一种用于检测融合基因的核酸组合物及其试剂盒和检测方法与流程

1.本发明涉及分子生物学技术领域，具体而言，涉及一种用于检测融合基因的核酸组合物及其试剂盒和检测方法。


背景技术：

2.融合基因是指两个基因的编码区首尾相连构成的嵌合基因。当染色体发生易位，重排或者缺失时，都有可能产 生融合基因。融合基因广泛分布在各个癌种，是重要的致癌机制，多种融合基因已经成为了癌症的治疗靶点。通过 对融合基因的精确检出，能为肿瘤后续治疗提供更多的帮助。
3.目前，常用的在核酸水平检测融合基因的技术有荧光原位杂交法(fluorescence in situ hybridization，fish)，逆 转录聚合酶链反应(reverse transcriptase-polymerase chain reaction，rt-pcr)以及ngs测序。fish和rt-pcr一个 反应只能检测一种融合基因类型，检测通量低且操作复杂。而ngs测序可以进行dna，rna层面的融合基因检测， 但是dna层面由于内含子部分序列的复杂性，探针覆盖以及测序深度等问题，会影响融合基因检测的准确性以及有 效数据占比。rna层面的ngs测序，如全转录组测序通常需要较大的测序数据量和测序深度才能满足融合基因检测 的准确性，由此带来了检测成本大幅度的提高。如何在低成本地实现多种融合基因的有效检测成为如今亟待解决的 问题之一。
4.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于检测融合基因的核酸组合物及其试剂盒和检测方法。
6.本发明是这样实现的：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种用于检测融合基因的核酸组合物，其包括(1)～(71)中的至少一项：(1) 用于检测bcr-abl1融合基因的引物对1～6中的至少一组；(2)用于检测etv6-abl1融合基因的引物对7；(3) 用于检测nup214-abl1融合基因的引物对8～13中的至少一组；(4)用于检测eml4-alk融合基因的引物对14～19 中的至少一组；(5)用于检测kiaa1549-braf融合基因的引物对20～24中的至少一组；(6)用于检测lmna-ntrk1 融合基因的引物对25；(7)用于检测tfg-ntrk1融合基因的引物对26～27中的至少一组；(8)用于检测tp53-ntrk1 融合基因的引物对28～30中的至少一组；(9)用于检测qki-ntrk2融合基因的引物对31；(10)用于检测 nacc2-ntrk2融合基因的引物对32；(11)用于检测etv6-ntrk3融合基因的引物对33～34中的至少一组；(12) 用于检测ntrk3-etv6融合基因的引物对35；(13)用于检测ccdc6-ret融合基因的引物对36～38中的至少一组； (14)用于检测ncoa4-ret融合基因的引物对39；(15)用于检测kif5b-ret融合基因的引物对40～44中的至少 一组；(16)用于检测prkar1a-ret融合基因的引物对45；(17)用于检测golga5-ret融合基因的引物对46； (18)用于检测cd74-ros1融合基因的引物对47～48中的至少一组；(19)
用于检测slc34a2-ros1融合基因的引 物对49～50中的至少一组；(20)用于检测ezr-ros1融合基因的引物对51；(21)用于检测gopc-ros1融合基因 的引物对52～53中的至少一组；用于检测sdc4-ros1融合基因的引物对54～57中的至少一组；(22)用于检测 lrig3-ros1融合基因的引物对58；(23)用于检测tpm3-ros1融合基因的引物对59～60中的至少一组；(24)用 于检测ewsr1-fli1融合基因的引物对61～65中的至少一组；(25)用于检测ewsr1-atf1融合基因的引物对66～68 中的至少一组；(26)用于检测ewsr1-erg融合基因的引物对69～72中的至少一组；(27)用于检测ewsr1-wt1 融合基因的引物对73～76中的至少一组；(28)用于检测ewsr1-nr4a3融合基因的引物对77～79中的至少一组；(29) 用于检测ewsr1-creb1融合基因的引物对80；(30)用于检测ewsr1-ddit3融合基因的引物对81～82中的至少 一组；(31)用于检测ewsr1-pou5f1融合基因的引物对83～85中的至少一组；(32)用于检测ewsr1-fev融合基 因的引物对86～87中的至少一组；(33)用于检测ewsr1-pbx1融合基因的引物对88；(34)用于检测ewsr1-etv1 融合基因的引物对89；(35)用于检测ewsr1-nfatc2融合基因的引物对90；(36)用于检测ewsr1-etv4融合基 因的引物对91～92中的至少一组；(37)用于检测fgfr1-plag1融合基因的引物对93～94中的至少一组；(38)用 于检测fgfr1-znf703融合基因的引物对95；(39)用于检测fgfr3-tacc3融合基因的引物对96～99中的至少一 组；(40)用于检测pcm1-jak2融合基因的引物对100～103中的至少一组；(41)用于检测jak2-pcm1融合基因的 引物对104～105中的至少一组；(42)用于检测etv6-jak2融合基因的引物对106；(43)用于检测jak2-etv6融 合基因的引物对107；(44)用于检测bcr-jak2融合基因的引物对108～110中的至少一组；(45)用于检测pax5-jak2 融合基因的引物对111；(46)用于检测sec31a-jak2融合基因的引物对112；(47)用于检测ssbp2-jak2融合基 因的引物对113；(48)用于检测etv6-pdgfrb融合基因的引物对114～115中的至少一组；(49)用于检测pml-rara 融合基因的引物对116～117中的至少一组；(50)用于检测srgap3-raf1融合基因的引物对118～119中的至少一组； (51)用于检测esrp1-raf1融合基因的引物对120；(52)用于检测hacl1-raf1融合基因的引物对121；(53) 用于检测raf1-dazl融合基因的引物对122；(54)用于检测tmprss2-erg融合基因的引物对123～126中的至少 一组；(55)用于检测tmprss2-etv1融合基因的引物对127～128中的至少一组；(56)用于检测tmprss2-etv5 融合基因的引物对129；(57)用于检测ddx5-etv4融合基因的引物对130；(58)用于检测klk2-etv4融合基因 的引物对131；(59)用于检测slc45a3-etv5融合基因的引物对132；(60)用于检测etv6-runx1融合基因的引 物对133～134中的至少一组；(61)用于检测runx1-etv6融合基因的引物对135；(62)用于检测etv6-abl1融 合基因的引物对136；(63)用于检测mn1-etv6融合基因的引物对137～138中的至少一组；(64)用于检测etv6-mn1 融合基因的引物对139～140中的至少一组；(65)用于检测etv6-itpr2融合基因的引物对141；(66)用于检测 fgfr2-ahcyl1融合基因的引物对142；(67)用于检测fgfr2-bicc1融合基因的引物对143；(68)用于检测 sec61g-egfr融合基因的引物对144；(69)用于检测fip1l1-pdgfra融合基因的引物对145～148中的至少一组； (70)用于检测kif5b-pdgfra融合基因的引物对149；(71)用于检测etv6-pdgfra融合基因的引物对150。其 中，引物对1～引物对150的核酸序列依次如seq id no.1～300所示。
8.第二方面，本发明实施例提供了一种用于检测融合基因的试剂盒，其包括如前述实施例所述的用于检测融合基 因的核酸组合物。
9.第三方面，本发明实施例提供了一种融合基因的扩增方法，其包括：采用如前述实施例所述的用于检测融合基 因的核酸组合物或如前述实施例所述的用于检测融合基因的试剂盒对待测样本rna的逆转录产物进行pcr扩增。
10.第四方面，本发明实施例提供了一种融合基因的检测方法，采用如前述实施例所述的融合基因的扩增方法对待 测样本rna的逆转录产物进行扩增，然后对扩增产物进行检测；所述检测方法不以疾病的诊断或治疗为直接目的。
11.本发明具有以下有益效果：
12.本发明提供了一种核酸组合物，该核酸组合物适用于对多种融合基因在rna层面的同时检测，且检测的灵敏度 高、准确性好，检测结果很稳定，同时，显著降低了检测成本，有助于辅助评估融合基因的转录活跃状态，为更精 准靶向用药提供了有效的数据支持。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解， 以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为实施例2的检测结果图；图2为实施例4的41例样本，每例样本从200m测序数据量中随机抽取10m测序数据量(随机抽取3次)进行 融合基因的判读。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者， 均为可以通过市售购买获得的常规产品。
16.首先，本发明实施例提供了一种用于检测融合基因的核酸组合物，其包括(1)～(71)中的至少一项。
17.(1)用于检测bcr-abl1融合基因的引物对1～6中的至少一组；(2)用于检测etv6-abl1融合基因的引物对 7；(3)用于检测nup214-abl1融合基因的引物对8～13中的至少一组；(4)用于检测eml4-alk融合基因的引物 对14～19中的至少一组；(5)用于检测kiaa1549-braf融合基因的引物对20～24中的至少一组；(6)用于检测 lmna-ntrk1融合基因的引物对25；(7)用于检测tfg-ntrk1融合基因的引物对26～27中的至少一组；(8)用 于检测tp53-ntrk1融合基因的引物对28～30中的至少一组；(9)用于检测qki-ntrk2融合基因的引物对31；(10) 用于检测nacc2-ntrk2融合基因的引物对32；(11)用于检测etv6-ntrk3融合基因的引物对33～34中的至少一 组；(12)用于检测ntrk3-etv6融合基因的引物对35；(13)用于检测ccdc6-ret融合基因的引物对36～38中的 至少一组；(14)用于检测ncoa4-ret融合基因的引物对39；(15)用于检测kif5b-ret融合基因的引物对40～44 中的至少一组；(16)用于检测prkar1a-ret融合基因的引物对45；(17)用于检测golga5-ret融合基因的引 物对46；(18)用于检测cd74-ros1融合基因的引物对47～48中的至少一组；(19)用于检
测slc34a2-ros1融合 基因的引物对49～50中的至少一组；(20)用于检测ezr-ros1融合基因的引物对51；(21)用于检测gopc-ros1 融合基因的引物对52～53中的至少一组；用于检测sdc4-ros1融合基因的引物对54～57中的至少一组；(22)用于 检测lrig3-ros1融合基因的引物对58；(23)用于检测tpm3-ros1融合基因的引物对59～60中的至少一组；(24) 用于检测ewsr1-fli1融合基因的引物对61～65中的至少一组；(25)用于检测ewsr1-atf1融合基因的引物对66～68 中的至少一组；(26)用于检测ewsr1-erg融合基因的引物对69～72中的至少一组；(27)用于检测ewsr1-wt1 融合基因的引物对73～76中的至少一组；(28)用于检测ewsr1-nr4a3融合基因的引物对77～79中的至少一组；(29) 用于检测ewsr1-creb1融合基因的引物对80；(30)用于检测ewsr1-ddit3融合基因的引物对81～82中的至少 一组；(31)用于检测ewsr1-pou5f1融合基因的引物对83～85中的至少一组；(32)用于检测ewsr1-fev融合基 因的引物对86～87中的至少一组；(33)用于检测ewsr1-pbx1融合基因的引物对88；(34)用于检测ewsr1-etv1 融合基因的引物对89；(35)用于检测ewsr1-nfatc2融合基因的引物对90；(36)用于检测ewsr1-etv4融合基 因的引物对91～92中的至少一组；(37)用于检测fgfr1-plag1融合基因的引物对93～94中的至少一组；(38)用 于检测fgfr1-znf703融合基因的引物对95；(39)用于检测fgfr3-tacc3融合基因的引物对96～99中的至少一 组；(40)用于检测pcm1-jak2融合基因的引物对100～103中的至少一组；(41)用于检测jak2-pcm1融合基因的 引物对104～105中的至少一组；(42)用于检测etv6-jak2融合基因的引物对106；(43)用于检测jak2-etv6融 合基因的引物对107；(44)用于检测bcr-jak2融合基因的引物对108～110中的至少一组；(45)用于检测pax5-jak2 融合基因的引物对111；(46)用于检测sec31a-jak2融合基因的引物对112；(47)用于检测ssbp2-jak2融合基 因的引物对113；(48)用于检测etv6-pdgfrb融合基因的引物对114～115中的至少一组；(49)用于检测pml-rara 融合基因的引物对116～117中的至少一组；(50)用于检测srgap3-raf1融合基因的引物对118～119中的至少一组； (51)用于检测esrp1-raf1融合基因的引物对120；(52)用于检测hacl1-raf1融合基因的引物对121；(53) 用于检测raf1-dazl融合基因的引物对122；(54)用于检测tmprss2-erg融合基因的引物对123～126中的至少 一组；(55)用于检测tmprss2-etv1融合基因的引物对127～128中的至少一组；(56)用于检测tmprss2-etv5 融合基因的引物对129；(57)用于检测ddx5-etv4融合基因的引物对130；(58)用于检测klk2-etv4融合基因 的引物对131；(59)用于检测slc45a3-etv5融合基因的引物对132；(60)用于检测etv6-runx1融合基因的引 物对133～134中的至少一组；(61)用于检测runx1-etv6融合基因的引物对135；(62)用于检测etv6-abl1融 合基因的引物对136；(63)用于检测mn1-etv6融合基因的引物对137～138中的至少一组；(64)用于检测etv6-mn1 融合基因的引物对139～140中的至少一组；(65)用于检测etv6-itpr2融合基因的引物对141；(66)用于检测 fgfr2-ahcyl1融合基因的引物对142；(67)用于检测fgfr2-bicc1融合基因的引物对143；(68)用于检测 sec61g-egfr融合基因的引物对144；(69)用于检测fip1l1-pdgfra融合基因的引物对145～148中的至少一组； (70)用于检测kif5b-pdgfra融合基因的引物对149；(71)用于检测etv6-pdgfra融合基因的引物对150。其 中，引物对1～引物对150的核酸序列依次如seq id no.1～300所示。其中，引物对1～引物对150的核酸序列依次如 seq id no.1～300所示。
18.可以理解的是，引物对1～150均包含上游引物和下游引物，每对引物对的上游引
物和下游引物依次排列，比如 引物对1的上游引物和下游引物的序列如seq id no.1～2所示。
19.本发明基于融合基因的序列信息和融合断点，在数据库中找到前基因和后基因的外显子序列和对应的染色体位 置，并根据前基因和后基因在染色体中定位的正负链信息设计扩增引物。然后对引物进行多次优化，使得其能够置 于同一反应管中进行多重pcr扩增。
20.优选地，所述核酸组合物包括(1)～(71)中的至少20项；优选地，所述核酸组合物包括(1)～(71)中的至 少50项；优选地，所述核酸组合物包括(1)～(71)项。
21.优选地，所述核酸组合物包括引物对1～引物对150中的至少80对。优选地，所述核酸组合物包括引物对1～引 物对150中的至少100对。优选地，所述核酸组合物包括引物对1～引物对150。(1)～(71)项中，每组引物对应的 前基因和后基因是相同的，但是前基因和/或后基因的外显子序列是具有差异的，因为相同的基因也可能发生不同的 融合类型，不同外显子之间的融合，本发明提供的引物对1～150几乎包含了对应基因所可能发生的大概率的融合类 型，能够更有效、全面地实现对融合基因的检测。
22.引物对1～150均可以在同一体系进行pcr扩增，是经过一系列创造性劳动筛选后得到的，相对于其他引物而言， 能够同时且有效地实现多个融合基因的检测，为多种融合基因的有效检测提供了基础。
23.本发明实施例还提供了一种用于检测融合基因的试剂盒，其包括如前述任意实施例所述的用于检测融合基因的 核酸组合物。
24.优选地，所述试剂盒还包括：dntps、热启动酶、热启动缓冲液、无核酸酶水、末端修复缓冲液、末端修复酶、 末端修复反应混合液、接头连接缓冲液、接头连接酶和接头中的至少一种试剂。各试剂的具体成分根据需要参照现 有技术公开的内容获得，在此不再赘述。
25.本发明还提供了一种融合基因的扩增方法，其包括：采用如前述任意实施例所述的用于检测融合基因的核酸组 合物或如前述任意实施例所述的用于检测融合基因的试剂盒对待测样本rna的逆转录产物进行pcr扩增。
26.优选地，所述pcr扩增的反应条件如下：
27.97～99℃，44～16s；
28.97～99℃，9～11s；59～61℃，29～31s；71～73℃，29～31s；8个循环；
29.71～73℃，59～61s。
30.优选地，进行pcr扩增时，每对引物对中，上游引物和下游引物的终浓度均为0.1～0.4μm中的任意数值，如 0.1μm、0.2μm、0.3μm和0.4μm中的任意一项或任意两项之间的范围，更优选为0.2μm。
31.本发明实施例还提供了一种融合基因的检测方法，采用如前述任意实施例所述的融合基因的扩增方法对待测样 本rna的逆转录产物进行扩增，然后对扩增产物进行检测；所述检测方法不以疾病的诊断或治疗为直接目的。
32.优选地，所述检测方法包括分析扩增产物的片段大小或基于扩增产物的测序数据，以判断样本中是否含有融合 基因。
33.优选地，所述基于扩增产物的测序数据，以判断样本中是否含有融合基因的步骤具体包括：基于每个融合基因 扩增片段在阳性样本和阴性样本的reads数，设置阳性阈值
和阴性阈值；
34.当待测样本融合基因扩增片段的reads数≥阳性阈值时，则判定样本含有该融合基因；
35.当待测样本融合基因扩增片段的reads数≤阴性阈值时，则判定样本不含有该融合基因。
36.当待测样本融合基因扩增片段的reads数＞阴性阈值，且＜阳性阈值时，可以选择重复上述检测方法或采用第三 方技术平台进行验证。第三方技术平台包括：sanger测序平台或者荧光定量pcr平台。
37.本文中的“reads”为测序中的reads，又称读长。
38.在可选地实施方式中，可以根据具体的数据量的情况下，确认具体地阳性阈值和阴性阈值。优选地，当测序的 数据量为180～220mbase时(更有选为200mbase)，所述阳性阈值为2320～2330条，优选为2323条，所述阴性阈值 为290～300条，优选为297条。
39.当测序的数据量为8～12mbase时(更优选为10mbase)，所述阳性阈值为80～100条，更优选为88条；所述阴性 阈值为20～40条，更有选为27条。
40.经验证，本发明提供的多重pcr检测(1～150对同时检测)能够实现对样本量为rna(dv200大于30％)200ng 进行有效检测。
41.在一些实施例中，在采用引物对1～150对反转录产物进行pcr扩增前，所述检测方法还包括提取待测样本中的 rna，并将rna反转录为cdna，用于后续的pcr扩增。
42.在一些实施例中，所述待测样本可以为生物样本或含有生物核酸的环境样本。该检测方法的直接目的仅仅是为 了判断融合基因的存在与否，并非是以疾病的检测和治疗为直接目的。
43.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
44.实施例1
45.提供了一种融合基因检测的试剂盒，其包括引物对1～150，具体信息参照表1。
46.表1引物信息
47.48.49.50.51.52.53.[0054][0055]
将引物对1～150制备成干粉存储，要扩增时，采用无核酸酶水复溶至100μm，每条引物等比例混合，待用。
[0056]
rna反转录为cdna，具体参照表2。
[0057]
表2反转录体系
[0058]
[0059][0060]
采用合成的引物对，对cdna进行多重pcr扩增，多重pcr的扩增体系配置见表3。
[0061]
表3扩增体系
[0062][0063]
备注：融合primer pool
[0064]
多重pcr扩增的反应条件见表4。
[0065]
表4反应条件
[0066][0067]
多重pcr扩增产物加150μl的xp磁珠进行纯化，纯化后的产物使用qubit进行定量，然后对扩增产物片段大小 的检测。
[0068]
取500ng纯化后的pcr扩增片段进行末端修复，末端修复的体系见表5。
[0069]
表5末端修复的体系
[0070]
组分体积末端修复缓冲液7ul末端修复酶3ul纯化后的多重pcr产物500ng无核酸酶水补至60ul总体系60ul
[0071]
末端修复的反应条件见表6。
[0072]
表6反应条件
[0073][0074]
末端修复反应混合液连接测序接头。接头连接的体系配置，见表7。
[0075]
表7接头连接的体系
[0076]
组分体积末端修复反应混合液60ul无核酸酶水5ul接头连接缓冲液30ul接头连接酶10ul双端带index接头1.5ul总体系106.5ul
[0077]
接头连接的反应条件见表8。
[0078]
表8反应条件
[0079][0080]
接头连接产物加82.5μl的xp磁珠进行纯化。
[0081]
纯化后的连接产物使用文库扩增引物进行pcr扩增形成文库，pcr扩增反应体系见表8。
[0082]
表9反应体系
[0083]
组分体积纯化后的接头连接产物20ul2x pcr master mix25ul磷酸化的p5引物(10um)2.5ulp7引物(10um)2.5ul总体系50ul
[0084]
pcr扩增的反应条件见表10。
[0085]
表10反应添加
[0086][0087]
文库加50μl的xp磁珠进行纯化，纯化后的文库使用qubit进行定量和安捷伦2100
进行文库片段小大的检测。
[0088]
文库上机测序。
[0089]
测试数据量为200mbase，获取待测样本每个融合基因的扩增片段对应的reads数，当reads数≥2323条时，判定 为阳性；当reads数≤297条时，判定为阴性。当297条＜reads数＜2323条，再次对该融合基因进行检测，或基于第 三方技术平台sanger测序平台或者荧光定量pcr平台进行验证。
[0090]
实施例2
[0091]
提供了一种融合基因检测的试剂盒以及检测方法，大致与实施例1相同，区别在于测试的数据量、阳性阈值和 阴性阈值不同，本实施例的数据量为10mbase(从200mbase的测序数据量中随机抽取10mbase的数据量，做了3次 随机抽取)，阳性阈值为88条，阴性阈值为27条。
[0092]
实施例3
[0093]
采用实施例1提供的检测方法以及dna ngs杂交捕获分别对40例肿瘤肿瘤ffpe样本rna水平的融合基因检 测。
[0094]
具体结果参照表11和图1。
[0095]
表11检测结果
[0096]
[0097][0098]
备注：exon为外显子。
[0099]
表11中，加粗部分为实施例1的检出结果与dna ngs杂交捕获检出不一致的样本。
[0100]
结果显示，实施例1的检测结果与dna ngs杂交捕获的检测结果一致的样本共38例，不一致的样本2例，结 果不一致的样本使用qpcr技术在rna层面进行了验证，显示与实施例1的检测结果一致，可见实施例1的检测结 果具有更好的检出率。
[0101]
实施例4
[0102]
采用实施例2提供的检测方法以及dna ngs杂交捕获分别对41例肿瘤肿瘤ffpe样本rna水平的融合基因检 测。
[0103]
具体结果参照表12和图2。
[0104]
表12检测结果
[0105]
[0106][0107]
结果显示，10mbase数据量的检测结果也可以进行融合基因的有效判读。
[0108]
验证例1
[0109]
基于实施例1提供的检测方法，对照设置一组对照例，对照例大致与实施例1相同，区别在于检测eml4(exon13) ～alk(exon20)的检测引物对不同，对照组的检测引物如下：上游引物序列 (5
’‑3’
):cacacctgggaaaggacctaaag；下游引物序列(5
’‑3’
):gcttgtactcagggctctgca。
[0110]
分别采用实施例1和对照组1的引物对及检测方法对样本，实施例1中的样本是
eml4(exon13)-alk(exon20)的 rna阳性标准品；对照组1中的样本是2例ffpe样本提取的rna进行多重pcr检测，对应采用dna ngs杂交 捕获以及qpcr进行结果验证，结果如表13所示。
[0111]
表13检测结果
[0112][0113]
由结果可知，实施例1采用的检测方法能够更加准确有效地实现对目标融合基因的检测。
[0114]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各 种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。