母血漿中胎兒游離DNA無創(chuàng)產前診斷β-地中海貧血方法的研究.pdf

1、背景和目的:
　　常用遺傳性疾病產前診斷技術手段多為有創(chuàng)性操作,對孕婦及胎兒均有一定傷害,以致在臨床推廣及應用中受到限制。而非侵入性的產前檢查方法如中孕期母血清HCG、AFP定量及超聲檢查的檢測范圍各有側重,僅能作為遺傳性疾病篩查的一種手段,不能作為診斷依據。近年來,隨著胎兒游離 DNA的研究不斷深入使無創(chuàng)產前診斷方法取得巨大進展,利用孕婦血漿檢測胎兒性別、RhD基因已經在國外的一些產前診斷中心開展;利用全基因組高通量測序及數字

2、PCR等方法檢測單基因疾病已有報道,目前仍處于研究階段,成本昂貴,而且操作十分復雜。
　　β-地中海貧血(簡稱β-地貧)是一種由β-珠蛋白基因突變導致β-珠蛋白鏈合成減少或嚴重缺乏所引起的常染色體隱性遺傳單基因疾病,是以β珠蛋白基因單核苷酸突變及小片段缺失為主要分子學基礎。以該疾病作為研究對象,構建高特異性、高靈敏度、可用于低豐度基因單核苷酸突變及小片段缺失檢測的技術,可為利用母體血漿中胎兒單基因遺傳性疾病的檢測尋求一種操作簡單、

3、成本低的新方法。
　　2004年Lo在Lancet報道應用等位特異性熒光定量PCR技術檢測β地中海貧血小片段缺失突變CD41-42(del-CTTT)。但由于等位特異性PCR檢測低豐度突變時敏感度不高,目前仍未應用于臨床。近年有學者發(fā)現當引物3￠末端人為引入耐核酸酶外切的硫代磷酸修飾的堿基時,若引物3￠末端與模板不能完全匹配,具有3′→5′外切酶活性的高保真DNA聚合酶不能及時切除錯配堿基,造成DNA聚合反應的非成熟性終止,阻止引

4、物繼續(xù)延伸,有效地減少了PCR在檢測基因突變中常出現的假陽性結果。這一研究現已應用于部分單基因遺傳性疾病臨床樣本的檢測,但目前未見應用于低豐度基因突變的檢測。
　　在前期實驗中,以β-地中海貧血常見的兩種單核苷酸突變位點為目標,利用常規(guī)PCR、LDR、毛細管電泳三者相結合的技術對所建立的地中海貧血胎兒母血漿 DNA實驗模型進行檢測,發(fā)現該方法靈敏度為1:10000,因此證明該方法能夠滿足自孕婦血漿檢測胎兒父源性單核苷酸突變的要求。

5、但因在此實驗中的PCR產物需要經過純化,而后再將純化產物應用于下一步LDR反應中,在純化過程中極易污染,直接影響實驗結果的準確性。
　　在本研究中,我們將高保真DNA聚合酶結合硫化修飾引物構成的“分子開關”與等位特異性實時定量PCR結合來檢測低豐度β地中海貧血CD41-42(del-CTTT)突變,以期用于孕婦血漿中胎兒單基因疾病小片段缺失突變的檢測。而對于基因單核苷酸突變的檢測方法,我們將立足于前期實驗基礎之上進行簡化實驗步驟等

6、改良,擬將PCR擴增產物直接應用于LDR反應后再進行毛細管電泳檢測,不再進行純化等繁雜的操作步驟,以期達到減少污染、節(jié)約成本的目的。
　　材料和方法:
　　1.DNA聚合酶結合普通引物與高保真聚合酶結合硫化引物分別進行常規(guī)PCR擴增β地中海貧血CD41-42(del-CTTT)突變基因片段全血基因組提取、引物退火溫度測試[模板為正?；蚪M DNA與CD41-42(del-CTTT)雜合突變基因組DNA]、擴增片段切膠回收后測

7、序。
　　2.高保真DNA聚合酶結合硫化引物構成的“分子開關”結合等位特異性實時定量PCR檢測β地中海貧血CD41-42(del-CTTT)突變基因片段
　　將CD41-42(del-CTTT)雜合突變基因組DNA稀釋成各濃度梯度進行擴增檢測,正?；蚪MDNA稀釋成各濃度梯度作為對照。
　　3.利用甲基化敏感限制性酶切法結合實時定量PCR檢測高甲基化RASSF1A片段以驗證孕婦血漿DNA是否存在胎兒游離DNA。

8、　　采孕婦新鮮外周血5ml,制備血漿后提取孕婦血漿 DNA,限制性內切酶 Hinp1I和Hha I進行酶切后,實時定量PCR以RASSF1A為靶點檢測胎兒游離DNA。
　　4.普通PCR、LDR、毛細管電泳技術相結合的改良方法檢測低豐度單核苷酸突變基因
　　4.1提取人類基因組全血DNA后送公司測序證實突變基因類型。將20pgCD17(A→T)突變雜合子、IVS-Ⅱ-654(C→T)雜合子突變型基因組DNA分別和1ng、10

9、ng、50ng、100ng的正常基因組DNA混合后建立β-地貧胎兒孕婦血漿模型,正?；蚪MDNA作為陰性對照。PCR擴增產物進行 LDR反應后結合毛細管電泳檢測連接產物。計算靈敏度。
　　4.2檢測正常孕婦血漿中的微量單核苷酸突變
　　正常孕婦血漿DNA中加入20pg單核苷酸突變雜合子外周血DNA后進行擴增、擴增產物電泳及LDR檢測反應。
　　結果:
　　1.無3′→5′外切酶活性的DNA聚合酶結合普通引物進行P

10、CR擴增、電泳檢測產物后可見未明顯體現等位特異性PCR擴增的溫度特異性;有3′→5′外切酶活性的高保真聚合酶結合硫化引物進行PCR擴增、電泳檢測產物后可見PCR擴增退火溫度越高,特異性越好,至67.8℃時,可判讀正?；蚺cCD41-42(del-CTTT)雜合突變基因。
　　2.將有3′→5′外切酶活性的高保真聚合酶與硫化引物構成的“分子開關”結合實時定量PCR進行檢測,在β地中海貧血CD41-42(del-CTTT)雜合突變基因

11、組DNA各濃度梯度中(分別為300ng、30ng、3ng、300pg、30pg)均可見明顯擴增產物曲線;正?；蚪MDNA300ng擴增產物可被檢出,其余各濃度梯度均未檢測出明顯擴增產物。
　　3.常規(guī)PCR、LDR反應、毛細管電泳技術相結合檢測基因點突變的靈敏度
　　用自動測序分析儀檢測,該技術可檢測出以50ng正?；蚪MDNA中含有的20pgβ-地中海貧血雜合突變基因組DNA PCR擴增產物為模板的LDR產物,且產物峰面積

12、與正常模板濃度成反比,檢測靈敏度最高為1:5000,陰性對照經片段分析后未見LDR產物。
　　4.將酶切前后的孕婦血漿進行實時定量PCR檢測,可見RASSF1A基因酶切前后可均被檢出,且酶切后Ct值較酶切前延后2.28;β-actin基因作為對照酶切前可被檢出,酶切后未被檢出。
　　5.正常孕婦血漿基因組 DNA中加入單核苷酸突變雜合子外周血 DNA擴增產物的LDR檢測反應結果,可見明顯連接產物峰。
　　結論: