中国公共卫生  2008, Vol. 24 Issue (9): 1086-1087   PDF    
细胞角蛋白19-mRNA定量检测
何丽芸1, 王胜利1, 徐顺清1, 朱慧君2, 舒柏华1     
1. 华中科技大学同济医学院公共卫生学院环境医学研究所教育部环境与健康重点实验室, 武汉 430030;
2. Institute of Environment and Health Cranfield University, Silsoe Bedfordshire, MK454DT, UK
摘要目的 基于水母发光蛋白生物发光免疫分析技术,建立一种细胞角蛋白19-mRNA(CK19-mRNA)定量检测技术。 方法 用生物发光分析技术检测淋巴细胞的CK19-mRNA。利用RT-PCR对CK19-mRNA进行放大,PCR引物的5′端用生物素标记,然后用交联了地高辛寡核苷酸探针与目标生物素化的DNA模板杂交。杂交复合物与包被在微孔板上的链亲合素结合,加入标记了水母发光蛋白的地高辛抗体与地高辛特异结合,再加入钙离子激发水母发光蛋白发光,发光强度正比于CK19-mRNA的量。 结果 该技术的线性范围可达5个数量级,标准曲线的直线回归系数r=0.98~0.99,探测灵敏度可达22 amol/L的CK19-mRNA产物。重复性检测中,批间变异系数<70%,批内变异系数<6%。 结论 生物发光分析技术是一种灵敏可靠、非放射性的微量CKl9-mRNA定量方法。
关键词细胞角蛋白19-mRNA     逆转录聚合酶链反应     生物发光    
Quantitative determniation of CK19-mRNA
HE Li-yun, WANG Sheng-li, XU Shun-qing, et al     
Institute of Environmental Medicine, School of Public Health, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China
Abstract: Objective To establish a bioluminescence-based immunoassay for the quantitation of CK-19mRNA. Methods To apply aequor in-based bioluminescence immunoassay for quantitating RT-PCR products of CK19-mRNA in cancer cells and in the peripheral blood samples from human volunteers.CK19-mRNA was amplified by RT-PCR with primers labeled with biotin and then hybr idized to dig oxigenin-conjugated with oligonucleotide probe.The duplex was then captured onto a streptavidin-coated microtiter plate where it reacted with digoxigenin-specific antibody conjugated with the photoprotein aequorin.The bioluminescence reaction was triggered by adding calcium ions.The amount of specific DNA was quantitated by detecting the intensity of blue light at 469 nm. Results The linear range reached 105 ,the regression coefficient was r=0.98 0.99.Meanwhile,the technique can detect as low as 22 amol/L of amplified CK19-mRNA products.In reproducibility detection,the coefficient of variation among different batches was smaller than 7%,and the coefficient of variation within the batch was smaller than 6%. Conclusion The technique showed high sensitivity,specificity and can be practically used for the detection of CK19-mRNA in peripheral blood samples.
Key words: CK19-mR NA:reverse trascriptase-poly merase chain reaction(RT-PCR):bioluminecence    

目前,逆转录聚合酶链反应产物通常采用目测、光密度测量、放射自显影或液体闪烁计数技术来定量。这些技术均为半定量、繁琐、有的要用到放射性物质。近几年来,基于杂交分析技术己建立了荧光、比色、化学发光、电化学发光定量方法。比色免疫分析和化学发光分析的稳定性较差,其他分析技术均需利用磁珠,大大地增加了分析测试的成本[1-3]

本实验利用水母发光蛋白建立了一种细胞角蛋白19-mRNA(CK19-mRNA)定量检测方法,它具有灵敏度高、简便、非放射性等优点。分析时,先提取总RNA并逆转录为 cDNA,利用特异引物将其进行PCR放大。然后将PCR产物变性并与地高辛标记的探针杂交,带有生物素的杂交产物与包被在微孔板上的链亲合素结合,将水母发光蛋白加入使地高辛和地高辛抗体发生抗原抗体结合反应。加入一定量的钙离子激发水母发光蛋白发射469 nm的蓝光,仪器可对发光强度进行测量。

1 材料与方法 1.1 仪器与试剂

PCR仪(上海一恒公司);MicroBeta1450 Liquid Scintillation and Luminescence Counters(美国 PE 公司)。

引物和探针与上海博亚生物技术有限公司共同设计,由该公司合成和修饰;超纯质粒DNA纯化试剂盒(维特杰公司);Ny coPrepTM1.077A(挪威 Axis-Shield 公司);含 CK19 全编码序列的cDNA质粒及非小细胞肺癌H322细胞由本实验室保存。

1.2 引物、探针及标准品的制备采用PCR扩增特异性

CKl9片段(754bp),PCR反应上游引物系列:5'-TCC CGC GAC TACAGC CAC TAC TACACG ACC-3;下游引物系列: 5'-CGC GAC TTG ATG TCC ATG AGC CGC TGG TAC-31 ;探针系列:5'-GGT CGT GTA GTA GTG GCT GTA GTC GCG GGA-3C ;以上序列的5'-端均生物素化,探针5^-端标记了地高辛。将cDNA质粒按常规CaC12方法制备JM109 (本室保存)感受态细胞,在氨苄青霉素(50 μg/ml)平板上筛选阳性转化菌。挑取单个克隆,用含氨苄青霉素(50 μg/ ml) 的Luria-Bertani(LB)培养基扩增。采用超纯质粒DNA纯化试剂盒抽提细菌质粒。用荧光法进行定量,根据分子量计算 cDNA的摩尔浓度和拷贝浓度。最终制各成60 fmol/μl标准原液和2×109拷贝/μl标准原液-80℃冻存。

1.3包被微孔板按Xiao LH提供的方法包被微孔板W,每孔加入100μl用磷酸盐缓冲液(PBS) 0.01 mol/ L,pH7.2)稀释浓度为2 mg/ml生物素化的牛血清白蛋白(美国Sizmal公司),4℃过夜。用洗液(含0.05%Tween 20的PBS)洗3次,再加入链亲合素(美国Promega公司)饱和液100μl,37℃温育 1 h。饱和液中含有10 μg/ml链亲合素、0.5%明胶和0.15% Tweeln 20。然后再用洗液洗3次,封装-20℃保存备用。

23~ 26岁,无肿瘤现病史。按要求自每位志愿者采血5~ 7ml。 用NycoPrepTM 1.077A分离外周血单核细胞80℃冻存。

1.5 总RNA提取、反转录及PCR

从非小细胞肺癌H322 细胞中提取总RNA,提取过程按TRIzol试剂说明书操作,并用分光光度法对RNA进行定量,每个样品用1μg的总RNA 进行反转录。PCR反应体系为20μl,反转录产物20μl,10× 扩增缓冲液 5μl,dNTP(5mmol/L)1μl,Mg2+ (150mmoVL)1 μl,上下游引物(50mmoVL)1 μl,探针(10 mmol/L)1μl,Taq DNA 聚合酶(Biostar,CANADA)(2U/μ1)1 μl,用无菌蒸馏水补足至20μl。扩增条件如下,首轮循环:变性94℃5min,退火 78℃1min,聚合72℃1.5min;后续循环:变性94℃50s,退火 78℃1min,聚合72℃1.5min;末轮循环:变性94℃50s,退火 78℃1min,聚合 72℃7min。共 35 个循环。

1.6 水母发光蛋白生物发光分析技术定量RT-PCR产物

PCR产物5μl与200μl含10nmol/L探针杂交缓冲液混合,94 ℃温育10min后,37℃孵育30min,使之完成杂父反应。取 100μl杂交液加入包被了链亲合素的微孔板,37℃孵育1 h 后,用洗液洗4次。加入100μl含5ng水母发光蛋白由地高辛标记(美国Sigma公司)的分析缓冲液,37℃温育1 h。洗4 次后,在 MicroBeta1450 Liquid Scintillation and Luminescence Counters上,MicroBeta JET按程序自动加入50 μl含钙溶液 (50LmoVL CaCl2)激发水母发光蛋白发射469 nm的光,仪器记录每秒钟光子数(LCPS)。

2 结果 2.1 标准曲线及线性检测范围

取标准原液小量分装,避免反复冻融使DNA降解。通过摸索dNTP、引物、探针、钙离子以及发光蛋白标记物的浓度、扩增条件和杂交条件来优化实验方案,成功地建立了 CKl9-mRNAPCR产物的生物发光分析标准曲线,其线性范围可达5个数量级,最低检测下限为 20amoVL。标准曲线的直线回归系数r= 0.98~ 0 99。

2.2 灵敏度及特异性将标准品及非小细胞肺癌H322细

胞中RNA进行PCR扩增,将扩增产物进行1%琼脂糖凝胶电泳,电泳图显示各泳道在754bp的位置均有特异性条带出现。非小细胞肺癌H322细胞均能检测到5×103LmoVL浓度的CK19-mRNA,同时用该法对25例正常人外周血检测,发现有2例检测结果在101amol/L数量级,其余23例未检出。检测灵敏度为22amoVL(最低检测限加2倍检测限值标准差)。

2.3 重复性将不同浓度的标准品分6批次检测,各浓度点

发光值LCPS批间变异系数均<7%。将各浓度标准品分5 份同批次检测,其发光值LCPS批内变异系数分别<6%。

3 讨论

目前,检测转移肿瘤外周血CKl9-mRNA常常采用传统的 RT-PCR[5, 7]和 qRT-PCR[8, 9]方法。传统的 RT-PCR 和qRT-PCR方法灵敏度很高,但容易出现假阳性[4]。传统的比色方法在定量方面不够敏感。其他一些方法如放射自显影和液体闪烁计数只能半定量,且需用放射性核素,因此,这些方法的应用受到限制。近几年己出现多种定量检测PCR 产物的方法,在扩增产物的杂交中应用了荧光标记、化学发光、电化学发光活酶标探针,较传统方法有更高的灵敏度和特异性[2, 10]

本文建立的CK19-mRNA生物发光分析法和比色分析法在形式上相似,但其有如下优点:具有较高的灵敏度,可达 22amoVL,而比色分析法为fmol/L水平;即使在LCPS值较低时,生物发光分析法的变异系数较小(<6%)。相反,当产物的量很小时,比色分析法的变异系数很> 20%)。此外,与电化学发光法、化学发光法等非放射分析法相比,其操作简便,但灵敏度高于化学发光方法,与电化学发光法的灵敏度相同,而且不需要磁珠。因此,其费用较电化学发光法低。

生物发光分析法的高灵敏度是基于水母发光蛋白的使用,水母发光蛋白是一种含有大量腔肠动物荧光素和分子氧的多肽,在钙离子作用下,由虫荧光素和氧反应生成氧自由基。这一反应会在瞬间产生蓝光,持续时间不足2s,能灵敏地检测这一光谱的仪器易于得到,因此,该方法的灵敏度可大大提高。

PCR产物定量分析方法中,基于水母发光蛋白的生物发光分析是一种简便灵敏的方法,它只需用经济的仪器和非放射性试剂,比传统的方法更灵敏、更经济、更方便,可为mK NA和DNA的定量提供更为灵敏精确的方法。

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