UGT1A1基因多态性检测室间质量评价及基于CRISPR/Cas9系统的EML4-ALK融合基因检测的研究

来源 :北京协和医学院中国医学科学院 北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houboweike
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伊立替康是广泛用于治疗晚期结直肠癌等恶性肿瘤的化疗药,然而其治疗存在较大毒性,常发生迟发性腹泻及严重中性粒细胞减少症。研究表明个体UGT1A1基因多态性状态与伊立替康治疗不良反应密切相关。为优化临床伊立替康药物疗效的管理,国内越来越多的实验室开展了UGT1A1基因多态性检测。室间质量评价是UGT1A1基因多态性检测质量保证的重要内容。在本研究之前,中国UGT1A1基因多态性分型的室间质量评价尚为空白。为了提高临床实验室UGT1A1基因分型能力,本研究第一部分中以可模拟真实临床样本的UGT1A1基因多态性细胞系为质控品,将其用于实验室基因多态性检测室间质量评价,探讨该质控品的实用性和各临床实验室UGT1A1基因多态性分型能力。  制备的细胞质评样本由3种不同UGT1A1基因多态性的永生化人淋巴细胞系组成。首先对制备的细胞质评样本性能进行了验证分析,其稳定性及均一性符合室间质评样本的要求。采用PCR-Sanger测序法对不同基因型进行验证,结果与预期相符。随后将制备的该质评样本组成包括10支样本的室间质评样本盘,发放至全国45家临床实验室。共收到45份有效回报结果,检测结果完全正确实验室为97.7%(44/45);所有参评实验室检测的样本符合率为99.4%,仅一份假阴性结果,无假阳性结果;使用最多的检测方法是PCR-测序法(75.6%,34/45),其中24份结果采用PCR-焦磷酸测序法检测。本研究第一部分成功运用含UGT1A1多态性的细胞样本进行全国室间质评,细胞样本较临床标本来源更稳定,异质性小,容易大量制备,可有效用于UGT1A1多态性基因分型检测室间质量评价。本次室间质量评价的结果表明,国内大多数UGT1A1基因分型实验室具备正确分型UGT1A1基因多态性的能力。  非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的EML4-ALK融合基因是化疗药物ALK激酶抑制剂—克唑替尼的分子靶标,而选择克唑替尼治疗的前提为准确和可靠地检测出ALK基因重排。目前荧光原位杂交(fluorescence in situhybridization,FISH)是临床EML4-ALK融合基因检测验证的标准方法,但存在价格昂贵,操作规范要求较高,检测周期长等缺点,因此EML4-ALK融合基因的检测方法仍有待改进。  本研究第二部分的目的是以CRISPR-Cas9(clustered regularly interspacedshort palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated easpase9(Cas9))技术平台为基础,利用核酸酶失活的Cas9(nuelease-deficient Cas9,dCas9)与sgRNA(singleguide RNA)组装后具有与靶序列结合而不对其切割的特点,将荧光标记的dCas9蛋白与靶向ALK基因的sgRNA分子体外组装为核酸探针,建立针对EML4-ALK基因重排检测的新方法,首次探讨该技术在临床分子诊断中的应用价值。本研究中,通过原核表达纯化dCas9蛋白,其中dCas9蛋白融合表达Halo标签,可采用多种Halo荧光配基实现对dCas9蛋白不同荧光标记。首先以端粒重复序列的检测对sgRNA/dCas9检测体系进行了验证及优化。通过设计端粒sgRNA,体外与dCas9蛋白组装后检测本研究中所用细胞系的端粒,结果显示端粒-sgRNA/dCas9复合物可成功检测体外固定细胞中染色体端粒。随后,以含串联重复序列的MUC4基因2号外显子及相邻3号内含子为靶点设计sgRNA,与两种不同荧光标记的dCas9蛋白分别组装,进一步验证了该方法进行双基因标记的能力。利用该检测体系对非小细胞肺癌EML4-ALK融合基因进行了检测。本研究中ALK为单拷贝基因,为提高荧光检测灵敏度,对ALK基因重排位点上下游各约5kb特异靶序列分别设计多条sgRNAs,组装两种荧光标记的dCas9蛋白后分别对肺癌EML4-ALK阳性细胞系及阴性细胞系进行ALK基因重排检测。初步结果显示,由于该检测体系加入多条sgRNA序列,荧光标记信噪比较重复序列检测低,结果观察不明显;对于EML4-ALK阳性的细胞系,可在少数细胞中观察到分离荧光信号的阳性结果;对于EML4-ALK阴性的对照细胞系,荧光重合点较预期结果少,需进一步优化检测条件。综上所述,基于CRISPR/dCas9系统的体外基因检测方法操作简便,省时,具有良好的应用前景。首次通过该检测方法初步探讨了其对非小细胞肺癌ALK基因重排的检测,结果显示该方法对ALK基因重排具有一定的检测能力,但仍需对方法学进行优化后进一步验证。  本研究的创新点主要有:  (1)探讨了细胞质评样本对UGT1A1基因多态性检测室间质量评价的可行性及实用性,结果证明该质评物质具有良好的实用性,国内大多数实验室具备正确分型UGT1A1基因多态性的能力。  (2)探讨了CRISPR/Cas9系统在体外检测细胞内融合基因的可行性,初步研究结果证明该方法对EML4-ALK融合基因具有一定的检测能力。
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