癌症病变前期CDK8的mRNA水平原位杂交检测试剂盒及检测方法和应用的制作方法

专利名称：癌症病变前期CDK8的mRNA水平原位杂交检测试剂盒及检测方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物检测领域，更具体地说，是涉及与黑色色癌病理演变mRNA表达改变(病理演变过程)的相关检测技术。
背景技术：
根据国内外权威机构提供的资料，我国每年癌症的新增人数260万，死亡人数近 210万，患者700多万，全球每年新增癌症患者800万，死亡人数接近800万，患者约有8400 多万人，到2020年以上人数将翻一番，这是一组可怕的数字。癌症诊治成本越来越高，按癌症患者的年治疗费用20万(贫穷地区可能偏高，发达地区可能远远高出20万)，700多万患者，每年的花费是一点四万亿人民币，扣除成本35%约四千亿，每年约有一万亿人民币白白消耗了。而且，癌症患者大部分会在治疗后不久死亡。因此，现有的临床癌症诊治模式一定要改变，本发明的创新点是提前做到预防性筛查，然后及时介入预防性调控和预防性治疗， 做到基因水平癌症的治未病。2005年美国卫生研究院、癌症研究院、疾控中心等八家单位做了一个年度报告，对 1972年发起的抗癌大战进行回顾，报告认为人类在抗癌大战中是失败，结论是癌症死亡率没有降低，其列举出造成抗癌大战失败的几个因素是1.肿瘤细胞异质性(多态性);2.肿瘤细胞耐药性；3.抗癌药物设计思路不完善(动物模型设计不科学)等。同时，该报告中亦提出应重新审视现有诊治癌症的措施。本发明人在长期研究中发现，导致癌症死亡率不降的重要原因是不能做到真正的早期诊断。依照现有的临床医学影像(B超、CT、核磁共振成像等)及和其它生化(癌抗原、 癌胚抗原、糖类激素、细胞膜因子、细胞核因子、细胞流式技术)指标来诊断癌症，都是肿瘤形成后诊断，前者要有组织学变化或已有占位性病变，后者大部分是肿瘤形成后所分泌、释放、或肿瘤的标记物。传统临床观念认为占位性癌块在2公分下是属于早期癌症的诊断，这一概念值得认真讨论，2公分以下癌块属早期这一界定科学性是不够严谨的，从细胞学角度来分析，I公分的肿块约有一亿个肿瘤细胞，2公分的肿块其三维空间的细胞叠加数远不止 2亿个肿瘤细胞，从癌变前期到单克隆癌细胞产生及形成2公分的癌块，其病理演变过程相当长，可能是5年或10年、甚至是10年以上(特殊病例除外)，很难证实的是在这个病理演变过程中，肿块是癌症唯一的发生地和单独的病灶，可能癌细胞早已迁移到其它组织或器官生长。临床研究早已证实，一旦形成肿块的同时，其它癌细胞通过不同途径迁移到其它部位克隆生长，一旦切除原发灶后，其它器官复发灶或多发癌块灶先后形成。因此，在临床上以 2公分以下的癌肿块大小来界定早期与否，不够严谨(有些病例，在发现原发病灶时，同时发现转移病灶，不在我们表述的内容中)，其实这时已经是晚期诊断和晚期治疗，这是导致癌症死亡率不降的真正原因。随着分子生物技术日益完善，功能基因组学，癌症基因组学等研究的深入展开，为了寻求更早期的诊断癌症、治疗癌症、以及预防癌症，已取得长足进步。至今，我们已有可能在基因的一级转录功能产物(mRNA水平)上做更精确的早期筛查和诊断，在癌变前期或癌细胞形成(单克隆)前，就可以做到早期预测和筛查。本发明采用核酸原位杂交技术，选择多组临床标本(癌症病人、高危人群、正常对照)，对CDK8基因与黑色素癌的早期预警进行检测分析。细胞周期蛋白依赖性激酶8 (⑶K8)基因被发现在很多黑素瘤中表达水平增高。 mH2A的失去通过⑶K8的转录上调促进肿瘤生长和转移，而⑶K8是一个已知的致癌基因(大肠癌基因)。因此，这项研究揭示了一个由染色质修饰所施加的新的肿瘤抑制机制癌症是一种遗传和表观遗传学变化疾病，尽管越来越多的证据显示肿瘤发生发展需要染色质介导的变化，如DNA甲基化，但组蛋白变体在癌症发生发展中的作用目前还不清楚。组蛋白变体在核小体内替代传统的组蛋白，并把独特的生物功能传递给染色质。纽约西奈山医学院的Avnish Kapoor等报道了组蛋白变体macroH2A (mH2A)抑制恶性黑色素瘤发展的研究。缺少mH2A亚型，组蛋白变体一般与染色质相关并微调发育基因表达程序。在低度恶性黑色素瘤细胞中敲掉mH2A亚型导致细胞在体外的增殖和迁移，以及在体内的生长和转移。恢复mH2A亚型的表达可以在体内和体外挽救这些恶性表型。研究表明缺少mH2A的肿瘤促进作用是通过直接转录上调CDK8介导的，起码是部分介导的。CDK8 是一种大肠癌基因，抑制CDK8可以抑制黑色素瘤细胞增殖，敲掉CDK8耗尽mH2A可以抑制因mH2A丢失而引起的增殖优势。而且黑色素瘤患者存在mH2A和⑶K8表达水平之间明显的负相关。将CDK8基因的mRNA作为早期筛查黑色素癌变前期有非常重要的临床诊断意义。 CDK8的mRNA在黑色素癌前期及癌变过程中高表达。他作于黑色素癌癌变前期筛查、及黑色素癌术的复发、转移预警也有非常重要的临床意义。发明人在长期的研究中，得出了一种新理念，癌症和其它临床的重大疾病的临床诊治模式一定要改变，不能只停留现在治已病(发病后诊治)，要做到预防性诊治，做到治已病,只有这样才能降低重大疾病的发病率和死亡率，降低社会成本和医疗成本。因此,发明人在开发和生产重大疾病的mRNA水平筛查试剂盒及治疗药物中，在理论和技术上都做了创新。特别是筛选临床标本(正常人群、癌症高危人群、肿瘤患者)，突破了正常组织与肿瘤组织比较的一贯性研发思路，来寻找和开发癌前变的mRNA水平，与癌症早期基因病理生理学演变密切相关，而且临床意义非常重要靶标，将临床上肿瘤形成后诊治模式变成肿瘤的预防性诊治，争取了肿瘤诊治的时间和空间，达到预防癌症。目前对⑶K8基因的研究都采用高通量基因芯片，而这些方法多用于科研方面，不适应临床应用，而检测mRNA比基因(DNA)分析更科学(DNA分析大部分在易感性的表象上， mRNA是功能性体现)，比蛋白分析更可靠(mRNA与蛋白转录有时候不同步)。根据现有的文献资料CDK8基因mRNA水平的检测技术及试剂盒未见报道。本发明人在针对创新性发明的要求，设计了(黑色素癌患者、高危人群、正常对照人群)不同数据例组，用原位杂交技术进行检测，结果表明以上黑色素癌病人CDK8基因高表达，高危人群有不同程度表达15-25%，正常对照组都是低表达。表明CDK8基因黑色素癌前期筛查的重要标志物。原位杂交技术(in situ hybridization)是将分子生物学与细胞化学技术结合起来，以标记的核酸分子为探针，在组织细胞原位检测特异性核酸分子的技术。其原理是使含有特异序列、经过标记的核酸单链(即探针)，在适宜条件下与组织细胞中的互补核酸单链即靶核酸发生杂交，再以放射自显影或免疫细胞化学方法对标记探针进行探测，从而在细胞原位显示特异的DNA或RNA分子。原位杂交的探针是已知序列的分子或序列未知但分子已知的核酸分子(虽不明确该分子全部序列，但已知其针对何靶分子)，探针的种类按核酸性质不同又可分为DNA探针、 cDNA探针、cRNA探针和合成寡核苷酸探针。为了便于示踪，探针必须用一定的手段加以标记，以利于以后的检测。常用的标记物包括放射性核素和非放射性标记物两大类。常用的同位素标记物有3H、35S、125I和32P。同位素标记物虽然有灵敏性高、背底较为清晰等优点，但是由于放射性同位素对人和环境均会造成伤害，近来有被非同位素取代的趋势。非同位素标记物中目前最常用的有生物素、地高辛和荧光素三种。检测这些标记物的方法都是极其灵敏的。根据所用探针及所要检测核酸的不同又可分为DNA-DNA, RNA-DNA, RNA-RNA杂交。 但不论哪一种形式的杂交，都必须经过五大过程，即组织细胞的固定，预杂交、杂交、冲洗和显示。本发明采用RNA-RNA的杂交方式，合成的探针(mRNA)和检测的靶mRNA是采用碱基互补(杂交互补)的原理，同时经过长时间研究和观察，启动和中止处得残基对检测的结果没有影响(因为，发明人采用的mRNA序列都超过600bp以上)。鉴于目前临床上癌症的诊断(影像医学和生化指标物都是肿瘤形成后的诊断)是晚期诊断，治疗也是晚期治疗，导致死亡率不降的医治模式。本发明的初衷是想改变目前临床上重大疾病的诊治模式，从治已病变成预防性治未病，达到预防性诊治，将目前影像医学手段和众多生化标记物无法检测到癌前变mRNA水平量化改变技术，做了创新性的技术突破，提供癌前变mRNA水平筛查技术。使临床上有了一项新的癌前变mRNA水平真正早期筛查的技术，为临床癌症的诊治争取时间和空间。

发明内容
本发明的目的首先是提供一种原位杂交检测试剂盒，其包含原位杂交检测探针和标记物。其次，本发明还要提供上述试剂盒用于与黑色素癌前期筛查及治疗后复发、转移早期预警相关的原位杂交检测方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下
本发明首先提供一种原位杂交检测试剂盒，其包括杂交探针和标记物，其中，所述的杂交探针如SEQ ID NO. I所示，取自⑶K8基因中得中间一段，从50到950bp (相近于⑶S的序列)，⑶K8基因的RNA序列号NM_001260，如SEQ ID NO. 2所示。基因的核苷酸序列长度是1772bp，⑶S是27……1421bp，位于染色体13ql2。(在探针标记过程中如果基因序列太长，超过IOOObp以上，我们会用⑶S的序列来设计探针，如果⑶S的序列也超过IOOObp 以上，会采用基因的中间一段碱基序列来合成探针，碱基序列不少于500bp，探针合成后要做序列检测，并对功能进行临床意义的分析)。发明试剂盒的一个优选方案是，所述的标记物选自放射性物质、化学发光或显色物质、生物素、金属鲎、荧光素、酶及纳米材料。本发明试剂盒的一个优选方案是还包括杂交液。
本发明试剂盒的一个优选方案是还包括增强剂。本发明试剂盒的一个优选方案是还包括显色剂。本发明的黑色素癌病理演变前期⑶K8基因筛查试剂盒应用价值在于，能在mRNA 水平，对黑色素癌前期筛查，及黑色素癌治疗后复发、转移、扩散发生预警，进一步配合临床治疗。本发明还提供一种⑶K8基因的一级转录功能产物mRNA原位杂交的检测方法，包括以下步骤
(1)在上面所述的杂交探针与靶序列可形成稳定杂交复合体的条件下，将底物中待测 RNA与杂交探针接触，形成杂交复合体；和
(2)检测所述杂交复合体。本发明所述的检测方法，其中优选地是，所述的可形成稳定杂交复合体的条件为 核酸杂交的温度为42°C ;核酸杂交的时间为16 - 24小时。本发明所述的检测方法，其中优选地是，所述的底物选用人的血液白细胞标本或其它器官组织细胞标本。更优选地是，所述的血液标本或其它器官组织细胞标本来自黑色素癌患者、黑色素癌高危人群、健康对照人群。本发明的检测试剂盒是采用核酸杂交技术和组化免疫方法相结合，以CDK8基因的一级转录功能产物mRNA为检测对象，合成探针是CDK8基因的RNA序列，检测的底物是人体血液标本白细胞或组织细胞的RNA。原位杂交技术的显示方法能提供CDK8基因的半定量或定量表达程度判定。根据杂交后免疫组化显色判定以上基因的表达量，正常对照CDK8基因低表达，即小量细胞显色，CDK8基因在黑色素癌病人高表达，大量细胞染色，高危人群有一定量表达，与正常对照组有显着差异，黑色素癌病人该基因的表达量比正常对照组表达量都高。本发明的诊断试剂盒的组份是由杂交探针，杂交液，显色剂，增效剂等组成。本试剂盒的核酸杂交原理是分子生物学业内人士均熟知，具体操作步骤是标本处理、预杂交、杂交、免疫组化染色、镜下进行定量分析、结果报告，其中杂交的具体步骤包括
1).将待测标本放入反应槽中；
2).仪器自动弃去液体，自动加消化液；
3).仪器自动弃去液体，自动后固定；
4).仪器自动弃去液体，自动预杂交(42°C);
5).仪器自动弃去液体，自动清洗；
6).仪器自动弃去液体，自动杂交(42°C);
7).仪器自动弃去液体，自动清洗；
8).仪器自动弃去液体，自动与DIG抗体培养(室温)；
9).仪器自动弃去液体，自动清洗,显色；
10).取出封片镜检。本发明的一个优选实施例的方案是以CDK8基因的mRNA为目的基因合成的核酸探针用地高辛标记(地高辛标记的cDNA、RNA和寡核苷酸探针，不但探针的具有生物素标记优点，还克服了生物素标记的探针在原位杂交过程中受组织内源性生物素干忧等缺点)，将该杂交探针与人体血液白细胞的待测mRNA核酸进行杂交，再用免疫组化的方法显色，在光镜下观察mRNA的存在和定位，根据染色的细胞数，判断目的基因的表达量。本发明方法是目前常用的核酸原位杂交技术，该方法通过检测底物细胞中的CDK8 基因表达量，用来确定黑色素癌病理演变前期的mRNA变化量，预警黑色素癌是否发生及黑色素癌患者治疗后是否复发、转移的预测。因为⑶K8基因在正常人中低表达，如果⑶K8基因表达量增高，说明有黑色素癌的风险，或说明黑色素癌已发生转移，从而获得黑色素癌早期的诊断信息。一个试剂盒可以多人份使用或一人份使用。本发明具有如下有益效果
本发明的临床意义是更早期跟踪检测黑色素癌病理演变过程中CDK8基因mRNA表达量的变化，预警黑色素癌发生、发展趋势。本发明的诊断试剂盒与临床上其它检测与癌症标志物，以及影像医学检查有显着不同。本发明可以在基因转录的一级功能产物mRNA水平检测 CDK8基因异常表达，在影像医学检查未发现占位性癌病灶复发之前，癌症生化指标未产生异常之前，亦未形成肿瘤之前，能及早做到以上基因表达异常的信息采集，给临床黑色素癌病患一个真正的早期转移预警以及治疗后转移复发及早预测。这样才有可能实施癌症的早期筛查、早期预防、早期治疗，有可能从源头上彻底根治癌症恶疾。此外，本发明提供的试剂盒具有灵敏度高、特异性强的特点，同时，本发明的检测方法操作方便、简单，能在区级以上医院普遍使用和推广。


图I是本发明⑶K8基因原位杂交技术流程图。图2是本发明实施例中黑色素癌病人CDK8表达增高图片。图3是高危人群图片。图4是本发明实施例中正常人⑶K8表达图片。
具体实施例方式下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应该理解，下面的实施例用于说明而非限定本发明内容，任何形式上的改变或变通将落入本发明的保护范围。实施例I
按照常规方法制备本实施例的原位杂交试剂盒，该试剂盒包括以CDK8基因的mRNA为检测目的基因设计的杂交探针、标记物、说明书，其中
本实施例的探针标记物选用地高辛。试剂盒杂交液组成
消化液100 μ L/管I管/盒无色透明液体保护液100 μ L/管I管/盒无色透明液体预杂交液1300 μ L/ 管2管/盒无色透明液体正义杂交液10 μ L/ 管I管/盒无色透明液体反义杂交液10 μ L/ 管I管/盒无色透明液体封闭液1000 μ L/ 管I管/盒无色透明液体碱性磷酸酶抗体I μ L/ 管I管/盒无色透明液体显色剂A175 μ L/ 管I管/盒黄色液体显色剂B320 μ L/ 管I管/盒无色透明液体缓冲液I90mL/ 瓶I瓶/盒浅黄色或无色透明液体缓冲液II80mL/ 瓶I瓶/盒浅黄色或无色透明液体缓冲液III2OmL/ 瓶3瓶/盒浅黄色或无色透明液体
权利要求
1.一种原位杂交检测试剂盒，包括杂交探针和标记物，其特征在于，所述的杂交探针为序列表SEQ ID NO. I所不的序列。
2.如权利要求I所述的试剂盒，其特征在于，所述的标记物选自放射性物质、化学发光或显色物质、生物素、金属鲎、荧光素、酶及纳米材料。
3.如权利要求I所述的试剂盒，其特征在于，该试剂盒还包括杂交液。
4.如权利要求I所述的试剂盒，其特征在于，该试剂盒还包括增效剂。
5.如权利要求I所述的试剂盒，其特征在于，该试剂盒还包括显色剂。
6.一种CDK8基因原位杂交检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)在权利要求I所述的杂交探针与靶序列可形成稳定杂交复合体的条件下，将底物中待测RNA与杂交探针接触，形成杂交复合体；和(2)检测所述杂交复合体。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述的可形成稳定杂交复合体的条件为核酸杂交的温度为42°C ;核酸杂交的时间为16 - 24小时。
8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述的底物选用人的血液白细胞标本。
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述的血液白细胞标本选自癌症、高危人群、正常人标本。
10.CDK8基因在制备检测癌症病变前期原位杂交试剂盒中的应用。
全文摘要
本发明公开一种原位杂交检测试剂盒，包括杂交探针和标记物。还公开使用本试剂盒原位杂交检测与黑色色癌早期病理演变有密切相关的细胞周期蛋白依赖性激酶8Cyclin-DependentKinase8(CDK8)基因的mRNA方法，包括以下步骤(1)在杂交探针与靶序列可形成稳定杂交复合体的条件下，将底物中待测RNA与杂交探针接触，形成杂交复合体；和(2)检测所述杂交复合体。本发明的试剂盒和检测方法可在mRNA水平上检测CDK8基因的表达量，比影像医学和现有的临床生化检测指标更早期，能实现真正的癌变前期mRNA水平筛查，同时，本发明的检测方法简单方便，成本低,便于县区级医院推广应用。
文档编号C12Q1/68GK102605059SQ20121004745
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者张云福, 张玉丽, 裘建英, 裘霖 申请人:芮屈生物技术(上海)有限公司