用于单细胞RNA分析的循环肿瘤细胞团捕获和单细胞分离方法的质量评估

循环肿瘤细胞团（Circulating tumor cell cluster, CTC cluster）的单细胞分析对CTC cluster的生物学效应分析极其重要。为了使CTC cluster单细胞分析可以获得最有效的结果,分析前的捕获和单细胞分离的过程必须能够保持CTC cluster的完整性和细胞内部RNA的完整。本研究通过单细胞RNA测序中的逆转录方法逆转录并定量3个看家基因进行RNA质控,同时测量CTC cluster的横向直径用于评估CTC cluster的完整性,从而测定CTC cluster捕获和单细胞分离过程对CTC cluster单细胞分析结果的影响。分别采用胰酶-EDTA和非酶细胞解离溶液（Non-enzymatic cell dissociation solution, NECDS）分离CTC cluster中的单细胞,并考察了单细胞分离过程对胞内RNA的影响。考察了负向富集、正向富集和膜过滤捕获方案中不同操作流程对CTC cluster完整性和单细胞内RNA完整性的影响。结果表明,NECDS可快速分离CTC cluster中的单细胞且不会对细胞内RNA产生影响...     

基于核酸侵入反应偶联PCR的粪便样本基因甲基化定量分析方法及用于结直肠癌无创筛查

从粪便中检测BMP3基因甲基化水平可实现对结直肠癌的无创筛查,但对检测方法的灵敏度与特异性要求很高。本研究将核酸侵入反应与实时荧光聚合酶链式反应(PCR)偶联,建立了BMP3基因甲基化检测方法,以ACTB基因作为参比基因,通过优化反应体系中探针浓度、Flap核酸内切酶与Taq酶用量,提高BMP3目标基因与ACTB参比基因的扩增效率至接近100%,实现了利用ΔCT法进行BMP3基因甲基化水平的相对定量,可对低至10 copies的甲基化BMP3基因进行检测,并可从非甲基化模板中准确定量0.01%的甲基化模板,非甲基化模板不产生非特异性信号,表明本方法具有极高的灵敏度与良好的特异性。将本方法用于16例结直肠癌患者、7例结直肠腺瘤患者及19例健康人粪便样本中BMP3基因甲基化检测,结果表明,有5例结直肠癌患者的粪便样本检出BMP3基因甲基化,2例结直肠腺瘤患者的粪便样本检出BMP3甲基化,健康人的粪便样本均没有检出甲基化,表明本方法可用于检测粪便样本中基因的甲基化水平,为临床开展基于粪便中基因甲基化检测的无创结直肠癌筛查提供了新方法。     

热稳定生物素化荧光素酶的制备及其在焦测序中的应用

新一代大规模焦测序技术需要稳定的可固定化的荧光素酶,为了制备热稳定性好且被生物素化的荧光素酶,本研究采用基因工程方法将生物素羧基载体蛋白C端87个氨基酸残基(BCCP87)与荧光素酶在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中进行融合表达,以实现菌体内直接表达生物素化的荧光素酶(BCCP-LUC);并对北美萤火虫(Photinus pyralis)荧光素酶基因进行了定点突变以增强其热稳定性;用链亲和素包被的磁珠对重组融合蛋白进行固定化,用于焦测序。实验结果表明:突变后的荧光素酶在50℃环境中仍具有活性;在43℃下10min活性保留大于80%,热稳定性明显增强。Western blot分析结果表明,荧光素酶能够在大肠杆菌内生物素化。用链亲和素包被的磁珠结合BCCP-LUC后具有较高活性(2.1×105RLU/μL Beads),经过多次洗涤活性无明显下降。采用微球固定的荧光素酶以及ATP硫酸化酶成功的进行了DNA序列的测定且定量准确,表明固定化的荧光素酶可以应用于焦测序中,为建立高通量大规模芯片焦测序技术提供有效、稳定的工具酶。     

实时荧光聚合酶链式反应偶联高特异性核酸侵入反应检测单核苷酸多态性

建立了实时荧光聚合酶链式反应( PCR)偶联高特性核酸侵入反应检测单核苷酸多态性( SNP)的方法。优化了体系中flap核酸内切酶1(FEN1酶)和野生型检测探针等用量,确定了最佳反应条件,即FEN1酶用量为1.5 U,野生型检测探针用量为0.125μmol/L,0.5μmol/L Invader突变型检测探针,各0.25μmol/L通用野生型( VIC)和突变型( FAM)荧光共振转移发卡探针,显著降低了野生型样本和突变型样本背景信号,避免了背景信号对检测结果分型的干扰。采用本方法对编码乙醛脱氢酶2( ALDH2)基因ALDH2*2位点21例样本、细胞色素P4502C19基因CYP2C19*2和CYP2C19*3位点各19例样本进行分型检测,结果表明, AL-DH2*2位点GG纯合10例,GA杂合8例,AA纯合3例;CYP2C19*2位点GG纯合9例,GA杂合8例,AA纯合2例;CYP2C19*3位点GG纯合18例,GA杂合1例。使用焦磷酸测序进行验证,两种方法检测结果一致。本方法特异性好、操作简便、耗时短、成本低,可实现对SNP单管闭管无污染的分型检测。     

用于高度降解mRNA样本的非反转录基因表达量测定方法

许多生物样本(如石蜡包埋组织样本)中的mRNA易断裂为小片段,利用传统方法检测较困难。为了测定高度降解的mRNA,本研究针对待测mRNA短片段设计一对探针,当探针与待测模板杂交后,通过连接反应将两条探针5’与3’端相连,连接产物作为PCR扩增模板进行实时荧光定量检测,从而对待测mRNA进行定量测定。以人ACTB基因为待测靶标,通过测定不同浓度的待测靶标及与待测靶标序列不同的RNA片段,分别考察方法的灵敏度与特异性,并检测肺癌石蜡切片样本中ACTB基因的表达量,与传统的反转录定量PCR检测结果进行了对比。本方法的检出限为150 fmol/L,定量线性范围为150 fmol/L～300 pmol/L,并且具有良好的特异性。在对石蜡包埋组织样本中的基因表达量检测时,本方法扩增检测CT值比反转录实时定量PCR小,表明本方法更适合对高度降解的mRNA样本进行定量测定。     

焦磷酸测序中PCR引物与测序引物的设计

利用焦磷酸测序技术进行核酸序列测定时,测序信号过低或非特异性信号过高均会导致测序失败。因此,PCR引物与测序引物的设计十分重要。本研究以rs8175347为例,通过设计具有不同多聚酶亲和指数(PPI)的PCR引物,并运用焦磷酸测序测定其扩增产物,考察了PPI值对扩增效率以及测序信号的影响;以rs914232、rs671位点为例,对比不同测序方向以及dNTP的推注顺序,考察了两者对测序结果的影响。结果表明,提高PCR引物的PPI值有助于增强扩增效率与测序结果的信号峰强度,测序方向和dNTP推注顺序的不合理选择会严重干扰部分SNP测序结果的判断。因此,在设计PCR引物时,应将多聚酶亲和指数理论与传统基于解链温度值的引物设计思路相结合,为焦磷酸测序提供高质量的测序模板;在进行定量测序时,还要综合考虑待测位点(SNP)两侧的序列,选择合适的测序方向以及dNTP的推注顺序,使测序结果更加准确。     

用于无创产前诊断的SRY基因高灵敏高特异检测方法研究

通过检测母体外周血中胎儿游离DNA(cffDNA)的SRY基因,确定胎儿性别,可评估胎儿性连锁遗传病的发病风险,降低病儿出生率.本研究建立了高灵敏、高特异、闭管检测不易污染的实时荧光PCR偶联核酸侵入反应方法用于SRY基因的检测.通过优化反应体系中的检测探针浓度、FEN1酶用量、Taq酶用量及预扩增退火温度,确定了最佳的反应条件,即检测探针浓度为250 nmol/L、FEN1酶用量为7.5 U、Taq酶用量为0.5 U、预扩增退火温度为67℃.在最佳反应条件下,实现对含量低至4%(4 copies/μL)的模拟样本的检测,并成功检测两例孕期分别为9周和10周的临床实际样本.结果表明,所建立的方法可用于母体外周血cffDNA的SRY基因检测,为临床开展基于SRY基因的无创产前诊断提供了新方法.