
论著・
DOI:10.3760/cma.j.issn.1009-9158.2016.12.014
作者单位:200065上海,同济大学附属同济医院检验科
通信作者:李冬,电子信箱:186ld@163.com
TaqMan-MGB实时荧光定量PCR检测RIG-G
基因方法的建立及其方法学验证
庞丽 权 吴军录 姚懿雯 李冬
【摘要】 目的 建立一种以TaqMan-MGB荧光探针为特点,检测人类急性早幼粒细胞白血病(M3型)中维甲酸诱导基因G(RIG-G)的实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)方法,并运用该方法对正常人、M3患者外周血中的RIG-G表达水平进行分析,探讨其在M3诊断中的价值。方法 方法学建立。针对人RIG-G基因设计特异性引物和TaqMan-MGB荧光探针,以逆转录的互补DNA为模板,建立TaqMan-MGB实时荧光定量PCR检测方法和标准曲线;在方法特异性、正确度、精密度、分析灵敏度、干扰物质等各方面对检测方法的性能进行评估,并用该法验证20例M3患者外周血与骨髓中RIG-G表达水平相关性,同时检测40份正常人及20份M3患者标本,t检验比较两组外周血RIG-G水平,用ROC曲线分析其对M3的检测效能。结果 RIG-G标准品拷贝数log值与循环阈值数(Ct)的标准曲线方程为:Y=-3.539X+42.952,R2
=0.999,呈良好的线性关系。用建立的实时荧光定量PCR方法检测标准品,结果与已知值比较,相关性系数r=0.999,计算偏倚值均<5%;分别选取高值
(107
拷贝/μl)、中值(104
拷贝/μl)、低值(101拷贝/μl)3个浓度,批内CV分别为1.38%、2.31%、7.56%;批间CV分别为0.71%、1.17%、5.07%,均<10%;该方法的分析灵敏度为101
拷贝/μl。M3患者外周血与骨髓中RIG-G表达水平相关系数为r=0.996,斜率b=0.973,结果相关性良好,t=0.099,P>0.05,显示两组标本检测结果差异无统计学意义。40份正常健康体检外周血RIG-G基因的拷贝数[3.62×104
(1.61×104
~4.90×104
)拷贝/μl]与M3患者[7.10×102
(5.43×102
~2.21×103
)拷贝/μl]差异有统计学意义(U=18,P<0.001)。结论 成功建立了检测人外周血RIG-G基因的TaqMan-MGB荧光实时定量PCR方法。该法具有较好的正确度、精密度、灵敏度及特异性,能够为临床M3患者的早期诊断及治疗监测提供必要帮助。(中华检验医学杂志,2016,39:936-940)
【关键词】 实时聚合酶链反应; 细胞内信号肽和蛋白质类; 白血病,早幼粒细胞,急性基金项目:国家自然科学基金(81272603,81472179);上海申康医院发展中心课题(SHDC22014008)
EstablishmentandevaluationbasedofaRIG-GgenedetectionsystembyTaqMan-MGBprobereal-timePCRPangLi,QuanWenqiang,WuJunlu,YaoYiwen,LiDong.DepartmentofClinicalLaboratory,TongjiHospital,UniversityofTongji,Shanghai200065,ChinaCorrespondingauthor:LiDong,Email:186ld@163.com【Abstract】 Objective ToestablishaTaqMan-MGBfluorescentprobecharacterizedreal-timepolymerasechainreaction(qPCR)methodfordetectingretinoicacidinducedgenesG(RIG-G)inhumanacutepromyelocyticleukemia(M3).AnalyzeRIG-GexpressionlevelsinperipheralbloodofbothnormalpersonsandM3patientsandexploreitsdiagnosisvalueforM3.Methods Methodologyestablishmentstudy.AdetectionmethodandstandardcurveofTaqMan-MGBreal-timePCRwereestablishedafterdesigningspecificprimersandTaqMan-MGBfluorescenceprobeofhumanRIG-GgeneandusingreversetranscriptioncomplementaryDNA(cDNA)asatemplate.Theperformanceofthismethodwasevaluatedinspecificity,accuracy,precision,analyticalsensitivityandinterferencesubstances.TwentyclinicalspecimenswithM3werequantifiedRIG-Gexpressionsoastoevaluatethecorrelationbetweenperipheralbloodandbonemarrowsamples.Meanwhile,theresultsofRIG-Gexpressioninperipheralbloodof40normalspecimensand20patientswithM3wereanalyzedbyt-test.Andreceiver-operatingcharacteristic
万方数据
【Keywords】 Real-timepolymerasechainreaction; Intracellularsignallingpeptidesandproteins;Leukemia,acutepromyelocytic
Fundprogram:NationalNaturalScienceFoundationofChina(81272603,81472179);ShanghaiShenkangProgram(SHDC22014008)
维甲酸诱导基因G(retinoicacid-inducedgeneG,RIG-G)基因是从急性早幼粒细胞性白血病(acutepromyelocyticleukemia,APL;即M3型,以下简称M3)细胞系NB4细胞中克隆到的一个可以被维甲酸诱导表达的基因[1]。RIG-G基因互补DNA(complementaryDNA,cDNA)cDNA全长1919bp,编码1个含490个氨基酸残基的蛋白质,相对分子质量约60000。RIG-G是一个重要的肿瘤抑制基因,我们前期的研究表明RIG-G通过阻滞肿瘤细胞的细胞周期进程,抑制细胞增殖并且促进其分化[1-3]。当白血病细胞经维甲酸诱导产生RIG-G蛋白后,将对肿瘤细胞的生长产生抑制作用。而在耐维甲酸的M3细胞株NB4R1细胞中,维甲酸并不能够诱导RIG-G表达,因此白血病细胞不能够分化[1,4]。这些特点是RIG-G作为维甲酸治疗效果判定标志的前提。
当前,判断M3患者病情缓解、复发的主要手段仍是进行骨髓穿刺,这种具有创伤性的检测手段给患者的心理和生理都造成了较大的伤害,亟需找到一种快速无创的检测方法来判读M3的治疗和预后。因此,根据前期研究的基础建立了TaqManMGB探针实时荧光定量PCR检测人外周血RIG-G基因的方法并对其做了各项性能分析,以期为M3的早期诊断及维甲酸治疗后监测提供帮助。
材料与方法
一、材料
1.标本和质粒:留取2015年1至12月同济大学附属同济医院血液科确诊的M3患者标本20份(骨髓和外周血同时保存),门诊健康体检者外周血标本40份用于验证试验,其中来自男21名,女19名,年龄15~81岁,平均年龄(37±8)岁,均排除肿瘤、血液病等重大疾病。重组质粒pTRE-RIG-G,
ATRA-NB4细胞株均由上海交通大学医学院附属瑞金医院血液病研究所童建华研究员惠赠。本研究经过同济大学附属同济医院伦理委员会批准[(同)伦审-KYSB-2014-(02)],所有研究对象均签署知情同意书。
2.主要试剂与仪器:总RNA提取试剂Trizol购自美国Invitrogen公司;逆转录试剂盒PrimeScriptTMⅡ1stStrandcDNASynthesisKit、实时荧光定量反应试剂盒PermixExTaqTM均购自大连Takara公司;DU730核酸蛋白分析仪购自美国BeckmanCoulter公司;7300FastReal-TimePCR仪购自美国AppliedBiosystems公司。
二、方法
1.总RNA提取:抽取2ml外周血标本用乙二胺四乙酸管抗凝。采用Trizol法提取RNA。用核酸蛋白分析仪测定RNA浓度和吸光度比值A260/A280。取一部分RNA稀释至统一浓度用于后续的逆转录实验,剩余RNA置于-80℃保存备用。
2.引物和TaqMan探针:按照GenBank中RIG-G基因序列,采用Primer5.0软件设计TaqMan探针及引物,扩增片段长度为286bp,通过美国国家生物技术信息中心公共数据库Blast功能初步验证引物。RIG-G引物和TaqMan探针均由上海诺百生物科技有限公司合成并纯化,探针5′端标记的荧光报告基团FAM,3′端标记荧光淬灭基团MGB,RIG-G-F:5′-
万方数据GAAGAAATGAAAGGGCGAAGG-3′,RIG-G-R:5′-AGGACATCTGTTTGGCAAGGAG-3′,RIG-G-探针:5′-AGGACTCAGCTCAATGG-3′。
3.逆转录反应体系:按照PrimeScriptTM逆转录试剂盒说明书操作,逆转录反应体系共20μl。首先,将通用引物、随机引物各0.5μl,三磷酸脱氧核苷复合物1μl,1μgRNA样本,无RNA酶的dH2O补足至10μl后混匀,短暂离心,65℃水浴5min,立即置于冰上。然后再加入5×PrimeScriptⅡ缓冲液4μl,RNA酶抑制剂0.5μl,逆转录酶1μl,无RNA酶的dH2O4.5μl,以上混合物温和混匀。扩增条件:50℃50min、70℃15min。
4.实时荧光定量PCR反应体系的建立:按照PermixExTaqTM实时荧光定量反应试剂盒说明书操作,反应体系共20μl:2×PermixExTaqTM试剂10μl,正反向引物各0.4μl,TaqMan探针0.8μl,50×ROX参照染料0.4μl,cDNA模板2μl,灭菌蒸馏水6μl。扩增条件:预变性95℃30s;PCR反应95℃5s、60℃31s,40个循环。
5.标准曲线建立:pTRE-RIG-G质粒稀释至101~107拷贝/μl作为标准品模板,以灭菌蒸馏水为阴性对照,ATRA-NB4细胞抽提的RNA为阳性对照。用上述方法4中描述的PCR反应体系进行扩增,以浓度的对数和相应的循环阈值(cyclethreshold,Ct)分别为X、Y轴制作标准曲线,获得曲线斜率,相关系数(r),并计算扩增效率。
6.分析特异性:是指该方法本身能够检测出特定待测分子的能力[5]。用已建立的检测方法同时检测质粒、健康人、M3患者外周血提取的RNA,灭菌双蒸水。对其PCR熔解曲线进行分析,并对PCR产物用2%琼脂糖凝胶电泳进一步验证特异性[5]。
7.正确度:是衡量测得值与真值之间的接近程度[6]。本试验我们采用重组pTRE-RIG-G质粒为参考标准品的参考物测定效率来验证正确度。用本实验所设计的TapMan探针法分别检测101~108拷贝/μl共8个浓度的标准品,结果与已知值做相关性分析,并分别计算偏倚。
8.精密度:即衡量一个试验的一致性。在相同条件下,同一标本或同一种类的靶核酸分子,在不同时间或由不同操作者用该分子检测技术反复检测所得结果的一致性[6-7]。以pTRE-RIG-G质粒作为标准品,稀释成高值(107拷贝/μl)、中值(104拷贝/μl)、低值(101拷贝/μl)3个浓度。批内精密度:3个浓度标本各连续重复测定20次;批间精密度:连续测定5d(不同工作人员,不同批次引物),每天重复检测4次,取得20个结果。计算3种浓度检测结果对数值的变异系数,CV<10%为合格。
9.分析灵敏度:即最低检出下限。给定置信水平为95%时,样品测定值与零浓度样品的测定值有统计学差异的最低浓度即为最低检出限。将质粒浓度依次稀释至浓度极限100拷贝/μl,选取103、102、101、100共4个浓度,用所建立的实时荧光定量聚合酶链反应(real-timequantitativepolymerasechain
reaction,RT-qPCR)方法将各个浓度检测20次,结果95%能测出即符合。
10.干扰物质:取7份黄疸标本(总胆红素179~503μmol/L)和7份脂血标本(三酰甘油4.02~13.56mmol/L)分别经直接抽提RNA和通过血浆置换去除黄疸和脂血后再抽提RNA,然后用建立的RT-qPCR方法检测RIG-G,比较不同程度的黄疸和脂血对实验结果的影响。
11.正常人、M3患者外周血中RIG-G表达差异:选取同济医院门诊健康体检者外周血40份、M3患者外周血20份用于验证。
三、统计学方法
采用SPSS19.0统计软件完成数据分析。正态分布的计量资料用-x±s表示,使用配对t检验对M3患者外周血标本和骨髓标本RIG-G基因表达进行相关性分析,干扰物质与去除干扰物质组间差异性比较用t检验比较。正常人与M3患者外周血检测数据呈偏态分布,用中位数(四分位)表示,非参数检验分析。RIG-G对M3的检测效能采用ROC曲线判断。P<0.05表示差异有统计学意义。
结果
一、标准曲线的建立
RIG-G标准品拷贝数log值与Ct的标准曲线方程为:Y=-3.539X+42.952,R2=0.999,呈良好的线性关系,扩增效率为95.2%,扩增曲线和标准曲线见图1,2。
二、分析特异性
由图3可见,靶基因RIG-G熔解曲线峰值单一,未见杂峰,表明PCR产物特异性强,没有非特异性产物。将PCR产物进行2%琼脂糖凝胶电泳,质粒(泳道1~3)、健康人(泳道4~6)及M3患者(泳道7~9)在286bp处可见均一清晰条带,而灭菌双蒸水(泳道10)未出现条带。说明本研究建立的方法具有高度的特异性,见图4。
万方数据
图1 TaqMan-MGB探针法检测RIG-G(标准品)
扩增曲线
图2
标准曲线图
图3 RIG-G
熔解曲线图
M:DNA标准带;1~3:质粒;4~6:正常人;7~9:M3患者;10:灭菌双蒸水
图4 扩增产物电泳图
三、正确度和精密度及灵敏度
8个浓度的标准品用试验方法检测值对数与已知值做相关性分析,相关系数r=0.999,计算出偏倚均<5%,表明正确度符合要求。对107
、104
、101
拷
贝/μl3种不同浓度的质粒重复检测,结果显示批内
CV分别为1.38%、2.31%、7.56%;批间CV分别为0.71%、1.17%、5.07%,均<10%,在合理范围内,
表明本研究建立的方法精密度良好。不同浓度的质
粒样本平行检测20次,当浓度为100
拷贝/μl时,20
次重复测定结果符合率为75%;当浓度为101
拷贝/μl时,能稳定检出19次(符合率为95%),因此本方法的检测灵敏度为101
拷贝/μl。
四、M3患者外周血与骨髓中RIG-G表达水平相关性
采用TaqMan-MGB实时荧光定量PCR法同时检测M3患者外周血标本和骨髓标本,二者相关系数为r=0.996,斜率b=0.973,配对t检验t=0.099,P>0.05,两组标本检测结果差异无统计学意义。表明TaqMan-MGB实时荧光定量PCR法检测M3患者外周血标本和骨髓标本结果相关性良好。五、干扰物质
经过血浆置换处理过的黄疸标本的RNA浓度为(280.2±82.6)ng/μl,原黄疸标本的RNA浓度(264.7±55.6)ng/μl,RNA浓度之间差异无统计学意义(t=0.4195,P=0.696);二者检测RIG-G基因表达的结果之间差异也无统计学意义(U=92,P=0.405)。原脂血标本(三酰甘油<13.56mmol/L时)的RNA浓度为(364.1±134.8)ng/μl,置换处理过的RNA浓度为(331.3±127.5)ng/μl,RNA浓度之间差异无统计学意义(t=0.4291,P=0.690);二者检测RIG-G基因表达的结果之间差异也无统计学意义(U=387.5,P=0.613);表明黄疸、高脂血标本对该方法无明显的干扰作用。
六、健康对照组和M3患者外周血中RIG-G表达差异
采用所建立的RT-qPCR法同时检测40份健康体检标本与20份M3患者标本,结果显示40份健
康体检者外周血RIG-G基因的拷贝数3.62×10
4
(1.61×104~4.90×104
)拷贝/μl,M3患者7.10×102(5.43×102~2.21×103)拷贝/μl,RIG-G基因在M3患者外周血中表达低于健康对照组,差异有统计学意义(U=18,P<0.001)。
七、TaqMan-MGB实时荧光定量PCR检测外周血RIG-G对M3的检测效能评价
ROC曲线分析显示见图5,TaqMan-MGB实时荧光定量PCR检测外周血RIG-G对M3的AUC为0.9744,表明外周血RIG-G的荧光定量PCR法是检测M3的一项良好指标。此法的最佳临界值为
5.50×103
拷贝/μl,其敏感度为83.33%(17/20),
万方数据
特异度为100%(20/20),
具有良好的诊断学意义。图5 TaqMan-MGB探针法检测外周血RIG-G对急性早幼粒细胞性白血病的ROC曲线分析
讨论
20世纪80年代中期,由我国学者首创的应用全反式维甲酸(alltransretinoicacid,ATRA)诱导分
化治疗M3在临床上取得了巨大成功[8]
。相对于M3的实验室诊断,关于M3经维甲酸治疗后的疗效及预后的检测方法却不多,检测效果也不理想。临
床以白细胞计数(当白细胞≥10×109
/L时复发风险较高)和骨髓中异常早幼粒细胞比例作为重要的
预后因素[9-10]
。但是这种实验室检查手段可靠性不高或者主观影响大,需依靠检测人员经验,难以标准化,而且需治疗较长时间后才能从检测结果中表现出来。因此找到一种有效和简便的实验室检测方法对维甲酸治疗的预后判断进行评价,将对临床治疗M3具有极大的贡献。外周血RIG-G基因变化同骨髓穿刺液RIG-G基因变化一致,为今后只需利用外周血方便快捷地检测RIG-G基因作为M3患者预后指标提供了依据。
TaqMan-MGB实时荧光定量PCR方法学建立的关键是要有稳定的标准品,为保证所建立方法的准确性和可靠性,本研究用重组克隆质粒作为标准品,提高检测的准确性及稳定性。结果显示,利用本研究所设计的引物和探针建立的扩增体系,灵敏度
较高,最低检出限为101
拷贝/μl,具有良好的稳定
性和重复性。线性范围广,达7个数量级(107~101
拷贝/μl),且结果不受高胆红素、高脂血症等影响,可以比较准确地测定RIG-G基因的表达。本研
究方法既有传统TaqMan探针的特点,又具有一些新的优点如提高信噪比,没有背景荧光,且有更高的
淬灭效率等[11]
。ROC曲线分析表明该法检测M3具有良好的诊断学意义。
综上所述,本研究建立的RIG-G基因TaqMan-MGB实时荧光定量PCR检测方法,能够从外周血中快速准确地分离、定量检测出RIG-G基因,且该法灵敏度高、特异性强、重复性好、线性范围广、受到的干扰因素少,快速、简便地为全反式维甲酸诱导分化治疗M3预后进行及时评价,也为维甲酸治疗M3的早期诊断和监测提供了可能。
参
考
文
献
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(收稿日期:2016-03-15)
(本文编辑:武昱)
万方数据
