用于检测白细胞介素-3基因多态性的探针、引物及试剂盒

技术领域

本发明涉及分子生物学领域，具体的说涉及用于检测白细胞介素-3基因多态性的探针、引物及试剂盒。

背景技术

白细胞介素-3（interleukin-3，IL-3），又叫多集落刺激因子（multi-CSF），是白细胞介素家族重要成员之一，主要由激活了的T细胞、巨噬细胞和骨髓基质干细胞产生，通过与其受体——IL-3R结合，在机体的造血调节和免疫调节中发挥重要作用。该基因不但与骨髓功能衰竭等造血细胞疾病相关，而且与多种炎症也相关，如类风湿性关节炎、青少年型皮肤炎等，甚至与精神分裂症也有关系。此基因多态性可能影响个体对炎症的反应，进而影响相关疾病的遗传易感性。因此针对IL3基因多态性检测可作为病情、治疗效果以及预后的评估指标，具有较重要的意义。

目前普遍应用的突变检测方法为DNA直接测序法，PCR产物直接进行DNA序列分析，可以明确突变位点，但存在费时费力，成本较昂贵，不适用于对大量样本进行检测等缺点。因此，需要开发一种适合大批量样本检测的方法。

发明内容

本发明的目的首先在于提供一种用于检测白细胞介素-3基因多态性的探针，该探针的序列如SEQ ID NO.:1所示，或者在SEQ ID NO.:1的序列两端加以基团修饰；

其中修饰基团为：5′的修饰基团为荧光基团，如ROX；3′的修饰基团为淬灭基团，如BHQ2；

具体的说，本发明提供的用于检测白细胞介素-3基因多态性的探针为：5′-ROX-CCAAGGCGGGAGGNTGTTGCCAACTCTTGG-BHQ2-3′；

其中N为变异碱基，具体为C>T；

所述的探针包括环序列和茎序列，其中环序列为第6~26bp（5′-GCGGGAGGNTGTTGCCAACT-3′），其两侧是两个反向互补的茎序列，茎序列为（5′-CCAAG……CTTGG-3）。

该探针的设计原理为：根据IL3基因多态性rs31480，设计探针和引物，需要保证在退火温度下DNA模板不存在时，探针呈茎环状态。探针所采用的淬灭基团为BHQ2，其淬灭空间范围很小，搭配短发射波长的荧光基团，如ROX，只有当分子信标呈茎环结构时，荧光才会被很好地淬灭。环序列与靶DNA序列互补时，确定最佳PCR引物为40-45bp大小，PCR产物长度100-180bp。

本发明还提供了一种用于检测白细胞介素-3基因多态性的引物，该引物的序列如SEQ ID NO.:2（引物1）和SEQ ID NO.:3（引物2）所示：

引物1 5′- AGGTGACACTATAGAATATGTGGTTTTCTATGGAGGTTCC -3′

引物2 5′- GCAAGCCCTCACGTAGCGAACTGTCTTGTTCTGGTCCTTCG -3′。

本发明还提供了一种用于检测白细胞介素-3基因多态性的试剂盒，该试剂盒包含如上所述的探针和/或引物；

该试剂盒还包含还有Taq酶、dNTP、和/或Mg2+，以及使用说明书。

本发明还提供一种了用于检测白细胞介素-3基因多态性的方法该方法包括如下步骤：

（1）采集样本，抽提DNA；

（2）应用上述探针和引物进行荧光定量PCR反应；

（3）应用PCR仪配套软件分析结果，根据扩增曲线，规定合适基线和阈值，基于形成的杂交峰所显示的Tm值差异展现不同的基因型；其中Tm值64℃时为野生型，Tm值57℃时为突变型。

其中PCR反应的总体系为15ul（包括PCR Mix 7.5ul、正向引物溶液0.5ul及反向引物溶液0.5ul，探针0.1ul，样本DNA 2ul，灭菌重蒸馏水4.4ul）；在荧光定量PCR仪上进行反应，PCR反应条件为92-97℃预变性5-15分钟；92-97℃变性10-30秒，57-65℃退火10-30秒，70-75℃延伸10-30秒，40-50个循环；72℃延伸10分钟；92-97℃变性1分钟，40℃复性1分钟，熔解温度45-80℃过程中实时监测荧光信号，每升温1℃记录5次。

本发明对IL3基因多态性进行检测，可实现对IL3基因多态性的快速筛查，有利于建立对个体叶酸代谢能力进行评估，辅助临床对患者进行危险分层和指导叶酸的个体化服用。

本发明利用一种可以特异识别核酸序列的荧光探针，通过与靶序列进行杂交后发生构象的变化而释放荧光染料，根据杂交后产生不同温度的峰图判定分型结果。在没有靶DNA存在的情况下，荧光基团与淬灭基团可以稳定地结合在一起，检测不到荧光信号；当有靶DNA存在时，荧光标记探针结构被破坏，荧光基团与淬灭基团相互分离，即可检测到荧光信号。该方法与其他遗传分型技术相比，操作简单，2-3小时可以完成96例检测，具有灵敏度高、特异性好、快速、高通量检测等优点，通过直接探测PCR过程中荧光信号获得检测结果，基因分型清晰，不需要PCR后处理或电泳检测，可实现真正的闭管操作。

附图说明

图1 rs31480位点的三种峰型（CC型、TT型、CT型）；

图2 精密度实验结果（其中两个峰的为CT型，单峰的为CC型）；

图3 多样本的熔解曲线图。

具体实施方式

实施例1 探针及引物设计

本发明是针对IL3 C>T SNP位点设计探针及引物序列。具体原理是利用荧光探针与靶序列进行杂交后发生构象的变化而释放荧光染料，根据杂交后产生不同温度的峰图及Tm值判断基因分型结果。在没有靶DNA存在的情况下，荧光基团与淬灭基团可以稳定地结合在一起，检测不到荧光信号；当有靶DNA存在时，荧光标记探针结构被破坏，荧光基团与淬灭基团相互分离，即可检测到荧光信号。

设计探针和引物，实现在退火温度下模板不存在时，探针呈茎环状态，包括环序列及其两侧呈反向互补的茎序列，总长度为30bp，其中环序列为第20bp（5′-GCGGGAGGNTGTTGCCAACT-3′），两端各5个碱基构成茎序列；且两端的茎序列正好形成互补；采用的淬灭基团为BHQ2，配短发射波长的荧光基团ROX。环序列与靶DNA序列互补，确定PCR引物为38-40bp大小，PCR产物长度170bp。

引物和探针序列如下：

引物1的序列：5′- AGGTGACACTATAGAATA TGTGGTTTTCTATGGAGGTTCC -3′；

引物2的序列：5′- GCAAGCCCTCACGTAGCGAA CTGTCTTGTTCTGGTCCTTCG -3′；

探针的序列：5′-ROX-CCAAGGCGGGAGGNTGTTGCCAACTCTTGG-BHQ2-3′。

其中N为变异碱基，具体为C>T；

上述探针和引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。

实施例2 检测不同基因型标准品

1、用质粒IL3 C>T构建并制备含有目的基因rs31480位点的野生型标准品质粒和突变型标准品质粒（质粒来源，以及含目的基因质粒的合成由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。通过sanger测序确定序列的准确性，野生型标准品质粒rs31480基因型为CC；突变型标准品质粒rs31480基因型为TT。标准品质粒DNA浓度标化到10ng/ul。

2、采用实施例1中的探针及引物。

3、PCR反应体系：

1）在每一个PCR反应孔中依次加入PCR Mix 7.5ul，引物1溶液0.5uM及引物2溶液0.5uM，探针0.1uM，然后在3个不同的PCR反应孔中分别加入野生型标准品质粒DNA、突变型标准品质粒DNA、混合型DNA（野生型标准品质粒和突变型标准品质粒按照1:1比例混合）各2ul，用灭菌重蒸馏水补足15ul；

2）在荧光定量PCR仪上进行反应，PCR反应条件为95℃预变性5分钟；95℃变性30秒，60℃退火30秒，72℃延伸30秒，45个循环；72℃延伸10分钟；95℃变性1分钟，40℃复性1分钟，熔解温度45-80℃过程中实时监测荧光信号，每升温1℃记录5次。

4、应用PCR仪配套软件SLAN分析结果，基于形成的杂交峰所显示的Tm值差异展现不同的基因型。rs31480位点峰出现在64℃为CC基因型，出现在57℃为TT基因型，两个位置都有峰为CT基因型（图1）。

实施例3：检测方法性能分析实验

1、精密度实验

取野生型标准品质粒DNA和混合型DNA（野生型标准品质粒和突变型标准品质粒按照1:1比例混合）各一份，每天检测3次，连续检测5天，扩增反应程序采用实施例2中方法，结果见图2。表明本发明的荧光PCR扩增反应重复性好（符合率大于95%，检测结果Ct值变异系数CV小于5%）。

2、符合率实验

选取20例上海地区健康志愿者DNA样本，应用实施例2的方法进行rs31480位点检测，同时应用sanger测序法进行验证，比较两种方法检测结果的一致性，结果表明实施例2方法的分型结果与sanger测序法的符合率实验一致程度百分比为100%，一致性优秀。如图3所示为多样本的熔解曲线图，分型成功率达到100%，提示本方法用于检测rs31480位点结果准确度高。

3、检出限实验

取已知浓度的混合型DNA（野生型标准品质粒和突变型标准品质粒按照1:1比例混合）一份，稀释至10ng/ul、5ng/ul、2ng/ul、1ng/ul四个浓度，每个浓度平行检测3管。结果表明样本浓度为10ng/ul、5ng/ul、2ng/ul、1ng/ul时均可检出对应基因型，即最低可检出浓度为1ng/ul。

序列表

<110> 上海中优精准医疗科技股份有限公司

<120> 用于检测白细胞介素-3基因多态性的探针、引物及试剂盒

<141> 2019-12-18

<160> 3

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 30

<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<220>

<221> misc_feature

<222> (14)..(14)

<223> n=c或t

<400> 1

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<212> DNA

<213> Artificial Sequence

<400> 3

gcaagccctc acgtagcgaa ctgtcttgtt ctggtccttc g 41