_0.html] [13]. Differences between groups were considered significant at the 95% probability level at p <0.05.

Чувствительность и специфичность метода составили соответственно 76% и 100%. С уровнем статистической достоверности более 95% не выявлено статистически значимых различий (р=1) между чувствительностью метода для пациентов с I-II (73%) и III-IV (70%) стадиями, что демонстрирует возможности метода для ранней диагностики КРР.The sensitivity and specificity of the method were 76% and 100%, respectively. With a statistical confidence level of more than 95%, there were no statistically significant differences (p = 1) between the sensitivity of the method for patients with I-II (73%) and III-IV (70%) stages, which demonstrates the capabilities of the method for early diagnosis of CRC.

Результаты анализа могут быть получены в течение 3-х дней после доставки пробы в лабораторию.Analysis results can be obtained within 3 days after delivery of the sample to the laboratory.

Способ целесообразно применять в условиях массового обследования населения, т.к. не связан с применением дорогостоящей, сложной аппаратуры и высококвалифицированного персонала, и позволяет выявлять КРР на ранних стадиях.The method is advisable to apply in a mass population survey, because It is not associated with the use of expensive, complex equipment and highly qualified personnel, and allows the identification of CRC in the early stages.

Список литературыBibliography

1. Duffy M.J. Use of molecular markers for predicting therapy response in cancer patients // J. Cancer Treatment Reviews. - 2011. - P. 151-159.1. Duffy M.J. Use of molecular markers for predicting therapy response in cancer patients // J. Cancer Treatment Reviews. - 2011 .-- P. 151-159.

2. http://www.colonoscopy.ru/patient/procedure1.htm.2.http: //www.colonoscopy.ru/patient/procedure1.htm.

3. Church TR, Wandell M, Lofton-Day С et al. Prospective evaluation of methylated SEPT9 in plasma for detection of asymptomatic colorectal cancer. Gut. 2014 Feb; 63(2):317-25.3. Church TR, Wandell M, Lofton-Day C et al. Prospective evaluation of methylated SEPT9 in plasma for detection of asymptomatic colorectal cancer. Gut. 2014 Feb; 63 (2): 317-25.

4. http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM390234.pdf.4. http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM390234.pdf.

5. http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM391101.pdf.5. http://www.fda.gov/downloads/AdvisoryCommittees/CommitteesMeetingMaterials/MedicalDevices/MedicalDevicesAdvisoryCommittee/MolecularandClinicalGeneticsPanel/UCM391101.pdf.

6. Thomas F. Imperiale, M.D., David F et al. Multitarget Stool DNA Testing for Colorectal-Cancer Screening N Engl J Med 2014; 370:1287-1297.6. Thomas F. Imperiale, M. D., David F et al. Multitarget Stool DNA Testing for Colorectal-Cancer Screening N Engl J Med 2014; 370: 1287-1297.

7. Kerr JF, Wyllie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26:239-57.7. Kerr JF, Wyllie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26: 239-57.

8. Boynton K.A, Summerhayes I.C, Ahlquist D.Α., Shuber A.P. DNA integrity as a potential marker for stool_based detection of colorectal cancer // Clin. Chem. - 2003. - Vol. 49. - P. 1058-1065.8. Boynton K.A., Summerhayes I.C., Ahlquist D.Α., Shuber A.P. DNA integrity as a potential marker for stool_based detection of colorectal cancer // Clin. Chem. - 2003. - Vol. 49. - P. 1058-1065.

9. Yehya A.H., Yusoff N.M., Khalid I.A. et al. Pilot study of the sensitivity and specificity of the DNA integrity assay for stool-based detection of colorectal cancer in Malaysian patients // Asian Pac J Cancer Prev. - 2012. - Vol. 13(5). - P. 1869-1872. - прототип.9. Yehya A.H., Yusoff N.M., Khalid I.A. et al. Pilot study of the sensitivity and specificity of the DNA integrity assay for stool-based detection of colorectal cancer in Malaysian patients // Asian Pac J Cancer Prev. - 2012. - Vol. 13 (5). - P. 1869-1872. - prototype.

10. Beroud С & Soussi Τ (1998). p53 gene mutation: software and database. Nucleic Acids Res, 1, 200-4.10. Beroud C & Soussi Τ (1998). p53 gene mutation: software and database. Nucleic Acids Res, 1, 200-4.

11. Fearon E.R. Molecular genetics of colorectal cancer. Annu. Rev. Pathol. Mech. Dis. 2011, 6, 479-507.11. Fearon E.R. Molecular genetics of colorectal cancer. Annu. Rev. Pathol. Mech Dis. 2011, 6, 479-507.

12. http://www.interlabservice.ru/catalog/reagents/index.php?sid=1402&id=8693).12. http://www.interlabservice.ru/catalog/reagents/index.php?sid=1402&id=8693).

13. http://www.keygenguru.com/serial/graphpad_instat_3_0.html.13. http://www.keygenguru.com/serial/graphpad_instat_3_0.html.

Claims (5)

1. Способ неинвазивной диагностики колоректального рака, основанный на анализе целостности ДНК из стула пациента, включающий забор и транспортировку образцов стула пациента, выделение из стула пациента общей ДНК, контроль качества и количества выделенной ДНК и выявление протяженных фрагментов для определения целостности ДНК методом ПЦР-анализа, по присутствию которых судят о наличии у пациента колоректального рака, отличающийся тем, что образцы стула транспортируют в среде, содержащей 0,5 М ЭДТА, а для оценки качества и количества выделенной ДНК проводят ПЦР-анализ двух коротких фрагментов ДНК длиной менее 200 н.п. в дуплексном режиме: первый фрагмент длиной 141 н.п., расположенный в кодирующей области гена ТР53, второй фрагмент 153 н.п., расположенный в кодирующей области гена BLM, и для оценки целостности геномной ДНК методом ПЦР-анализа используют два протяженных фрагмента: первый фрагмент длиной 800 н.п., содержащий 7, 8 и 9 экзоны гена ТР53, второй фрагмент длиной 2340 н.п., содержащий 14 и 15 экзоны гена MLH1, причем для обоих протяженных фрагментов полимеразную цепную реакцию проводят при помощи кита "Evrogen Encyclo PCR", в состав которого входит Encyclo-полимераза, и обнаружение этих фрагментов либо хотя бы одного из этих двух фрагментов в продуктах ПЦР свидетельствует о наличии колоректального рака у пациента.1. A method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer, based on the analysis of DNA integrity from the patient’s stool, including sampling and transportation of patient’s stool samples, extraction of total DNA from the patient’s stool, quality control and quantity of extracted DNA, and identification of extended fragments for determining DNA integrity by PCR analysis , by the presence of which it is judged that the patient has colorectal cancer, characterized in that the stool samples are transported in a medium containing 0.5 M EDTA, and to assess the quality and quantity of excretion This DNA is carried out by PCR analysis of two short DNA fragments with a length of less than 200 n.p. in duplex mode: the first fragment is 141 bp in length, located in the coding region of the TP53 gene, the second fragment is 153 bp, located in the coding region of the BLM gene, and two extended fragments are used to evaluate the integrity of genomic DNA by PCR analysis: the first fragment is 800 bp long, containing 7, 8 and 9 exons of the TP53 gene, the second fragment is 2340 bp long, containing 14 and 15 exons of the MLH1 gene, and for both extended fragments the polymerase chain reaction is carried out using the Evrogen whale Encyclo PCR ", which includes Encyclo polymerase, and found The presence of these fragments or at least one of these two fragments in PCR products indicates the presence of colorectal cancer in the patient. 2. Способ неинвазивной диагностики колоректального рака по п.1, отличающийся тем, что ПЦР-анализ первого короткого фрагмента ДНК длиной 141 н.п. осуществляют, используя прямой праймер 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3′, обратный праймер: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3.2. A non-invasive method for the diagnosis of colorectal cancer according to claim 1, characterized in that the PCR analysis of the first short DNA fragment with a length of 141 n.p. carried out using a direct primer 5′-ATTCACTTTTATCACCTTTCCTTGCC-3 ′, the reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3. 3. Способ неинвазивной диагностики колоректального рака по п.1, отличающийся тем, что ПЦР-анализ второго короткого фрагмента ДНК длиной 153 н.п. осуществляют, используя прямой праймер 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3′, обратный праймер: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3′.3. The method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer according to claim 1, characterized in that the PCR analysis of the second short DNA fragment of 153 n.p. carried out using a direct primer 5′-CTCTGCCACCAGGAAGAATC-3 ′, the reverse primer: 5′-ACAGCAGTGCTTGTGAGAAC-3 ′. 4. Способ неинвазивной диагностики колоректального рака по п.1, отличающийся тем, что наличие первого фрагмента длиной 800 н.п. при анализе целостности ДНК определяют с использованием выбранного прямого праймера: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3′, обратного праймера: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3′.4. The method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer according to claim 1, characterized in that the presence of the first fragment 800 np in length when analyzing the integrity of the DNA is determined using the selected forward primer: 5′-GCCTCATCTTGGGCCTGTGTTATCTC-3 ′, reverse primer: 5′-CCACTTGATAAGAGGTCCCAAGACTT-3 ′. 5. Способ неинвазивной диагностики колоректального рака по п.1, отличающийся тем, что наличие второго фрагмента длиной 2340 н.п. при анализе целостности ДНК определяют с использованием выбранного прямого праймера: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3′, обратного праймера: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3′. 5. The non-invasive diagnostic method for colorectal cancer according to claim 1, characterized in that the presence of a second fragment of 2340 n.p. when analyzing the integrity of the DNA is determined using the selected forward primer: 5′-AAGTGGGGTTGGTAGGATTCT-3 ′, reverse primer: 5′-ACTATACAATACAGCAACTATCCT-3 ′.
RU2015116039/15A 2015-04-27 2015-04-27 Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer RU2586775C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116039/15A RU2586775C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116039/15A RU2586775C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586775C1 true RU2586775C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015116039/15A RU2586775C1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586775C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740576C1 (en) * 2019-11-06 2021-01-15 федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации Minimally invasive method for detecting sensitivity of rectal tumour to radiation therapy based on change in abundance of n2ax and rbbp8 genes

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009102788A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Mayo Foundation For Medical Education And Research Detecting neoplasm

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009102788A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Mayo Foundation For Medical Education And Research Detecting neoplasm

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БУТРОВИЧ Г.М. Диагностика карцином кишечного тракта методом анализа целостности ДНК, выделенной из стула пациентов. Сборник научных трудов. Конференция молодых ученых 27 марта 2013 года. Санкт-Петербург, 2013, стр.7-9 [Найдено 31.03.2016] [он-лайн]. Найдено из Интернет: URL: http://www.niioncologii.ru/sites/default/files/files/20131605185946.pdf. YEHYA A.H. et al. Pilot study of the sensitivity and specificity of the DNA integrity assay for stool-based detection of colorectal cancer in Malaysian patients. Asian Pac J Cancer Prev. 2012; 13(5): 1869-1872 [Найдено 31.03.2016] [он-лайн]. Найдено из Интернет: URL: http://www.apocpcontrol.org/paper_file/issue_abs/Volume13_No5/1869-1872%204.1-1%20Ashwaq%20Hamid%20Yehya.pdf. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740576C1 (en) * 2019-11-06 2021-01-15 федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации Minimally invasive method for detecting sensitivity of rectal tumour to radiation therapy based on change in abundance of n2ax and rbbp8 genes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3114234B1 (en) Method for diagnosing colorectal cancer from a human feces sample by quantitive pcr
US11047011B2 (en) Immunorepertoire normality assessment method and its use
JP2002511585A (en) Methods for diagnosing disease from fecal samples
EP3250708B1 (en) Biomarkers for colorectal cancer related diseases
CN109477145A (en) Biomarkers of Inflammatory Bowel Disease
CN109207592A (en) Kit and its application for colorectal cancer detection
US8669062B2 (en) Disease detection by digital protein truncation assays
EP3152560A1 (en) Non-invasive gene mutation detection in lung cancer patients
Li et al. Expression alteration of long non-coding RNAs and their target genes in the intestinal mucosa of patients with Crohn’s disease
Freire et al. NOD2 gene mutations in ulcerative colitis: useless or misunderstood?
RU2586775C1 (en) Method for non-invasive diagnosis of colorectal cancer
US20130288918A1 (en) Colorectal Cancer Screening Method
EP3250676B1 (en) Biomarkers for colorectal cancer related diseases
Janovičová et al. DNA in fresh urine supernatant is not affected by additional centrifugation and is protected against deoxyribonuclease
Ahani et al. RB1 gene mutations in Iranian patients with retinoblastoma: report of four novel mutations
WO2011004517A1 (en) Method for detection of target nucleic acid, and method for testing for colorectal cancer
US20170130277A1 (en) Biomarker for colorectal cancer
CN107312843B (en) Application of KRBA1 gene mutation in preparation of breast cancer detection kit
CN108866189B (en) A kit and system for predicting susceptibility to laryngeal squamous cell carcinoma
JP2025175435A (en) Method, marker, and test kit for predicting sensitivity to immune checkpoint inhibitors, and screening method for sensitivity enhancers
WO2014182726A2 (en) Genetic markers for macular degeneration disorder treatment
WO2020223867A1 (en) Method for assessing risk of severe cutaneous adverse drug reactions caused by disease-modulating antirheumatic drugs, test kit thereof, and use thereof
HK1238302B (en) Dna methylation biomarker for early detection and risk assessment of cancer and its application
HK1249134B (en) Biomarkers for colorectal cancer related diseases
HK1240281B (en) Biomarkers for colorectal cancer related diseases

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner