专利名称：用于诊断性dna检测的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用聚合酶链反应(PCR)扩增，再通过电泳分离所得片段以检测突变缺损等可能的基因变体的DNA诊断检测方法；本发明更具体地涉及与在变性梯度凝胶中进行双向电泳分离相结合的新的和改良的多重PCR技术。
本发明具体地涉及检测患有遗传疾病的病人中DNA突变的存在，所述遗传疾病包括出生时即有的缺陷(如囊性纤维化)和成人慢性病(如癌症)的遗传倾向。本发明更具体地涉及通过新的两步聚合酶链反应(PCR)扩增快速制备基因片段，随后有效并精确地检查它们中的突变。
背景技术：
通过DNA诊断检测可鉴定出具有突变缺损的基因(基因变体或等位基因)。基因变体可由父母遗传给孩子，一些基因变体的作用很强，它们独自作用即可导致疾病，例如导致囊性纤维化的囊性纤维化跨膜传导性调节物(CFTR)基因的多种突变体。其他基因变体与其他基因座的基因变体联合作用，例如许多常见(多基因)病，如心脏病和癌症。可以在早期，即从胚胎细胞中检测(出生前检测)基因缺损，也可以在晚期检测幼儿，成人或老年人细胞中的基因缺损。
通过DNA诊断检测，可以得到疾病的有关信息，有时在疾病发生前即可得到该病的信息，这大大便利了对疾病的处理，如预防、治疗。例如可以检测癌症或传染性病因中特殊基因变体的存在以预测例如疾病的进程，对治疗的反应。也可以检测个体携带特殊基因变体的情况，他们不愿意眼睁睁地让这些基因变体传递给他们的后代(携带者检测)。最后，还可以在任何时候(从出生前至晚年)检测个体患遗传性基因编码的疾病的倾向。该适用谱的一端的例子是囊性纤维化，对它而言，出生前检测和携带者筛选已经相对常见，该谱的另一端涉及后期爆发的疾病，如癌症和神经变性病。
DNA诊断检测包括分析个体基因的序列完整性。目前，该项工作花费大，因为精确的检测需要进行劳动强度大的对基因的测序或解码。迄今为止，还没有经济实惠普遍适用的DNA诊断标准化系统可供使用(参见Cotton，1993，突变检测的现有方法，Mutat.Res.285125-144)。为了经济实惠又能被广泛接受，DNA诊断系统必须是准确的(超过95％)，具有高的生产率，而且劳动强度要低。
分析技术的一般背景首先有必要简单回顾涉及PCR扩增和电泳分离片段的一般技术，本技术领域已经使用过并正在使用该技术。
首先用化学和物理的方法处理如来自血液的细胞样品以提取仅占细胞基因组总DNA材料百分之二的携带基因的DNA链，其余的DNA材料将背景占满。当每个细胞具有两拷贝每种基因时(这一点可通过构件或碱基对来鉴定，所述构件或碱基对由字母A、C、G和T作为字母密码的序列来辨认)，它们构成了DNA长链如此小的一部分以致于必须通过制备多拷贝的基因扩增之以使它们被检测出。通过热分离或变性DNA链对，与适当的引物混合以与欲研究的基因片段(如基因外显子或编码区)的始端和末端结合或退火(下文将更详细地讨论)并加入足够的构件以产生基因外显子的拷贝可完成基因扩增。连续重复此循环步骤产生渐增拷贝的外显子以得到纯化和扩增的数量，此方法通常指的是前述的聚合酶链反应或PCR扩增，它更详细地阐述于例如分子病理学，Hein and Silvenman，Carolia学术出版社，1994，第2章，分子技术及其在临床实验室中的自动化，5-31页(Winn-Deen)。
在此阶段，然后是检查或分析基因外显子以测定与正常状态相比是否有突变，一般优选以大小和碱基对序列为基础，通过电泳分离DNA纯化片段可做到这一点，更详细的描述见共同申请人Vijg和A.G.Uitterlinden的双向DNA分型基因组分析的平行方法，EllisHorwood，1994，尤其是p33-40。
电泳不仅已用于DNA片段的分离，还可用于分离除基因外的其他物质，如Electrophoresis 1993，14，1091-1198中描述的蛋白质分析。通过带荧光染料标记的电泳进行单向DNA分离的机器已有提供，如Perkin Elmer的ABI Prism 377 DNA测序仪；双向DNA分型(typing)的机器也有提供，如共同申请人Vijg和E.Mullaart等人在Nature，365，1993年9月30日中所述通过双向DNA分型平行分析基因组，p469-471，描述了荷兰的Ingeny B.V.的装置。将电场的第一维(称为水平向)施加到其中已引入纯化的DNA片段的适当凝胶基质(下文将讨论)中，通过大小的不同(较大颗粒移动得比较小颗粒要慢)可导致片段的分离。通过在具有化学梯度(如在凝胶中设置连续的越来越浓的脲/甲酰胺)或沿胶设置的温度梯度的垂直方向(竖向)施加电场，DNA片段将迁移(此次为竖直方向)，直至它们在特定的垂直序列所决定的位置处解链并被阻留在凝胶基质中的某处。为了防止整个DNA片段的解链，需让它附着(电泳前)大量的G和C，G和C与A、T相比对解链的抗性更大。所谓的GC-加强(clamping)在完全由片段外显子一部分之序列决定的位置处有效地阻留了每个片段。如果此序列仅在一个位置发生改变，例如AT对代替了GC对，解链将会延迟或提前，因此与正常的参照片段相比，被阻留至不同的垂直位置。
这种双向基因扫描(TDGS)有望成为经济实惠而又能被广泛接受的DNA诊断系统。在此系统中，如上所述，通过聚合酶链反应(PCR)扩增从给定DNA样品中得到的大量DNA片段基于大小和碱基对序列被电泳分离。此系统高度精确(即99％)，因为第二向分离是以变性的梯度凝胶电泳(DGGE)为基础的。实际上，DGGE是唯一的具有如此高精确度的系统(Sheffield et al.，1993，用于检测单碱基取代的单链构象多态性分析的灵敏度，Genomics 16，325-332；Grompe，1993，核酸中未知突变的快速检测，Nature Genet.5，111-117；Guldberg et al.，1993，在丹麦对苯丙酮尿症的分子学分析99％的突变被变性梯度凝胶电泳检出，Genomics 17，141-146)。用于TDGS的自动化仪器在某种程度上是可以使用的，在某种程度上还有待开发。TDGS能够同时检测得自一个或多个基因的DNA片段中所有可能的突变，其生产率高，人为干扰最低。
在DNA诊断中广泛使用TDGS的一个主要障碍是在同一反应试管中通过PCR(多重PCR)同时扩增许多片段的困难。实际上，经常甚至不可能同时满足PCR和变性梯度凝胶电泳的需求，即最适的PCR反应和扩增片段最适的解链行为。最新的方法开始于通过PCR扩增靶DNA区，通常是基因的蛋白质编码区(外显子)。这些扩增反应是分开进行的，例如，如果需分析基因中27个外显子，则需进行27个独立的PCR反应。在实际操作中，通常可以在一个试管中进行几个PCR反应(例见Edwards and Gibbs，1994，多重PCR优点、发展及应用，PCR Methods and Applications 3，565-575)。
显然，在大量个体需被检测的情况下，以及当在相同的TDGS试验中需同时检测一个以上基因时，移液步骤和需进行的单个反应的总数会很高。这增加了试验的劳动强度，也使工作更复杂，人为出错的机会升高。实际上，鉴于这种复杂性，甚至在所有移液步骤都可以自动进行的完全自动化的实验室中也解决不了这一难题。
不能在同一试管中的同一反应条件下同时PCR扩增多个片段这一难题是TDGS满足临床检测标准(即对实验者友好)的重大技术障碍。通过多重PCR，即通过使用多套引物在一个反应中进行几个PCR扩增以减少PCR反应的数目是非同寻常的进步。
目前的多重PCR法有时简单到混合其反应条件已分别被确定的几套引物。然而，大多情况下，应仔细考虑欲扩增的区域，片段的相对大小，引物的动力学和PCR实验条件的最佳化来开发多重PCR以适应多种片段。
主要的难题是引物的定位，为了基因诊断，人们一般的目的是扩增外显子序列，剪接位点和调节区。外显子扩增PCR反应的引物理想的是被置于与外显子相邻的内含子序列中。这提供了一些调节片段长度或扩增质量以及受突变影响的剪接位点的有关信息的限制，这些是选择引物的首要限制。
其次，引物的定位必须使除靶序列外的其他位点处非特异性扩增不会发生。实际上，人类基因组为3×109个碱基对长，这给靶序列和其他非靶序列之间偶然发生的序列同源性提供了充足的机会。这对多重PCR而言不是一典型的难题，但是当人们希望一次仅扩增一个片段时也会出现这一难题。这是选择引物的第二个限制。
为了进行多重PCR，应选择引物以使其预测的杂交动力学与多重反应中其他引物的相类似，这是选择引物的第三个限制。以总基因组DNA作为模板选择引物的这些限制是为何多重组通常较小(典型地少于5个片段)的原因。
为了在TDGS中最好地分离，选择引物有第四个难以克服的限制。TDGS需要平均为100-600bp的DNA片段，两个引物中的一个应与富含GC的片段偶联以提供GC夹(GC-clamp)作为欲通过PCR产生的片段中最高的解链区，这对于确保在第二(变性梯度)向凝胶中检测突变的最高敏感性是必需的(Myers et al.，1985，在与GC夹结合的DNA片段中几乎所有的单碱基取代均可被变性梯度凝胶电泳检出，Nucl.Acids Res.13，3131-3145；Myers，et al.，1987，通过变性梯度凝胶电泳检测和定位单碱基变化，Meth.Enzymol.，155，501-527)。然后，引物应按下述方法定位，即靶片段仅含有一个这样的单一功能区，它与其上结合有GC夹时相比，解链较早(在较低的脲、甲酰胺浓度或温度下)，这证明对于PCR(不只是多重的)和最适解链曲线都最适合的PCR条件是难以(如果不是不可能的话)实现的(如将Blanquet等人，1993，通过变性梯度凝胶电泳鉴别RBl基因中的种系突变，Hum.Molec.Genet.2，975-979所述的RB DGGE设计与本发明的设计相比较)。
本发明涉及将所谓长-PCR与短-PCR相联合。最近，PCR扩增法的发展已允许扩增来自基因组DNA的大片段(高至40kb)。我们已经利用了这一进展，通过使用长-PCR以尽可能最少数目的片段起始扩增靶基因的所有编码区。然后我们使用这些长的扩增子作为模板以多重形式PCR扩增TDGS所需的小片段。借此，首先从混杂的基因组DNA中扩增出靶序列，它允许在同一条件下从该预纯化的模板得到小的PCR片段。
使用上述方法，仅以PCR扩增子的最适解链行为为基础选择引物套，也显示了PCR的最适行为，甚至允许广泛的多重PCR。此现象可部分归于经长-PCR的预纯化，实际上，相对于其他基因组DNA序列而言，长-PCR大大增加了靶序列的量，从而大大降低了反应的复杂性并增加了它的特异性。
尽管上述现象可以由通过制备纯化的模板可降低复杂性来解释，但仍未得到精确的解释。实际上，作用的绝对值是惊人的，迫使我们重新评价PCR最优化所涉及的因子。然而有一件事是清楚的，仅通过本发明就使得能设计和进行有效的TDGS试验，因为现在可以仅以解链曲线为基础选择引物，多重PCR十分的便利。
本发明也是通用的，实际上，在每一个以PCR为基础的诊断反应中选择引物是一项重要的问题，很多潜在的引物位点最终的结果却很差，而多重PCR又会带来另外的问题，这就是它不能被广泛使用的原因。长-PCR/短-PCR两步扩增系统提供一直接而简单的解决问题的方法。
发明目的因此，本发明的一个目的是提供克服了上述困难的用于诊断性DNA检测的新的改良的方法和装置。
另一个目的是提供通过两步多重聚合酶链反应扩增检测基因突变的新方法，所述扩增使用长和短的多重PCR，接着以大小和碱基对序列为基础进行片段的双向电泳分离。
其他目的将在下文解释，并联系所附权利要求被指出。
附图简述以下将参照附图描述本发明，其中
图1阐明了进行本发明方法步骤的顺序。
图2表示带和不带GC夹的RB外显子12(即成视网膜细胞瘤基因)的解链曲线。
图3显示了肿瘤抑制基因RB的图谱，示出长和短-PCR反应的PCR引物位置。
图4是2-D凝胶电泳模式中短-PCR片段预测位置的计算机图。
图5显示出与理论预测模式一致的实际凝胶分离模式。
图6表示以外显子18-23的长-PCR产物为模板，得到所有6个短的PCR片段(泳道7-12)，而以总基因组DNA为模板，大多数产物丢失了(泳道1-6)，还显示出仅5ng总基因组DNA就足以作为长-PCR的起始物质(泳道13)，并且用长-PCR产物作为模板得到所有短的PCR产物(泳道20-24)。
图7表示野生型(纯合正常)片段和几个杂合突变体的详细情况。
发明概述简单地说，在重要的一方面，本发明包含分析来自DNA的预定基因外显子的方法，该方法包括，作为第一步和相对较长的多重聚合酶链反应，加入针对连续的基因外显子组的引物对，接着在一共用试管中完成聚合酶链反应扩增；作为第二步和短的多重聚合酶链反应，进一步加入针对每种基因外显子的引物对，在所述共用试管中完成聚合酶链反应扩增；电泳分离基因片段。
下面将描述优选的和最好的技术模式。
优选实施方案的描述如上文所提及，本发明涉及以最低数目的两步多重PCR反应与片段的自动双向分离的联合为基础，设计精确而有效的突变检测试验以同时检测基因中所有可能的突变。
表1列出了以RB(成视网膜细胞瘤)肿瘤抑制基因作为模型设计的TDGS试验的不同步骤。首先，从数据库(如Genbank)中获取基因序列，靶区域(即外显子、剪接位点，调节区)是确定的。然后定位引物以得到作为尽可能最少数目的仍可以通过长-PCR(即高至至少20kb)(TakaRa LA PCR试剂盒，Product Insert)扩增之片段的所用靶区域。选择长-PCR引物序列的一些一般性指南已有描述(Foord and Rose，1994，长距离PCR，PCR方法和应用3，S149-S161)，但凭经验确定最理想的引物仍有必要。
表1 TDGS试验的设计1、从数据库中获取序列。
2、定位长-PCR的引物以用最少数目的扩增子覆盖所有想要的区域(如编码序列，剪接位点，调节区，突变热点)。
3、根据下列标准定位短-PCR的引物；a、所希望的靶序列应该被100-600bp的扩增子覆盖b、扩增子应该具有最理想的解链行为，即由一个最低解链区加上与引物之一结合的GC夹组成c、扩增子在2-D凝胶中最理想地分布d、类似的反应动力学
4、以长-PCR产物作为模板，为每套引物单独建立PCR条件5、通过将引物套分组并调节反应成分来开发多重共扩增条件如表1第3项所列，然后使用长-PCR片段作为模板，选择短-PCR的引物以产生100-600bp的片段。此处主要选择标准必需是片段的解链行为，在理想状态下，每个扩增子应仅含有一个解链区，它应该比与之结合的GC夹低(较不稳定)。通过使GC夹成为引物之一的一部分可完成30-40bp的GC-夹的引入(Sheffield etal.，1989，用于检测单碱基取代的单链构象多态性分析的灵敏度，Genomics 16，325-332)。通过使用计算机程序可确定每个候选靶序列的最理想的解链行为(例如MELT 87；Lerman and Silverstein，1987，DNA解链的计算机模拟及其在变性梯度凝胶电泳中的应用，Meth.Enzymol.155，482-501)。通过GC-加强具有最优化解链行为的扩增子例子示于图2，它是有关RB的外显子12的。
一般而言，引物集合的选择是允许针对大小和DGGE方面在2-D凝胶中都有最理想的分布。由于2-D凝胶的高分辨率(5-10bp大小的差异很容易辨认)，一般做到这一点不太难。实际上，50个或更少片段的点分布几乎不是问题，根据它们的解链行为可简单地选择引物。
图3示出为RB基因选择的扩增子集合，以及用作模板的长-PCR片段。所有短-PCR片段加在一起代表90％以上的RB编码区。
图4和5示出被图3所示扩增子覆盖的RB基因的24个外显子在理论上和经验上的点分布。尽管有差异，最明显的是表示外显子11的点，我们的结论是整个解链程序精确地预示出点的位置。
没有第一个长-PCR步骤，最理想的解链标准通常会与以总基因组DNA作为模板的PCR所用的其他引物设计标准相冲突，认识到这一点很重要。实际上，对于RB基因而言，发现不可能选择到对于在DGGE中最理想的分离和在PCR中最适宜的引发都适合的条件。由长-PCR代表的预纯化步骤对于TDGS最优化PCR引物套的设计显然是绝对重要的。
当确立了试验形式后，以多重形式进行两步PCR扩增，设计和进行多重PCR反应的可能性代表了本发明的核心。图6所示结果阐明了第一步，即长-PCR步骤对于成功的多重PCR的必要性。图6中左边6个泳道含有使用不同量的总基因组DNA作模板，对RB基因的外显子18-23(6个片段)进行多重PCR之后得到的PCR产物。显然，基本上没有得到所需长度的产物，后者与使用相同多重PCR反应产物，但此次是以长-PCR产物作为模板的泳道7-12形成对照。以不同的循环进行长-PCR，显然仅需要5-10个循环即可为成功的多重PCR产生足够的模板。
泳道13至19含有以长-PCR产物作为模板，将不同量的起始物质，即不同量的总基因组DNA用于长-PCR反应得到的多重短-PCR产物。令人感兴趣的是5ng总基因组DNA即足以得到所有产物。由于临床材料有时不能获得足够的量(如乳腺癌针活检)，这一结果就很重要，表示很少量的DNA也可以进行成功的试验。
最后，图6的泳道20-24含有与6套长-PCR相对应的5个多重PCR的产物(长-PCR组1和6合并；也见图3和下文将讨论的表2)。进一步调整PCR条件和/或引物会得到此基因更小数目的多重套。实际上，没有理由在仅单个PCR反应中不能扩增完整的RB基因编码区。在第二个PCR之后，将片段进行一轮完全的变性/复性循环以促进异源双链的形成。表2列出了对RB而言的TDGS引物对；外显子数目列于表格最左边，长PCR引物密码是针对6个外显子组(0至24-27)，短PCR引物是针对单个27个外显子的。
PCR过后，使片段混合物在变性梯度凝胶中进行2-D电泳(图1)，使用自动化仪器会大大简化这一步骤。这里所用的仪器可允许10块凝胶同时跑，而不需人工于预(即切下泳道并将之上样于第二块凝胶)，使用手工操作的仪器进行涉及实验条件最优化的所有实验。2-D电泳后，将凝胶从玻璃板之间取下，用溴化乙锭或任何其他染料染色。
表2用于RB TDGS的引物对RB长-PCR外显子引物5’-3’ 大小0-2 TGTCAGGCCTGCCTGACAGACTTCTATTCAGCA 4.5kbATGTTAGCAGAGGTAAATTTCCTCTGGGTAATGG3-6 GCAGTCATTTCCCAACACCTCCCCTCTGT 9kbAAGCCAAGCAGAGAATGAGGGAGGAGTACATTAC7-11 TCAGCAGTTTCTCCCTCCAAGTCAGAGAGGC10kbGAGACCAGAAGGAGCAAGATCAGGTAGTAG12-17ACCATTCCCCCTACTCTCCATGGTCCATG 12.4kbCTCACAGGAAAAATACACAGTATCCTGTTTGTGTGGC18-23CCAGCCTTGCATTCTGGGGATGAAGC14kbAGTCGTAAATAGATTTTCTTCACCCCGCCCCRB短-PCR外显子引物5’-3’ 大小 Tm(％UF) 多重套2[GC1]TTGATTTATAAGTATATGCCA229bp30 ECAAAACGTTTTAAGAAAATCC3[GC1]CCAGTGTGTGAATTATTTAA 239bp27 ACCTTTTATGGCAGAGGCTTATA4[GC1]GAATTGAAATATCTATGATT 270bp 24 AATCAGAGTGTAACCCTAATA5[GC1]TACTATGACTTCTAAATTACG157bp 27 AGTGAAAAATAACATTCTGTG6TGGAAAACTTTCTTTCAGTG 237bp 17 A[GC1]GAATTTAGTCCAAAGGAATGC7[GC1]CCTGCGATTTTCTCTCATAC 257bp 26 BGCAACTGCTGAATGAGAAAG8GTTCTTATCTAATTTACCACT 229bp 27 B[GC1]TTTTAAAGAAATCATGAAGTT9[GC1]AGTCAAGAGATTAGATTTTG 227bp 20 BATCCTCCCTCCACAGTC10 [GC1]GACATGTAAAGGATAATTGT 222bp 21 BGCAAATCAATCAAATATACC11 AGTATGTGAATGACTTCACT 174bp 21 B[GC1]TATAATATAATTAAAAGTAGG12 CTCCCTTCATTGCTTAACAC 211bp 24 C[GC1]TTTCTTTGCCAAGATATTAC13 [GC1]GATTACACAGTATCCTCGAC 224bp 34 CGCAGTACCACGAATTACAATG14 [GC1]GTGATTTTCTAAAATAGCAGG179bp 35 CACCGCGCCCGGCTGAAAT17 [GC1]TTCTTTGTCTGATAATAAC 380bp 26 CCTCTCACTAACAATAATTTGTT18 [GC1]GACTTTTAAATTGCCACTGT 393bp 33 DATTCCCTACAGTTTCTTTAT19 [GC1]CAACTTGAAATGAAGAC248bp 34 DCGTCCCGCTGCTCTTGAAAATAATCATC20 [GC1]AAAATGACTAATTTTTCTTATTCCC227bp 44 DAGGAGAGAAGGTGAAGTGC21 [GC2]CATTCTGACTACTTTTACATC201bp 28 DCGGGCTTACTATGGAAAATTAC22 [GC3]CTTTTTACTGTTCTTCC 194bp 33DCCAATCAAAGGATACTTTTG23 [GC1]TCTAATGTAATGGGTCCACC 281bp 38DCCCTACTTCCCTAAAGAGAAAAC24 CGGAATGATGTATTTATGCTCA 195bp 22E[GC1]TTCTTTTATACTTACAATGC25 [GC1]ATGATTTAAAGTAAAGAATTCT 245bp 38ECATCTCAGCTACTGGAAAAC26 [GC1]TCCATTTATAAATACACATG 161bp 32EATTTCGTTTACACAAGGTG27 [GC1]TACCCAGTACCATCAATGC191bp 43ETCCAGAGGTGTACACAGTGGC夹GC1CGCCCGCCGCGCCCCGCGCCCGTCCCGCCC(30聚体)GC2CGCCCCGCGCCGCCGCCCCGCCCCCGCCCGTCCCGCCC(38聚体)GC3CGCCCCGCCGCGCCCCGCGCGCCCGGTCCCCGCGC(35聚体)记录并评价(通过肉眼和图象分析)所得模式中突变的存在。在所用条件下，即GC-加强和异源双链化，杂合突变形成4个点2个同源双链变体和2个异源双链变体(图7中阐明的)，后者并不总能被分离。由于突变也可在纯合状态下发生，因而在PCR之前有必要将每种样品与对照样品混合以确信异源双链分子会存在。
下文提供了详细的方法，其中本发明的实施方案得以实施和使用以在DNA诊断检测中精确而有效地制备和检查基因片段。针对举例性或模型基因(即前文讨论过的肿瘤抑制基因RB)的这一描述不构成对本发明的特殊限制。将相同的方法用于其他基因和/或在同一个试管中混合更多的PCR片段属于本领域技术人员的范围，它被认为属于本发明的保护范围。
A.RB两步PCRTDGS试验的设计序列的获得从数据库(即Genbank)中获取RB基因的序列，靶区域(即外显子，剪接位点，调节区)是确定的。
用于多重长-PCR的引物的选择以用最可能少数目的仍可通过长-PCR扩增的片段覆盖整个靶区域的方式定位长-PCR的引物对。选择长-PCR引物还应使多重长-PCR有最高的特异性，最适的退火温度和最低限度的自身互补作用，例如通过使用引物设计软件而选择。考虑到引物充足的定位空间，设计多重长-PCR相对容易。
用于多重短-PCR的引物的选择 以下述标准为基础选择短-PCR的引物对。
a.所需的靶序列应被100至600bp的扩增子覆盖b.扩增子应具有最理想的解链行为，即由一个最低解链区外加与引物之一结合的GC-夹组成c.在2-D凝胶中扩增子最理想的分布d.类似的反应动力学如果用于总基因组DNA，上述标准b经常与标准的引物设计标准相冲突。实际上，经证实本发明对于设计和完成作为检测RB基因中突变的快速、精确和实用的工具的TDGS而言是必需的，也是足够的。
以不同多重反应中引物的行为为基础，凭经验选择多重组，根据长-PCR制定RB的多重组，即以一个长-PCR片段为模板的所有短-PCR作为一个多重组一起扩增。实际上将两个长-PCR组联合作为一个多重组，所有短-PCR片段也可一起扩增。如上文所解释，表2列出了长和短PCR所用的引物对，片段大小，退火温度，解链温度和5个不同的多重组。
B.PCR反应和异源双链化可从多种来源得到引物(去保护并去盐的)。我们的引物得自Gibco BRL。为了长期贮存，例如应在-20℃下将引物以在超纯水中的100μM贮存溶液保存，短期使用的话，在-20℃下将引物作为超纯化水中的12.5μM溶液保存。
在带有加热盖的Gene E热循环仪(Techne，Cambridge，UK)的热孔(thermowell)试管(Costar，Cambridge，MA.)中进行PCR反应，不必在样品上覆盖油。使用LAPCR试剂盒(TaKaRa)，在100μl体积中以5-500ng基因组DNA作为模板，每种引物为0.2μM进行多重长PCR反应(6个片段)，根据厂商的说明进行PCR反应，条件如下所示。首先，94℃，1分钟一个循环，接着98℃，20秒/68℃，12分钟30个循环(每次循环渐增10秒)，最后72℃，12分钟一个循环。PCR产物贮存于-20℃下供进一步使用。
使用相同的Gene E热循环仪，于50μl体积中，以2μl长-PCR产物，0.2-0.5μM每种引物，0.25mM dNTP，2.5-4.5mMMgCl2，3单位Taq聚合酶(Gibco BRL或Promega)进行短PCR反应。PCR条件如下述。94℃，2分钟一个循环，然后94℃，40秒/41℃，40秒/69℃，2分钟(每次循环渐增2秒)30个循环，最后72℃，10分钟一个循环。
短PCR之后，通过一个完全的变性/复性循环使片段异源双链化。即98℃，100分钟/55℃，30分钟/41℃，30分钟。
PCR和异源双链化之后，混合试管中的内含物，加入1/10体积的加样缓冲液。根据溴化乙锭染色，通常有足够跑几次电泳的样品，当总体积对狭线而言太大时，需用乙醇沉淀样品(加入加样缓冲液之前)并重新溶解到小体积中。
C.双向电泳手工操作的和自动化的2-D电泳仪器均来自前述的Ingeny B.V.(Leiden，荷兰)。对于手工操作的电泳而言，首先使用0.75mm厚的9％ PAA凝胶在45℃电泳5-6小时以按大小分离DNA片段的混合物，通过溴化乙锭染色10分钟并用紫外线透照凝胶(凝胶置于玻璃板上以防止DNA片段被紫外光损坏)可用肉眼看到分离的模式。快速切下泳道中部(不包括边缘)100-600bp的区域，加到1mm厚的含0-60％(RB)或30-90％(p53)脲/甲酰胺(UF)梯度的9％ PAA凝胶中。使用简单的梯度形成仪(Gibco BRL)倾倒梯度，在60℃，200V下电泳7.5-11小时。电泳后用0.5μg/ml溴化乙锭染凝胶15-20分钟并在水中脱色15分钟，使用宝丽来照相机在紫外光照射下记录电泳模式。
对于自动化的2-D电泳而言，根据厂商说明(Ingeny B.V.，Leiden，荷兰)用自动化2-D电泳仪所附带的凝胶浇铸装置一次倾倒10块凝胶。凝聚之后，从凝胶浇铸箱中取出凝胶(在玻璃板之间)并用湿吸水纸清洁，然后根据厂商说明置于仪器中，即置于两个用硅氧烷封住边缘的支持凝胶的盒中。含有加热后45℃的缓冲液的仪器被置于电源开关关闭的l-D模式下。加入加样缓冲液之后，将样品(至多40μl)上样于自动化2-D电泳仪中的凝胶的V-形孔中。使用带有0-60％脲/甲酰胺梯度的9％丙烯酰胺，0.25％ TAE凝胶。第一向在45℃，180V下电泳4小时，第二向在60℃，200V下电泳7.5-11小时。电泳后用溴化乙锭将凝胶染色，与手工操作的仪器所描述的一样，在紫外光照射下记录电泳模式。
总之，尽管本发明描述的是后接双向电泳分离的两步(长和短)多重聚合酶链反应扩增，但它可与单向电泳或需要PCR-扩增之靶序列的检测突变的其他方法联合应用。
本领域技术人员会对本发明进行进一步修改，这种修改也被认为在本发明附加权利要求所限定的精神和范围之内。
权利要求
1.一种分析来自DNA的预定基因外显子的方法，包括，作为第一步和相对较长的多重聚合酶链反应，加入针对连续的基因外显子组的引物对，接着在一共用试管中完成聚合酶链反应扩增；作为第二步和短的多重聚合酶链反应，进一步加入针对每种基因外显子的引物对，在所述共用试管中完成聚合酶链反应扩增；电泳分离基因片段。
2.权利要求1所述的方法，其中沿一个方向以大小为基础电泳分离基因片段。
3.权利要求2所述的方法，其中基因片段沿垂直方向和沿温度或化学变性梯度进行进一步的碱基对序列电泳分离以沿垂直方向将基因片段分布在各特定的序列位置处；将这些位置与正常基因片段的位置相比较以检测基因突变。
4.权利要求3所述的方法，其中引物是用荧光染料标记的寡核苷酸引物。
5.权利要求3所述的方法，其中聚合酶链反应中所用的核苷酸构件是经荧光标记过的。
6.权利要求3所述的方法，其中电泳分离在变性梯度凝胶中完成。
7.权利要求6所述的方法，其中在凝胶中使用脲和甲酰胺梯度以分离片段。
8.权利要求6所述的方法，其中在凝胶中使用温度梯度以分离片段。
9.权利要求3所述的方法，其中对于成视网膜细胞瘤基因而言，长-PCR基因外显子组是外显子1-2，3-6，7-11，12-17，18-23和24-27。
10.一种分析来自DNA的预定基因外显子的方法，包括，作为第一步和相对较长的多重聚合酶链反应，加入针对连续的基因外显子组的引物对，接着在一共用试管中完成聚合酶链反应扩增；作为第二步和短的多重聚合酶链反应，进一步加入针对每种基因外显子的引物对，在所述共用试管中完成聚合酶链反应扩增。
全文摘要
检测基因中突变的测定法,包括两步多重聚合酶链反应扩增,然后以大小和碱基对序列这两者为基础,优选进行片段的双向电泳分离。
文档编号G01N27/447GK1198188SQ96194610
公开日1998年11月4日 申请日期1996年6月3日 优先权日1995年6月6日
发明者扬·维吉, 李代宗 申请人:扬·维吉, 李代宗