专利名称：吸烟人群肺癌风险相关细胞色素p450基因检测芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及微生物或酶，属于基因分析检测产品的基因检测芯片，具体是指一种适用于检测细胞色素P450同工酶CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1的基因型的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片以及检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、 CYP2A13和CYP2E1的基因型的方法。
背景技术：
细胞色素P450同工酶是血红蛋白超级家族，它是内质网膜上混合功能氧化酶系统的末端氧化酶。称呼这些为同工酶是由于其与一氧化碳结合和还原时，分光光度法测得的吸收峰在450 nm附近。现在学界已清楚认为人类细胞色素酶P450参与外源性物质(如药物、酒精、抗氧化剂、环境污染物质以及烟草中有毒物质)的代谢，所产生的代谢产物可引起毒性或致癌性。此外，它们在氧化、过氧化和还原内源性生理化合物，如留体、胆汁酸、脂肪酸、前列腺素、生物源性氨类等代谢中起重要作用。20世纪90年代以来，随着分子流行病学和药物基因组学的飞速发展，学界对细胞色素P450酶家族的研究不断深入。人们发现P450同工酶CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1的遗传多态性与吸烟人群中罹患肺癌的风险直接相关。具体来说，这些P450同工酶在人群中存在不同的基因型(即基因多态性)，而基因型不同的P450同工酶对烟草中苯并芘(BaP)、甲基亚硝胺吡啶基丁酮(NNK)等致癌物的激活效力明显不同，最终导致基因型不同的吸烟人群罹患肺癌的风险存在差异。因此检测CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13和 CYP2E1基因型方法的研究是学界研究热点。但目前测定CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1基因型的方法主要是采用聚合酶链式反应-限制性片断长度多态性(PCR-RFLP)、 手工或自动顺序、序列特异性引物PCR等方法，这些方法不仅操作繁琐，检测周期长，而且影响检测结果的因素多，不易控制，难以满足实际应用的要求，使科研单位和临床上至今还无法广泛开展有关CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对目前测定CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1基因型的方法存在的问题和不足，提供一种用于检测细胞色素P450同工酶 CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的基因检测芯片以及用基因检测芯片检测细胞色素P450同工酶CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的检测方法。本发明提供的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，包括固相支持物和有序固定在所述固相支持物上的寡核苷酸探针，所述寡核苷酸探针包含以下序列或其互补序列中的包含 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 -10530T 突变位点在内的 14-20 个连续核苷酸。CYPlAl 3798T:ccattttgtttcactgtaacctccacctccTgggctcacacgattctcccacctcagcctc
(SEQ ID NO 1)
CYPlAl 3798C :ccattttgtttcactgtaacctccacctccCgggctcacacgattctcccacctcagcctc (SEQ ID NO 2)
CYPlAl 2454A :atgggcaagcggaagtgtatcggtgagaccAttgcccgctgggaggtctttctcttcctgg (SEQ ID NO 3)
CYPlAl 2454G :atgggcaagcggaagtgtatcggtgagaccGttgcccgctgggaggtctttctcttcctgg (SEQ ID NO 4)
CYP1A2 1545T :agcacttccctgagagtagcgatgagatgTtcagcctcgtgaagaacactcatgagttcg (SEQ ID NO 5)
CYP1A2 1545C :agcacttccctgagagtagcgatgagatgCtcagcctcgtgaagaacactcatgagttcg (SEQ ID NO 6)
CYP2A6 479T :aggaggagscgggcttcctcatcgacgcccTccggggcactggcggtgagcaggggacccc (SEQ ID NO 7)
CYP2A6 479A :aggaggagscgggcttcctcatcgacgcccAccggggcactggcggtgagcaggggacccc (SEQ ID NO 8)
CYP2A6 1436G :aggacaytgacgtgtcccccaracacgtggGctttgccacgatcccackaaactacaccat (SEQ ID NO 9)
CYPlAl 1436T :aggacaytgacgtgtcccccaracacgtggTctttgccacgatcccackaaactacaccat (SEQ ID NO 10)
CYP2A13 3375C: ttcatcgccaagaaggtggagcacaaccagCgcacgctggatcccaattccccacgggact (SEQ ID NO :11)
CYP2A13 3375T: ttcatcgccaagaaggtggagcacaaccagTgcacgctggatcccaattccccacgggact (SEQ ID NO 12)
CYP2E1 -1053C: tttcttcatttctcatcatattttctattaCacataaagattcattgttaatataaaagt (SEQ ID NO 13)
CYP2E1 -1053T: tttcttcatttctcatcatattttctattaTacataaagattcattgttaatataaaagt (SEQ ID NO 14)
为了增强检测信号的强度，提高检测结果的准确率，所述CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 -10530T突变位点序列中大写字母表示的碱基最好位于所述探针的中部。所述寡核苷酸探针还可以在其5’端包含一段氨基修饰的16聚的聚脱氧胸苷酸 (聚 dT)。所述固相支持物可采用各种基因芯片领域的常用材料，如但不限于尼龙膜，经活性基团修饰的玻片或硅片、未修饰的玻片、塑料片等。上述修饰的玻片或硅片的活性基团如但不限于醛基、氨基、异硫酸基等，优选醛基修饰的玻片或硅片。本发明基因芯片的制备可按照生物芯片的常规制造方法进行。例如，如果固相支持物采用的是修饰玻片或硅片，探针的5’端含有氨基修饰的聚dT串，可将寡核苷酸探针配置成溶液，然后用点样仪将其点在修饰玻片或硅片，排列成预定的系列或阵列，然后通过放置过夜来固定，就可得到本发明的基因芯片。如果寡核苷酸探针不含氨基修饰，则其制备方法也可参照王申五主编的《基因诊断技术-非放射性操作手册》JL DeRisi, VR Iyer, PO Brown. Exploring the metabolic and genetic control of gene expression on a genomic scale. Science, 1997，278 :680和马立人，蒋中华主编《生物芯片》北京化学工业出版社，2000，1-130。本发明的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片的基因型检测灵敏度率大于96%，特异度率大于98%。本发明还提供了一种用于吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片的非以诊断为目的检测细胞色素P450同工酶CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法，包括以下步骤
(1)制备染色体DNA;
(2)用聚合酶链反应(PCR)方法扩增CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和 CYP2E1 基因型的检测方法基因中包含 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 -10530T 等的基因片段；
(3)标记上述扩增产物；
(4)将上述标记的扩增产物与基因芯片杂交；
(5)检测基因芯片的杂交信号。制备用于PCR扩增的染色体DNA的方法有很多，可以从全血中制备、也可以从发根中制备，还可以从口腔黏膜的脱落物中制备。具体方法采用常规的组织DNA提取试剂盒。用PCR方法扩增染色体基因特定片段的方法采用常规技术。其中的关键在于引物设计，有关引物设计的方法、软件均可以从商业途径获得。本发明涉及的P450同工酶 CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1的扩增引物和体系可根据上述方法完成。对扩增产物进行标记可以通过采用5’端带标记基团的引物进行扩增的方法，也可通过在扩增过程中掺入带标记基团的单核苷酸的方法加以实现，所述标记基团包括但不限于地高辛分子(DIG)、生物素分子(Biotin)、荧光素及其衍生物分子(FITC等)、其他荧光分子(如Cy3、Cy5等)、碱性磷酸酶(AP)、辣根过氧化物酶(HRP)等。扩增产物的变性采用加热至94、8°C，并保温2 10分钟，然后迅速置冰上变性。取适量变性的扩增产物加入杂交缓冲液中与基因芯片杂交。与基因芯片杂交时， 可以先将基因芯片与预杂交缓冲液进行预杂交。本发明扩增产物与基因芯片之间的固相杂交按照本领域的经典方法进行，本领域一般人员依据经验容易确定有关缓冲液、探针和样品浓度、预杂交温度、杂交温度以及时间等的最适条件。然后根据标记信号在基因芯片上的位置、强度等信息获取待测信息。本发明所述基因检测芯片杂交信号的方法是基于与抗生物素抗体或亲合素或链亲合素或抗地高辛抗体或抗荧光素抗体复合在一起的碱性磷酸酶催化的四氮唑蓝或辣根过氧化物酶催化的四氮唑蓝(NBT)和辣根过氧化物酶催化的5-溴-4氯-3-吲哚酚-磷酸-4-甲苯胺盐(BCIP) 或辣根过氧化物酶催化的四甲基联苯胺(TMB)的显色反应。若扩增产物用荧光基团标记， 也可以直接用荧光检测设备(如激光共聚焦扫描仪kanarraySOOO等)获取待测信息。
本发明还提供一种吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片用于检测 CYPlAU CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的试剂盒，该试剂盒包含本发明所说的用于检测细胞色素P450同工酶CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的基因检测芯片和使用说明书，使用说明书包含非以诊断为目的检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、 CYP2A13和CYP2E1基因型的方法及上述现有技术的相关内容。 本发明提供的基因芯片及其试剂盒，可用于检测CYPIA1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1基因型，这对于药物研究单位和临床有针对性的治疗等相关应用提供了一种简便易行的解决方案。本发明的优点就在于吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片以及检测CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1的基因型的方法作为一种新的检测工具，克服了目前测定CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法操作繁琐，检测周期长，而且影响检测结果的因素多，不易控制，难以满足实际应用要求的缺陷，本发明基因芯片通过将能反映样本中大量基因信息的基因探针(寡核苷酸探针)，有序固定在固相支持物(如醛基、氨基、巯基、羟基等活性基因修饰的载玻片或硅片、尼龙膜、硝酸纤维塑膜)上形成阵列，通过与实际样本(或扩增产物)进行杂交反应，只需一次实验，就可高通量获得所有待检基因的信息。本发明用基因芯片检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1的基因型，芯片检测灵敏度率大于96%，特异度率大于98%，可以发挥基因芯片检测操作简单、 结果准确等特点，对于科研单位和临床的相关应用具有重要的现实意义。因此本发明吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片及其检测CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1的基因型的方法具有广阔的推广应用前景。
以下结合附图对本发明做进一步的说明；
图1是本发明吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片上的一种点样列
阵；
图2是用本发明基因检测芯片检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因
型所得结果。
具体实施例方式以下是本发明的实施例，本发明的实际使用并不局限于实施例。实施例1， 吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片以及检测 CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和 CYP2E1 的基因型的方法
采用本发明吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片以及检测CYP1A1、 CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和 CYP2E1 的基因型的方法。本发明提供的基因检测芯片，包括固相支持物和有序固定在所述固相支持物上的寡核苷酸探针，所述寡核苷酸探针包含以下序列或其互补序列中的包含CYPlAl 3798T>C、 CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、 CYP2A6 1436G>T、 CYP2A13 3375C>T、 CYP2E1 -10530T突变位点在内的14-20个连续核苷酸。用于吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片非以诊断为目的检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13禾口 CYP2E1基因型的方法，包括以下步骤
(1)制备染色体DNA;
(2)用聚合酶链反应(PCR)方法扩增CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13 和 CYP2E1 基因型的检测方法基因中包含 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 -10530T 等的基因片段；
(3)标记上述扩增产物；
(4)将上述标记的扩增产物与基因芯片杂交；
(5)检测基因芯片的杂交信号。
㈠基因芯片的准备
购置醛基修饰的载玻片(产品编号BSM03011，上海百傲科技有限公司)。人工合成(上海生工生物工程技术服务有限公司)以下探针，用水溶解成浓度100 mM，然后用2X点样 buffer (产品编号BST02010，上海百傲科技有限公司)等比例混合。接着，用Affmetrix公司的GMS417点样仪按说明书所述方法点制如图1的阵列。然后室温放置过夜。
其中各探针序列为
CYPlAl 3798T probe :NH2-5' -tttttttttttttttt- tgagcccAggaggtg-3， (15 聚) (SEQ ID NO 15)
CYPlAl 3798C probe :NH2_5， - tttttttttttttttt- tgagcccGggaggtg -3， (15 聚) (SEQ ID NO 16)
CYPlAl 2454A probe :NH2_5， -tttttttttttttttt-cgggcaaTggtctca -3， (15 聚) (SEQ ID NO 17)
CYPlAl 2454G probe :NH2_5， - tttttttttttttttt- cgggcaaCggtctca-3， (15 聚) (SEQ ID NO 18)
CYP1A2 1545T probe :NH2_5， -tttttttttttttttt- aggctgaAcatctcat-3， (16 聚) (SEQ ID NO 19)
CYP1A2 1545C probe :NH2_5，- tttttttttttttttt- aggctgaGcatctcat -3， (16 聚) (SEQ ID NO 20)
CYP2A6 479T probe :NH2_5， -tttttttttttttttt- gccccggAgggcgtc-3， (15 聚) (SEQ ID NO 21)
CYP2A6 479A probe :NH2_5， - tttttttttttttttt- gccccggTgggcgtc -3， (15 聚) (SEQ ID NO 22)
CYP2A6 1436G probe :NH2_5， -tttttttttttttttt-ggcaaagCccacgtg -3， (15 聚) (SEQ ID NO 23)
CYP2A6 1436T probe :NH2_5， - tttttttttttttttt-ggcaaagGccacgtg -3， (15 聚) (SEQ ID NO 24)
CYP2A13 3375C probe :NH2_5， -tttttttttttttttt-gcgtgcGctggttg -3， (14 聚) (SEQ ID NO 25)
CYP2A13 3375T probe :NH2_5， - tttttttttttttttt- gcgtgcActggttg-3， (14 聚) (SEQ ID NO 26)CYP2E1 -1053C probe :NH2_5， -tttttttttttttttt- tttatgtGtaataga-3， (15 聚) (SEQ ID NO 27)
CYP2E1 -1053T probe :NH2_5， - tttttttttttttttt-tttatgtAtaataga -3， (15 聚) (SEQ ID NO 28) ㈡染色体DNA的制备
取待检者全血500 ml，用一次性无菌注射针头抽取，收集于含50 1111的^) EDTA溶液的无菌1.5 ml离心管中，将管盖盖上，上下颠倒数次，使混勻。取无菌的1.5 ml离心管，向其中加入均勻的待检全血100 ml和纯水300 ml，充分混勻，室温静置8分钟；将离心管置离心机中，10，000 g离心1分钟；取出离心管，倾去上清液，离心管底部可见少量白色沉淀；向离心管中加入抽提液(产品编号BST01010，上海百傲科技有限公司)60 ml，充分振荡使沉淀溶解；沸水裕中15分钟；取出离心管，置离心机中，12，000g离心15分钟。离心后上清液可直接用于PCR扩增。
㈢用PCR方法扩增基因片段
委托上海生工生物技术服务有限公司全成以下引物 CYPlAl 3798T>C 上游引物Biotin-5，- CCGCTGCACTTAAGCAGTCT -3， CYPlAl 2454A>G 上游引物Biotin-5，- CTCACCCCTGATGGTGCTAT -3， CYP1A2 1545T>C ±i字弓L : Biotin—5， _ caatcaggtggtggtgtcag _3， CYP2A6 479T>A 上游引物Biotin-5，-CAGGCGTGGTATTCAGCAAC-3， CYP2A6 1436G>T 上游引物Biotin-5，-AGAAGGCCTGGCCAGAAT -3， CYP2A13 3375C>T 上游引物Biotin-5，-GATGAAACACCTGCCAGGAC -3， CYP2E1 -1053C>T 上游引物Biotin 5，- caagtgatttggctggattg -3， CYPlAl 3798T>C 下游引物5，- agaggctgaggtgggagaat -3， CYPlAl 2454A>G 下游引物5，- AGGCATGCTTCATGGTTAGC -3， CYP1A2 1545T>C 下游弓丨物5，- gaaggatggggaagaagtcc _3， CYP2A6 479T>A 下游引物5，-TGGGTGTTTTCCTTCTCCTG-3， CYP2A6 1436G>T 下游引物5，-AGAAGGCCTGGCCAGAAT -3， CYP2A13 3375C>T 下游引物5，-GATGAAACACCTGCCAGGAC -3， CYP2E1 -10530T 下游引物5，-tccataggtattttgtggagctt _3， 然后用水溶解并稀释至10 mM。将购置的Taq酶(产品号CE1101-l，TaKaRa)，10X缓冲液(产品号AM01-2，TaKaRa), dNTP(产品号D0056，上海生工生物工程技术服务有限公司)，纯水以及染色体DNA制备过程中获得的PCR扩增模板按以下配方配制PCR扩增体系；
权利要求
1.一种吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，其特征在于包括固相支持物和有序固定在固相支持物上的寡核苷酸探针，寡核苷酸探针包含以下序列或其互补序列中的包含 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 _1053C>T 突变位点在内的 14-20 个连续核苷酸。
2.根据权利要求1所述的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，其特征在于所述 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 _1053C>T突变位点序列中大写字母表示的碱基位于所述探针的中部。
3.根据权利要求1所述的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，其特征在于寡核苷酸探针的5’端包含一段氨基修饰的16聚的聚脱氧胸苷酸。
4.根据权利要求1所述的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，其特征在于固相支持物是醛基修饰的玻片。
5.根据权利要求1所述的吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，其特征在于基因型检测灵敏度率大于96%，特异度率大于98%。
6.一种如权利要求1所述的基因检测芯片的非以诊断为目的检测细胞色素P450同工酶CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法，包括以下步骤(1)制备染色体DNA;(2)用聚合酶链反应PCR方法扩增CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的检测方法的基因中包含 CYPlAl 3798T>C、CYPlAl 2454A>G、CYP1A2 1545T>C、CYP2A6 479T>A、CYP2A6 1436G>T、CYP2A13 3375C>T、CYP2E1 -10530T 的基因片段；(3)标记上述扩增产物；(4)将上述标记的扩增产物与基因芯片杂交；(5)检测基因芯片的杂交信号。
7.根据权利要求6所述的基因检测芯片的非以诊断为目的检测细胞色素P450同工酶 CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法，其特征在于检测基因芯片的杂交信号过程中检测杂交信号的方法为碱性磷酸酶催化的四氮唑蓝显色反应。
8.根据权利要求6所述的基因检测芯片的非以诊断为目的检测细胞色素P450同工酶 CYPlAU CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法，其特征在于检测基因芯片的杂交信号过程中检测杂交信号的方法为辣根过氧化物酶催化的5-溴-4氯-3-吲哚酚-磷酸-4-甲苯胺盐显色反应。
9.根据权利要求6所述的基因检测芯片的非以诊断为目的检测细胞色素P450同工酶 CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法，其特征在于检测基因芯片的杂交信号过程中检测杂交信号的方法为辣根过氧化物酶催化的四甲基联苯胺显色反应。
10.一种如权利要求1所述基因检测芯片的用于检测CYPlAl、CYP 1A2、CYP2A6、CYP2A13 和CYP2E1基因型的试剂盒，其特征在于试剂盒包含用于检测细胞色素P450同工酶CYPlAl、 CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的基因检测芯片和使用说明书，使用说明书包含非以诊断为目的检测CYPlAl、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1基因型的方法。
全文摘要
本发明提供了一种吸烟人群肺癌风险相关细胞色素P450基因检测芯片，包括固相支持物和有序固定在固相支持物上的寡核苷酸探针，寡核苷酸探针包含以下序列或其互补序列中的包含CYP1A13798T>C、CYP1A12454A>G、CYP1A21545T>C、CYP2A6479T>A、CYP2A61436G>T、CYP2A133375C>T、CYP2E1-1053C>T突变位点在内的14-20个连续核苷酸。本发明用基因芯片检测CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2A13和CYP2E1的基因型，芯片检测灵敏度率大于96%，特异度率大于98%，可以发挥基因芯片检测操作简单、结果准确等特点，对于科研单位和临床的相关应用具有重要的现实意义。
文档编号C12Q1/68GK102154508SQ20111012313
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者王笃军, 陆美娇, 魏渊 申请人:魏渊