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荧光标记14个X染色体STR基因座复合扩增检测系统.pdf

  • 上传人:徐敬
  • 文档编号:8689668
  • 上传时间:2020-12-02
  • 格式:PDF
  • 页数:17
  • 大小:999KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010136373.3

    申请日:

    20100326

    公开号:

    CN101787396B

    公开日:

    20120314

    当前法律状态:

    有效性:

    失效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C12Q1/68,G01N21/64

    主分类号:

    C12Q1/68,G01N21/64

    申请人:

    中山大学

    发明人:

    刘秋玲,赵虎,吕德坚

    地址:

    510275 广东省广州市海珠区新港西路135号

    优先权:

    CN201010136373A

    专利代理机构:

    广州粤高专利商标代理有限公司

    代理人:

    陈卫

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    内容摘要

    本发明公开一种X-STR基因座荧光标记复合扩增体系及其应用,该复合扩增体系共包含14个基因座:DXS7133、DXS6801、DXS981、DXS6809、DXS7424、DXS6789、DXS9898、DXS7132、GATA165B12、DXS101、DXS10075、GATA31E08、DXS10074和DXS10079。本发明的14个X-STR基因座是在一个复合扩增体系中同时扩增,快速、方便,PCR产物经遗传分析仪电泳,结果自动分析,能标准化、国际化,保证不同实验室数据比较的正确性。

    权利要求书

    1.一种X-STR基因座荧光标记检测试剂盒,其特征在于,包含检测14个基因座的引物,所述的14个基因座为DXS7133、DXS6801、DXS981、DXS6809、DXS7424、DXS6789、DXS9898、DXS7132、GATA165B12、DXS101、DXS10075、GATA31E08、DXS10074和DXS10079;所述引物序列如SEQ ID NO:1~28所示。 2.根据权利要求1所述X-STR基因座荧光标记检测试剂盒,其特征在于所述14个基因座引物分别用FAM、HEX、TAM或ROX四种荧光素标记。 3.根据权利要求2所述X-STR基因座荧光标记检测试剂盒,其特征在于所述检测试剂盒中,DXS7133、DXS6801、DXS981和DXS6809相应的引物由FAM荧光素标记,DXS7424、DXS6789、DXS9898和DXS7132相应的引物由HEX荧光素标记,DXS165B12、DXS101和DXS10075相应的引物由TAMRA荧光素标记,GATA31E08、DXS10074和DXS10079相应的引物由ROX荧光素标记。 4.权利要求1~3所述的任一X-STR基因座荧光标记检测试剂盒在姐妹亲缘关系和祖母-孙女亲缘关系鉴定中的应用。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及检测人体基因组中具有多态性的遗传标记,尤其涉及 X染色体遗传标记技术,具体涉及一种X-STR基因座荧光标记复合扩 增体系及其应用。

    背景技术

    短串联重复序列(short tandem repeats,简称STR)是由2~7个碱 基对作为核心单位,串联重复形成的一类微卫星DNA序列,其片段 可采用PCR技术扩增。STR主要由于核心重复单位数目的变化形成了 STR基因位点的遗传多态性,其等位基因可用银染、荧光标记和放射 自显影等技术分型。人类基因组中,平均每6~10kb就存在有一个STR 基因位点,为法医个人识别和亲子鉴定提供了高信息基因位点的丰富 来源。

    X染色体是人类性染色体,X染色体短串联重复(X-chromosomal  Short Tandem Repeat,X-STR)是性染色体上一类多态性遗传标记, 男性的X-STR以单倍型形式存在只能从其母亲中得到,且只能遗传给 女儿,因此同父所生的姐妹在X-STR基因座上有1个相同的等位基因, 孙女X-STR基因座有1个等位基因与其祖母相同。X染色体这种独特的 遗传方式,使得X-STR在亲缘鉴定中有特殊的应用价值。

    在亲缘鉴定中,有些没有父母双亲参与检测的特殊案件,如:姐 妹认亲、同父异母的半同胞姐妹认亲、隔代认亲(祖母-孙女)等, 用常染色体、Y染色体或线粒体的遗传标记无法排除或认定,此时只 有依靠X染色体STR才能起到直接排除或认定的作用。

    此外在有先天性缺陷的遗传病中,可通过检测X染色体STR来 诊断有无X染色体多倍体、X染色体重复、X-STR重复序列长短等, 同时,X染色体STR检测可应用于X连锁遗传病、X染色体单亲二 倍体、X染色体失活的亲源性等鉴定。从而为伴X染色体遗传病提 供产前诊断方法。

    因此,可以通过分析X染色体上的STR基因座的等位基因分型 来确定亲缘关系和用于伴X染色体遗传病的产前诊断。

    X染色体STR位点广泛存在真核细胞基因组中,高度稳定且具有 较高的遗传多态性,然而与常染色体和Y染色体STR相比,迄今发现 和应用的X-STR位点数量较少,群体分布、突变率、连锁平衡、基因 结构等方面的信息尚不够丰富,在法医学、医学等领域的应用受限, 远不及其他DNA遗传标记广泛。

    X染色体遗传标记的研究在国内还处于初期,目前国际上商品化 检测试剂盒仅有德国Argus X-8和Argus X-12,该类试剂盒 在法医学应用实践中存在以下问题:

    (1)采用这类试剂盒需要增加遗传标记时遇到困难;

    (2)这些X-STR基因位点都是基于中国群体以外的群体(主要 是白人群体)资料而开发的,其中有些基因位点,在中国群体的基因 频率分布较差,个人识别能力较低;

    (3)国外商品化试剂盒价格昂贵。

    这些缺点限制了X染色体遗传标记在国内的应用,不利于进一步 在基层推广。

    发明内容

    本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种适合于中国人 群的,可以快速、方便针对常染色体STR、Y-STR难以排除或认定亲 缘关系的特殊检案(姐妹认亲、同父异母的半同胸姐妹认亲、隔代认 亲等)进行鉴定的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系。

    本发明的另一个目的在于提供上述X-STR基因座荧光标记复合 扩增体系在为伴X连锁遗传病、X染色体单亲二倍体、X染色体失 活的亲源性鉴定等提供产前诊断,以及姐妹认亲、同父异母的半姐妹 认亲、隔代认亲等亲缘鉴定中的应用。

    本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的:

    一种X-STR基因座荧光标记复合扩增体系,该复合扩增体系共包 含14个基因座:DXS7133、DXS6801、DXS981、DXS6809、DXS7424、 DXS6789、DXS9898、DXS7132、GATA165B12、DXS101、DXS10075、 GATA31E08、DXS10074和DXS10079。

    本发明对上述14个X-STR基因座进行了研究,表明这14个基因座 在中国人群中有高度的遗传多态性和良好的等位基因频率分布。

    一、本发明复合扩增体系中14个基因座的选择

    (1)位于同一连锁群内

    作为位于同一染色体的基因座,必须考虑到连锁遗传的问题。各 基因座位于同一个连锁群之内,呈连锁遗传,便于以单倍型观察多态 性。除GATA31E08外其余13个基因座DXS7133、DXS6801、DXS981、 DXS6809、DXS7424、DXS6789、DXS7132、GATA165B12、DXS101、 DXS10075、DXS10074和DXS10079均位于第二连锁群内,应呈连锁 遗传。

    本发明的14个基因座分布于同一染色体上不同的位置,既有紧密 连锁者,也有遗传距离相距较远者。紧密连锁的DXS7132-DXS10075 -DXS10074-DXS10079;DXS7133-DXS7424-DXS101和DXS6801-D XS6809-DXS6789。它们分别位于Xq12、Xq21和Xq22区。紧密连锁 的基因座构成单倍型,在亲缘鉴定中有利于分析亲代与子代之间的遗 传关系。

    (2)易于扩增

    除上述14个基因座外,实验初期发明人还选择了另外一些位于 X染色体第二连锁群内的基因座,如ARA、DXS6800、DXS9905、 DXS7130、DXS6797、DXS9895等。但单基因座扩增结果发现,这 些基因座的扩增存在着一些问题,有的扩增的产物量少,显带过浅, 甚至有时很难得到扩增产物,如DXS7130;有的很容易出现非特异 带(如影子带),如DXS6797;而上述14个基因座易于扩增稳定性 好,结果清晰,非特异性带很少。

    因此最后选择了DXS7133、DXS6801、DXS981、DXS6809、 DXS7424、DXS6789、DXS9898、DXS7132、GATA165B12、DXS101、 DXS10075、GATA31E08、DXS10074和DXS10079这14个易于扩增, 分型较好的基因座进行复合扩增。

    (3)扩增产物片段长度不重叠

    复合扩增各基因座片段大小的差距应大于20bp,各基因座的等 位基因之间才不会发生重叠,干扰分型。

    本发明的X-STR基因座复合扩增体系根据各基因座扩增产物片 段长度大小,用同一荧光标记不同扩增产物片段长度(相差大于20 bp)的基因座,保证复合扩增各基因座的等位基因之间不会发生重叠, 不会干扰分型。用四种不同颜色的荧光标记多个基因座的引物,保证 同一反应体系能同时扩增多个基因座,而不影响各基因座的分型。本 发明的14个基因座引物分别用FAM、HEX、TAM、ROX四种不同颜 色的荧光标记。体系中14个X-STR基因座其荧光组合方式为FAM荧 光素标记DXS7133、DXS6801、DXS981和DXS6809,HEX荧光素标 记DXS7424、DXS6789、DXS9898和DXS7132,TAMRA荧光素标记 DXS165B12、DXS101和DXS10075,ROX荧光素标记GATA31E08、 DXS10074和DXS10079。

    本发明提供一种同时分析多个X染色体STR基因座的荧光标记 复合扩增体系,包括用于复合扩增分析的14个X-STR基因座的引物, 全部14个基因座的引物混合在一个试管内。复合扩增体系中的基因 座被位于该基因座两侧的一对引物扩增,其中每对引物中的引物正链 的5’端用相应的荧光素标记。

    二、本发明复合扩增基因座的扩增

    本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系是采用复合PCR 技术在同一反应管中同时扩增14个X-STR基因座。

    (1)PCR反应体系

    反应总体积为25μl:PCR反应缓冲液5.0μl,引物混合物5.0μl DNA聚合酶0.3μl,模板DNA 2.0μl,消毒纯净水12.7μl。

    上述DNA聚合酶可选用本领域技术人员常用的DNA聚合酶,如 金牌DNA聚合酶(Ampli Taq)。

    (2)PCR扩增参数:

    95℃    11min

    60℃    45min

    (3)ABI PRISM 3100遗传分析仪电泳分型扩增产物

    a.样品准备:

    混匀后瞬时离心,每管加10.0μl混合物,再加PCR产物1.0μl, 瞬时离心。95℃变性4min,放置冰盒中冷却3min,取10.0μl变性 后的样品转移至96孔样品板,装载入ABI PRISM 3100遗传分析仪 进行电泳。

    b.电泳条件:14.7kV,130μA,14.8mW。

    c.结果分析:GeneMapperIDv3.1软件。

    本发明的14个基因座已在发明人实验室应用于群体学调查并获 得中国群体的分型结果,结果证明这些基因座多态性较高,适合于中 国人群的检测,并应用于实际检案取得理想的结果。

    本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系也可以制成试剂 盒,为姐妹认亲和隔代认亲提供新的检测系统,为X染色体相关性 遗传病进行产前诊断。

    与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

    1.灵敏度高:本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系在模 板量为0.1ng时可检出全部14个基因座;

    2.个体识别率高:本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系 中的14个X-STR基因座单倍型个体识别率达到0.9999992;

    3.本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系已在发明人实 验室用于检测多代家系和多个小孩家系的样本。结果在120例姐妹样 本中14个X-STR基因座分型均有1个相同等位基因。58例祖母-父 亲-孙女的三代家系中祖母的X-STR均通过父亲稳定地传递给孙女。 这结果表明本研究所选的基因座稳定性好,突变率低,分型结果准确, 能满足实际检案的需要;

    4.本发明在国内首先研制出一组14个X-STR基因座同时在单一 反应管中的复合扩增的五色荧光标记X-STR复合扩增检测体系,达 到目前国际上荧光标记X-STR基因座复合扩增试剂盒的最高水平;

    5.本发明的荧光标记引物复合扩增技术快速、方便,PCR产物 可用310、377、ABI PRISM 3100、3130等遗传分析仪电泳,结果自 动分析,能标准化、国际化,保证不同实验室数据比较的正确性;

    6.本发明可制备一套试剂盒,可进行商品化,可以填补国内没有 X-STR基因座荧光复合扩增试剂盒的空白,也可补充国际X-STR基 因座荧光复合扩增试剂盒的不足,作为具有中国特色的X-STR基因 座复合扩增试剂盒,可用于亲子鉴定、个体识别、性别鉴定、X连锁 遗传病的基因定位,特别是用于产前诊断和姐妹认亲、同父异母的半 姐妹认亲、隔代认亲等亲缘鉴定;

    7.本发明的X-STR基因座荧光标记复合扩增体系可以为伴X连 锁遗传病、X染色体单亲二倍体、X染色体失活的亲源性鉴定等提供 产前诊断方法,也为解决仅靠常染色体STR、Y-STR难以排除或认定 亲缘关系的某些特殊检案(姐妹认亲、同父异母的半同胞姐妹认亲、 隔代认亲等)的亲缘鉴定提供新的鉴定方法,具有广泛的应用前景。

    附图说明

    图1为实施例中祖母样本的14个X-STR基因座复合扩增图谱;

    图2为实施例中孙女样本的14个X-STR基因座复合扩增图谱。

    具体实施方式

    实施例1  应用含有14个基因座的X-STR基因座荧光标记复合 扩增体系进行姐妹认定和祖母与孙女的鉴定。

    原理:X染色体是人类性染色体,X-STR是性染色体上一类多态 性遗传标记,男性的X-STR以单倍型形式存在只能从其母亲中得到, 且只能遗传给女儿,因此同父所生的姐妹在X-STR基因座上有1个 相同的等位基因。如果可疑姐妹样本中所有X-STR基因座中有1个 相同的等位基因,则不能排除其来自同一父亲,如果有3个以上的 X-STR基因座中无相同等位基因,则可以排除其来自同一父亲。同样 孙女X-STR基因座有1个等位基因与其祖母相同,故可疑奶奶与孙 女样本中所有X-STR基因座中有1个相同的等位基因,则不能排除 她们的亲缘关系,如果有3个以上的X-STR基因座中无相同等位基 因,则可以排除她们的亲缘关系。

    操作步骤:

    1.DNA提取

    Chelex-100法:剪取4X4mm的血痕或唾液斑,加200μl 10% Chelex-100,56℃烤箱过夜,置于PCR仪中100℃10min,振荡30sec, 10000r/min离心2min,4℃保存备用。

    2.PCR扩增

    PCR扩增反应总体系为25μl:PCR反应缓冲液(Buffer)5.0μl, 引物混合物(Primer Pair Mix)5.0μl,金牌DNA聚合酶(Ampli Taq )0.3μl,模板DNA 2.0μl,消毒纯净水12.7μl。

    上述PCR缓冲液的配方为:dNTP 200μmol/L,MgCl21.5mmol/L, 1×Buffer。

    上述引物混合物中,各个基因座的引物序列及其荧光标记如表1 所示。

    表1 14个X-STR基因座引物序列和荧光标记

      基因座   引物序列   荧光标记   DXS7133   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示   FAM   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示   DXS6801   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示   FAM   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:4所示   DXS981   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:5所示   FAM   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示   DXS6809   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:7所示   FAM   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:8所示   DXS7424   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:9所示   HEX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:10所示   DXS6789   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:11所示   HEX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:12所示   DXS9898   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:13所示   HEX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:14所示   DXS7132   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:15所示   HEX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:16所示   GATA165B12   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:17所示   TAMRA   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:18所示   DXS101   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:19所示   TAMRA   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:20所示   DXS10075   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:21所示   TAMRA   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:22所示   GATA31E08   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:23所示   ROX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:24所示   DXS10074   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:25所示   ROX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:26所示   DXS10079   F,其核苷酸序列如SEQ ID NO:27所示   ROX   R,其核苷酸序列如SEQ ID NO:28所示

    3.PCR扩增参数:95℃预变性11min,94℃变性1min,61℃复性 1min,72℃延伸1min,30个循环,再60℃延伸45min。

    4.ABI PRISM 3100遗传分析仪电泳

    1)开机:开启稳压电源→打开电脑(进入Win2000系统)→开启 3100主机电源(仪器进入自检状态)→启动3100DATACollection数 据采集软件。

    2)装置准备:定期清洗和安装

    把注射器、毛细管、Buffer糟等拆下,用纯水清洗,晾干,灌胶: 注射器里注入相当体积的POP-4胶,排出空气。Buffer糟里盛1× Buffer溶液。双击Run 3100Data CollectionVersion2.0软件→点击菜单 栏中的Wizards→点击Fill Capillary wizards,对毛细管注胶→毛细管 定位和样品编辑。

    3)样品准备:

    混匀后瞬时离心,每管加10.0μl混合物,再加PCR产物1.0μl, 瞬时离心。95℃变性4min,放置冰盒中冷却3min,取10.0μl变性 后的样品转移至96孔样品板,装载入3100遗传分析仪进行电泳。

    4)电泳条件:14.7kV,130μA,14.8mW。

    5)结果分析:用GeneMapperIDv3.1软件进行基因分型。

    分析结果如图1和2所示,从图中可以看出孙女样本14个X-STR 基因座的分型均有1个等位基因与争议祖母相同,故支持争议祖母与 女孩存在祖母与孙女关系。

    具体案例:

    案情:2009年12月,某女士带1个小女孩进行鉴定,检点是否 为她的孙女。

    具体鉴定过程采用前述的操作步骤:DNA提取——PCR扩增— —PCR扩增产物电泳——结果分析。

    结果解析如图1和2所示,从图可知,争议祖母与女孩样本DX S7133、DXS6801、DXS981、DXS6809、DXS7424、DXS6789、DX S9898、DXS7132、GATA165B12、DXS101、DXS10075、GATA31E 08、DXS10074和DXS1007914个X-STR基因座的分型均有1个相 同等位基因。即孙女样本14个X-STR基因座的分型结果均有1个等 位基因能从争议祖母中找到,且14个基因座(DXS7133/DXS6801/D XS981/DXS6809/DXS7424/DXS6789/DXS9898/DXS7132/GATA165B 12/DXS101/DXS10075/GATA31E08/DXS10074/DXS10079)的单倍型 9/11/13/36/15/15/12/14/10/23/17/10/16/18或9/11/13/36/15/19/12/14/10/ 23/17/10/16/18尚未见报道,在本实验室检测500个无关个体仍未出 现,故其频率小于0.2%,LR值>500。支持争议祖母与女孩存在祖母 与孙女关系。

    一种X-STR基因座荧光标记复合扩增体系及其应用序列表

    <110>中山大学

     

    <120>一种X-STR基因座荧光标记复合扩增体系及其应用

     

    <130>

     

    <160>28

     

    <170>PatentIn version 3.5

     

    <210>1

    <211>21

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>1

    agcttcctta gatggcattc a                                                      21

     

    <210>2

    <211>21

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>2

    cttccagaat cagaagtctc c                                                      21

     

    <210>3

    <211>21

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>3

    catttcctct aacaagtctc c                                                      21

     

    <210>4

    <211>20

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>4

    cagagagtca gaatcagtag                                                        20

     

    <210>5

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    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>5

    tcagaggaaa agaagtagac atact                                                  25

     

    <210>6

    <211>22

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>6

    ttctctccac ttttcagagt ca                                                     22

     

    <210>7

    <211>20

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>7

    tgaaccttcc tagctcagga                                                        20

    <210>8

    <211>20

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>8

    tctggagaat ccaattttgc                                                         20

     

    <210>9

    <211>22

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>9

    ctgcttgagt ccaggaattc aa                                                      22

     

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    <211>23

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>10

    gaacacgcac atttgagaac ata                                                     23

     

    <210>11

    <211>24

    <212>DNA

    <213>人工序列

     

    <400>11

    gttggtactt aataaaccct cttt                                                    24

     

    <210>12

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