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FMCA

来源:二三娱乐
・536・ Chinese Journal ofOtologyVo1.13,No.3,2015 ● 临床研究・ FMCA技术分析大前庭水管综合征家系及产前诊断 高慧 刘晶晶 沈姗姗 梁少明 危林耿 王沙燕 1暨南大学第二临床医学院,深圳市人民医院(深圳518020) 2亚能生物技术(深圳)有限公司(深圳518133) 【摘要】目的应用FMCA技术检测双侧前庭水管扩大家系SLC26A4基因,探讨前庭水管扩大与SLC26A4基因的关 系及FMCA技术最优条件。方法收集EVA家系临床资料,基于荧光定量PCR熔解曲线平台,运用FMCA技术分析 107例正常人,6个EVA家系19位成员的SLC26A4基因IVS7—2A>G(919—2A>G),2168A>G及1229C>T突变位点。并 用直接测序技术予以验证。结果107例正常人中有2例SLC26A4基因杂合突变,突变率为1.87%;EVA家系中有3例 SLC26A4基因纯合突变,3例SLC26A4基因复合杂合突变,10例SLC26A4基因杂合突变,3例无SLC26A4基因突变, SLC26A4基因突变率为84.21%。对家系a进行产前诊断,结果为IVS7—2A>G/1229C>T复合杂合突变。所有检测结果 与测序结果一致,符合率为100%。结论FMCA平台能快速检测SLC26A4基因的IVS7—2A>G,2168A>G与1229C>T突 变,其操作简单,成本低。且经测序技术验证,结果准确。可作为诊断遗传性疾病及产前诊断的快速有效方法。 【关键词】耳聋;前庭水管扩大;SLC26A4基因;FMCA;探针熔解曲线分析技术 【中图分类号】R714.5 【文献标识码】A 【文章编号】1672—2922(2015)03—536—05 Application of FMCA in families with enlarge vestibular aqueduct and in prenatal aiagnosls GA0 Hui ,LlU j t目 gz,sHEN Shanshan ,LIANG Shaomin ̄,WEI Lingeng2,WANG Shayanl i Second Clinicat Medical College ofJinan University,Shenzhen People s Hospita1.Shenzhen 518020,China 2 Y0neng Bioscience fshenzhen)Co.Lta 518133 China Corresponding author: ⅣG Shayan Emaih shayanw@mhoo.corn 【Abstract】Objeetive To report applications of the FMCA technology for testing the S£C26 gene in families with bilatera1 enlarged vestibular aqueduct(EVA)to analyze relations between EVA and S ( 26A and to determine conditions f0r optimization of the FMCA technology.Methods Clinical data of EVA families were collected.IVS7.2A>G.2 1 68A>G. 1 229C>T mutations of the 5 C26A4 gene in 1 07 norma1 controls and l 9 subjects from 6 EVA families were analyzed by FMCA technology and results were confimed wirth direct DNA sequencing.Results Heterozygous mutations of SLC26A4 were detected in 2 subjects among the 107 norma1 controls f1.87%).In the EVA families.homozygous mutations of the SLC26A4 gene was detected in 3 subjects,compound heterozygous mutations in 3 subjects and simple heterozygous muta— tions in 10 subjects(84.21%),and 3 subjects showed no mutations.The technology was used in prenatal diagnosis in one family and showed IVS7—2A>G/1229C>T compound heterozygous mutations ofthe SLC26A4 gene.A1l results were consis— tent with DNA sequencing.Conclusion Our study shows that FMCA can quickly detect IVS7—2A>G.2 1 68A>G.1 229C>T mutations of the C26A4 gene.Backed by DNA sequencing.our results indicate that FMCA can be used as a fast.econom— ic and effective method in diagnosis of genetic diseases and in prenatal diagnosis. 【Keywords】Hereditary hearing loss;Enlarge Vestibular Aqueduct;SLC26A4;FMCA;Melting Curve Analysis Based on Probes 耳聋是人类生活中常见的疾病,2006年第二次 SLC26A4、FOXI1及KCNJ10基因有关i ~i。SLC26A4 残疾人抽样调查数据显示,我同听力残疾达2004万, 基因是我国第二常见的致聋基因,其突变可致EVA 占残疾人总人数的24.16% ,前庭水管扩大(En— 伴非综合征型常染色体隐性遗传性耳聋(DFNB4)及 1.drge Vestibular Aqueduct,EVA)是一种常见的与感 Pendred综合症(PDS)。 。研究发现SLC26A4基因具 音神经性耳聋相关的内耳畸形 ,1996年Grifithf 首 有种族特异性,T416P及IVS8+1G>A突变在北欧最常 次描述前庭水管扩大的家族遗传性,随后其被证实与 见,2168A>G突变在日本及韩国最常见,我国最常见 突变位点是IVS7—2A>G(919—2A>G),其次为 2168A>G、1975G>C、1 174A>T、IVS15+5G>A及 DOI:lO.3969/i.issn.1672—2922.2015.03.036 基金项日:2013年深圳市战略新兴产业发展专项资金 (CXZZ20130517143ll l780) 1229C>T ̄ , 作者简介:高慧,硕』:研究生,研究方向:医学遗传学 通讯作者:王沙燕,Email:shayanw@yahoo.coin 中华耳科学杂志2015年第13卷第3期 ・537・ 5ulDNA用NanodroD 目前,我国耳聋的临床诊断主要平台有基因芯 步骤说明书提取DNA。取1.片技术,飞行质谱仪及测序技术等方法 ,但这些方 2000进行DNA纯度及浓度检测。 法操作复杂,成本较高并且需要特殊的仪器。多色 1.3制备标准品及绘制标准曲线 荧光熔解曲线分析技术(Multiplex Fluorescence Melt. IVS7—2A>G位于SLC26A4基因exon7与exon8之 ing Curve Analysis,FMCA)是基于荧光PCR熔解曲线 问的内含子上,2168A>G位于exonl9,1229C>T突变 平台,利用野生型和突变型模板DNA与探针匹配的 位于exonl0,选择优化好的引物及PCR反应程序对 碱基数不同,获得不同的Tm值,从而进行已知突变 SLC26A4基因exon7+8,10和19进行扩增,获得PCR 检测、基因分型及未知突变筛查 。该技术汲取了染 产物送至上海旭冠生物科技发展有限公司进行克隆 料熔解曲线Tm值分型技术及荧光PCR多色多通道 及构建突变位点,然后将构建好的质粒进行测序验 的双重优点,对基因每个突变位置只需设计一条探 针,利用不同波长的荧光标记,即可实现多色多通道 多位点的定性检测 。目前国内外已有少量文献报 道利用熔解曲线技术分析致聋基因u 11],但国内尚 未见到利用TaqMan探针结合熔解曲线技术检测 SLC26A4基因的报道,本文利用TaqMan探针结合熔 解曲线建立快速可靠的FMCA诊断技术,分析107 例正常人,19例EVA家系成员的SLC26A4基因 IVS7—2A>G、2168A>G及1229C>T突变位点,探讨前 庭水管扩大与SLC26A4基因的关系及FMCA技术的 最优检测条件。 1资料与方法 1.1研究对象 遵循知情同意的原则,收集来自深圳市人民医 院就诊的107例听力正常及内耳结构无异常的人群 以及6个EVA小家系的19位成员。其中,家系a先 证者母亲腹中孕有一胎儿,共两代4人;其余家系均 为两代3人(图1)。 I 口 o口-]_o I-1 II ¨ I I-2 I-1 I IIl I I-2 v ILl II-2 II-1 II-1 家系・ 霉系b,・,f 掌系e/d 墨l£v 嘲 ,先睡青口正甥性O正常女性■男性患者● ◇未知 1.2样本采集与DNA提取 采用EDTA—K2抗凝管采集所有受试者的外周 血2-3ml,胎儿基因检测选择在产妇孕中期(17 周一23周)抽取羊水5一lOml。DNA提取采用德国 QIAGEN公司的QIAamp DNA抽提试剂盒,按照提取 证其准确性。利用构建的IVS7—2A>G,2168A>G及 1 229C>T突变型质粒与野生型质粒进行FMCA检测, 并绘制标准曲线。 1.4方法 1.4.1引物及探针设计 应用Primer5.0及Oligo7.0设计相应位点的引物 及TaqMan探针(表1),并将探针及引物在NC. BI—BLAST上进行序列同源性比对,送至上海英潍捷 基贸易有限公司合成。 表1引物及探针序列 基因位点 类别 序列 Iv¥7-2A>G PrimerF T TATTAAAACCAATGGAGT1YITITAA A PrlmerR GGATGGA I ITAACAATGCCAGC 一 HEX—TGGCAGTAGCAATTATCGTCc 。b。 GAAATAAAACA—BHQ 1 — 2168A>G PrimerF GCAATGCGGGTTCTITrGACGAC PrirnerR ACccTc1TrGAGATTTcAcTTGGTTcT ~b1 , FAM—AGATAGAGTATAGCATCAc 。b。 GGACCGTCA—BHQ 1 — 1 229C>T PrimerF TTGTAGGATCGTI1GTCATCCAGTCT PrimerR GTGTCTTTCCTCCAGTGCTCTCC 一, FAM—CACTGCTC1Y丌CCCGCAc Frobe GGCCGTCCA—BHQ1 — 1.4.2不对称PCR反应体系及反应条件优化 25ul反应体系:1×bufier,3.0mM Mg。 ,200uM dNTPs,2.5U Taq酶,2.5U Taq Antibody,各上游引物 0.4uM,各下游引物0.04uM(1229C>T)2下游引物用量相 反),各TaqMan探针0.4 uM,20 ng DNA(50000c0pies质 粒),加蒸馏水补至25ul。反应条件:第一步PCR扩增: 95cI=预变性5min;94 ̄C 30s,58℃30s,72℃30s,40 盾环; 第二步熔解曲线:95℃lmin,40%1min,以0.01℃/S的升 温速率从40℃升至85℃并每升高1℃收集1O次荧光。仪 器选择:Roche LightCycler480一Ⅱ。 1.5测序验证 按照文献所述方法 将所有受试者DNA进行 ・ 538 ・ 1.2 FMCA结果分析 PCR扩增获得SLC26A4基因exon7+8,exonl0和ex— 2.on19,采用QIA quick PCR试剂盒将所得PCR产物进 向测序,最后将测序结果用DNAstar软件进行分析。 1.6统计学分析 X aLI Y 对107例正常患者进行FMCA分析,结果显示2 ! 0 n B n 0 行纯化,利用ABI 3130 DNA全自动测序仪进行正反 例存在IVS7—2杂合突变,其余均未发现突变,突变率 为1.87%。6个EVA家系分析显示,来自5个家系的 16位成员携带SLC26A4基因突变,其中3例为 利用SPSS13.0软件,选择卡方检验进行统计 IVS7—2A>G纯合突变,8例IVS7—2A>G杂合突变,1例 VS7—2A>G/2168A>G双重杂 学分析,比较对照组与试验组之间差异有无统 2168A>G杂合突变,1例I计学意义。 2结果 2.1 FMCA结果 合突变,1例1229C>T杂合突变,2例IVS7—2A>G/ 1229C>T双重杂合突变,其遗传方式均符合常染色体 隐性遗传。1个家系未检出SLC26A4基因突变。(表2) 2.2 PCR产物测序结果 对所有受试者的SLC26A4基因exon7+8,10和l9 2.1.1标准曲线的绘制 利用FMCA技术分析已构建好的野生型及突变 型质粒样品,获得不同的Tm的熔解曲线(图2),结果 显示:IVS7~2A>G野生型Tm为(61.5---0.5)℃,突变型 Tm为(67.0±0.5)℃;2168A>G野生型Tm为(61± 0.5)℃,突变型Tm为(67.0±0.5)Cc;1229C>T野生型 Tm为(74.0+0.5) ,突变型(68.0+0.5)℃。 ^ ITST一2^>G c.2l明^ c.1229 C)T 测序结果与FMCA技术检测结果完全一致,符合率 为100%。(表3) 2.3统计学分析 卡方检验结果显示P=O.O00(<D. ),认为对照组 与实验组之间差异有统计学意义。 3讨论 翻 r i 田2撵钟熔解曲线爰测序结果圈 圈A:nIcA技术标准曲缄的建立I霹B、c:利甩r'MCA- ̄囊I庳技术植删露粟i胎)LSLC26A4 一日锖幂霉( 左至右):r,rS7.2A)0杂台突变、21种A)o,,生型矗1229C>T杂台突变 SLC26A4基因与前庭水管扩大伴非综合征型常 染色体隐性遗传性耳聋密切相关,并且各国及种族 之间有较大的差异,高加索人约有40%前庭水管扩 大相关内耳畸形(EVA和Mondini畸形)患者携带有 SLC26A4基因突变,日本约有78%,韩国约有92%;而 我国则有97.9%,其中IVS7—2A>G最常见(57.63%), 只有2.1%患者无SLC26A4突变 。2014年解放军总 医院学者研究2686例就诊患者,结果显示SLC26A4 基因致病突变全部在前庭水管扩大相关内耳畸形病 表2 EVA家系分析 按照世界卫生组织(WHO一1997)听力残疾分级标准 中华耳科学杂志2015年第13卷第3期 ・539・ 人中检出I141;并且双侧前庭水管扩大或单侧前庭水 据分析等难题 ,导致新一代测序技术从实验室到临 管扩大与SLC24A6基因的关系有明显的不同,双侧前 床应用还有较长一段路程。而FMCA分析技术 基 庭水管扩大SLC26A4基因突变检出率为95.97%,而 于荧光PCR,操作简单,结果可靠,更加便于在医院实 单侧仅为29.41% 。本文研究中正常样本人群共 施;目前已在临床上实现B一地中海贫血24个突变位 107人,有2例SLC26A4单等位基因突变,并且为最常 点检测 ,G6PD基因l6个突变位点分析 及结合杆 见的IVS7—2A>G突变,突变率为1.87%,与其他文献 菌耐药性检测 等遗传病及病原体的诊断。本实验 所报道的人群突变率基本一致 。6个EVA家系先 即是利用TaqMan探针及不对称PCR体系,建立快速 证者听力学检测均为双耳重度或极重度感音神经性 可靠的FMCA技术检测5 C26A4基因,结果显示 耳聋,其中5例基因检测为纯合突变或复合杂合突 IVS7—2A>G野生型Tm与突变型Tm相差(△Tm)约 变,1例无突变检出;所有家系成员基因检测结果显 5.3℃;2168A>G的ATm约6.5℃;1229C>T的ATm约 示84.21%携带SLC26A4基因突变,其中IVS7—2A>G 6cc。可见野生型与突变型Tm值相差约5c【=以上,易 突变频率最高,由于阳性样本量较小所以突变率与其 于分型,结果简单易读,通过测序验证显示其符合率 他文献相比会有少许偏倚,经统计学分析显示试验组 为100%。一般认为熔解曲线分析应选用不被水解的 与对照组的突变率差异有统计学意义,认为EVA家 探针,如利用杂交探针结合熔解曲线分析载脂蛋白E 系携带SLC26A4基因突变率高于正常人群。其中家 基因型 ;运用碱基淬灭探针结合熔解曲线技术分 系a中II 一2为孕中期胎儿,基因检测为IVS7—2A>G/ 析线粒体DNA 12SrRNA的1555A>G与1494C>T突 1229C>T复合杂合突变(图2BC);I 一1与I 一2均为 变 ”。本研究选用普通的TaqMan水解探针,较其他 杂合突变,临床表型正常,Ⅱ 一1为复合杂合突变,临 探针设计简单,合成方便及成本低,且在熔解曲线分 床表型为极重度感音神经性耳聋伴双侧前庭水管扩 析中不受Taq酶影响 ,并可获得较高的熔解曲线峰 大,根据文献报道 】及常染色体隐I生遗传规律推断该 值;但其要注意试验成功的关键条件:(1)探针的设 胎儿极有可能是聋儿。本研究家系e在SLC26A4基 计:选择较低特异性、能与野生链及突变链有效结合 因exon7+8,10和19上均无突变;由于耳聋可由多种 的探针,一般探针长度较长(表1);探针突变碱基为C 因素导致,并且SLC26A4基因突变位点已报道上百种 (C—G/A)的ATm大于T(T—G/A)(图3AB),更适用于 (http://deafnessvariationdatabase.org/),SLC26A4基因 杂合子分析。(2)不对称PCR:引物比为10:1体系优 常见的突变位点不足以确定该家系致聋原因,所以家 于1:1的体系(图3)。(3)实验显示Tm值存在批问差 系e的致聋原因仍需要近一步研究。 异,每次实验必须建立标准曲线。 目前,新一代测序技术已成为单基因遗传病检 测的热门方法,也是全球普及的高通量测序技术,可 并行对几百万个DNA分子同时测序,快速筛选致病 基因及未知突变 。2010年新一代测序技术已成功 应用于耳聋相关新基因的筛选 ;同年,Shearer等 9 l成功地将新一代测序技术应用于耳聋基因的临床检 测。近年来,耳聋相关新基因及新突变位点的发现数 l唧erIt1Ire(℃) 量呈直线上升与新一代测序技术的应用及发展密不 cA技术优化 可分 。但由于仪器昂贵、捕获目的区域的偏倚及数 搽恢翔遥趣{ ^)l:秣}突;lI逗为f(T吲^) c:对称鹏不对}}m(a)jl1}I比l0:1(b)jl1;I比i:1(c/d)阴性2j照 表3 FMCA方法检测SLC26A4基因的评价 ・540・ Chinese Journal nfOtology VoI.I3,No.3,2015 前庭水管扩大伴非综合征型常染色体隐性遗传 性耳聋与SLC26A4基因密切相关,利用FMCA平台成 功检测SLC26A4基因的IVS7—2A>G、2168A>G与 10 Mercer S.Mutton I .Dahl H H.Identiiicati0n ol St C26A4 mutatinns in patients with hearing loss and enlarged vestibular aqueduct using high—resolution melting eurve analysis.[J1.Genet Test Mol Biomark— ers,201 1,15f5):365-368. 1229C>T突变,其操作简单,成本低;且经测序技术 验证,符合率为100%;可作为诊断遗传性疾病及产 前诊断的快速有效方法。由于本实验纳入阳性样本 1 1 郑璐,罗光华,张俊,等.碱基淬灭探针技术单管检测线粒体 DNA I2S rRNA AI555G及C1494T突变『J1.中华耳鼻咽喉头颈外 科杂志,2O 1 2,47f4):326—329. 12沈姗姗,徐志勇,刘明,等.遗传性耳聋患者的SLC26A4基因热血 突变检测『J】.中国妇幼保健,201 1,26(17):2647—2649. 量过少,并且检测位点局限,实现高通量多位点的 FMCA技术仍需要进一步加深研究。 参考文献 2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报I Jll中圉康复 理论与实践,2006,12fl2):10l3. 2 Yuan Y,Guo W,Tang J,et a1.Molecular epidemiology and function— al assessment of novel allelie variants of SLC26A4 in non-symtrom— ie hearing loss patients with enlarged vestibular aqueduct in China. 『J1.PLuS One,2012 7f1 l1:e49984-3 Grif=fith A J,A rts A,Downs C,et a1.Familial large vestibular aque— duct syndrome.….1,aryngoscope,1996,106(81:960—965. 4 Everett L A,(;laser B,Beck J C.et a1.Pendred syndrome is caused by mutations in a putative 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