用非標(biāo)記探針、遮蔽技術(shù)及高分辨率熔解擴(kuò)增子分析對(duì)RET原癌基因進(jìn)行基因分型
RET原癌基因單個(gè)堿基的突變可以引發(fā)多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤2型。RET突變傳統(tǒng)的基因分型方法是外顯子測(cè)序。一種閉管操作的基因分型方法已經(jīng)成熟,此方法用的是一種飽和DNA染料,非標(biāo)記探針及高分辨率熔解擴(kuò)增子分析。此方法需要兩個(gè)連續(xù)的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)階段,主要的和第二次實(shí)驗(yàn)。主要的實(shí)驗(yàn)共用7個(gè)反應(yīng)和8個(gè)非標(biāo)記探針分析RET基因外顯子10、11、13、14和16 。主要實(shí)驗(yàn)基因分型了野生型外顯子,外顯子13普通的多態(tài)性,外顯子16的一個(gè)突變及其它檢測(cè)到的序列變化。主要非標(biāo)記探針數(shù)據(jù)限制檢測(cè)到的RET基因序列突變的基因分型,這些突變位點(diǎn)的基因分型在第二次實(shí)驗(yàn)的2-5個(gè)反應(yīng)中進(jìn)行。設(shè)計(jì)6條探針,所用方法是:用遮蔽技術(shù)和遮蔽選擇的序列變化使探針下其它位置的突變的分析變得明確。這兩步RET基因分型之后,少于實(shí)驗(yàn)0.2%的外顯子需要測(cè)序確定基因型。對(duì)5個(gè)野生型和29個(gè)可用的RET序列突變樣品(與測(cè)序結(jié)果100%一致)做盲研究。用非標(biāo)記探針和遮蔽技術(shù)進(jìn)行高分辨率熔解分析是快速、精確的基因分型方法,>50的RET序列突變可以進(jìn)行基因分型。
多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤2型(MEN2)綜合癥,MEN2A,MEN2B及家族性甲狀腺髓樣癌由生殖細(xì)胞系RET基因外顯子10、11、13和16的突變引發(fā)。MEN2綜合癥是常染色體顯性秩序失調(diào)引起的高生命危險(xiǎn)的甲狀腺癌。RET突變的遺傳學(xué)檢測(cè)可以確認(rèn)處于甲狀腺癌危險(xiǎn)中但是沒有爆發(fā)癌癥的病人,此時(shí)切除甲狀腺可以增加存活的機(jī)率。
之前有許多實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)或基因分型RET突變,比如說單鏈構(gòu)象多態(tài)性,變性梯度凝膠電泳,溫度梯度毛細(xì)管電泳,限制性內(nèi)切酶消化PCR產(chǎn)物,焦磷酸測(cè)序,熒光標(biāo)記雜交探針及微衛(wèi)星。但是,這些方法中的大多數(shù)需要PCR反應(yīng)之后的操作來檢測(cè)突變。其中一些方法報(bào)道突變檢測(cè)的敏感性為95%或少于95%,或者僅實(shí)驗(yàn)了RET突變樣品的一小部分。這些方法分析RET序列變化的限制范圍,可能只以普通突變?yōu)槟繕?biāo)而錯(cuò)過了稀有突變。此外,不致病多態(tài)性的存在可以導(dǎo)致異常的結(jié)果。因?yàn)檫@些限制,RET外顯子測(cè)序保持黃金標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)序是一種耗時(shí)且昂貴的開管實(shí)驗(yàn),需要生成PCR產(chǎn)物之后的額外操作。相反,高分辨率熔解曲線的突變掃描分析是一種快速且便宜的閉管操作實(shí)驗(yàn),不需要進(jìn)行PCR產(chǎn)物之后的額外操作。通過用一種飽和DNA染料:LC Green,高分辨率熔解曲線分析可以檢測(cè)PCR擴(kuò)增子之內(nèi)的序列變化。對(duì)檢測(cè)PCR擴(kuò)增子內(nèi)雜合點(diǎn)突變的高分辨率熔解技術(shù)的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),檢測(cè)400bp之內(nèi)的擴(kuò)增子的敏感性和特異性是100%。最近,我們證實(shí)用高分辨率熔解分析進(jìn)行RET外顯子突變掃描。雖然這種方法在盲實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)100%的突變,但是有些罕見的突變的熔解曲線相似,完全進(jìn)行基因分型是困難的,在這種情況下,在最初的突變掃描之后需要測(cè)序。另一種方法,添加雜交探針可以分出RET突變的絕大多數(shù)的基因型,而不需要測(cè)序。
熒光標(biāo)記雜交探針分析是一種快速、閉管操作的實(shí)驗(yàn),可以通過探針/等位基因的熔解溫度基因分型序列變化,但是需要昂貴的寡核苷酸修飾。非標(biāo)記探針也可以通過Tm的不同進(jìn)行基因分型,也是一種閉管操作的實(shí)驗(yàn),需要LC Green染料。因?yàn)橛肈NA飽和染料檢測(cè),非標(biāo)記探針和擴(kuò)增數(shù)據(jù)可以從一個(gè)熔解曲線分析。Zhou等最近證實(shí)非標(biāo)記探針基因分型分析可以補(bǔ)充突變掃描。但是,在同一個(gè)外顯子之內(nèi)的RET所有突變不能只用一條探針進(jìn)行基因分型,因?yàn)樘结樝绿囟ㄍ蛔兊娜劢鉁囟认嗨苹蛳嗤?BR> 為了完成閉管基因分型實(shí)驗(yàn),發(fā)明了兩步RET基因分型方法,此方法比測(cè)序技術(shù)成本低,耗時(shí)少。用于擴(kuò)增熔解的第一個(gè)PCR階段(主要實(shí)驗(yàn)),掃描RET外顯子的序列變化,反之,非標(biāo)記探針分析位于突變范圍內(nèi),且分辨可能的基因型。第二個(gè)PCR階段(第二次實(shí)驗(yàn))需要限定數(shù)目的特定突變的探針對(duì)>50的RET序列突變進(jìn)行明確的基因分型。用遮蔽技術(shù)設(shè)計(jì)的探針簡化了突變分離。當(dāng)探針下有多重的可能的序列突變使分析變得復(fù)雜時(shí),遮蔽技術(shù)簡化了探針熔解的判斷。在多態(tài)位點(diǎn)選擇含有錯(cuò)配的(缺失、不匹配堿基或一般堿基)可以遮蔽的序列變化。這樣的話就在遮蔽多態(tài)位點(diǎn)人為的創(chuàng)造了一個(gè)與可能的等位基因的錯(cuò)配。野生型與遮蔽突變的等位基因都有一個(gè)與探針錯(cuò)配的堿基和相似的Tm。然而,突變等位基因在探針下其它的位置有一個(gè)額外的錯(cuò)配,可以通過比僅在遮蔽位置變化的等位基因稍低的Tm值鑒定。
材料和方法
樣品
此報(bào)道中用到的野生型RET基因的DNA基因組樣品或有RET序列變化的樣品在以前描述過。RET基因序列變化改變RET蛋白的功能引發(fā)MEN2綜合癥的是突變,然而RET序列改變不會(huì)引發(fā)MEN2綜合癥是多態(tài)。不能確定意義的稀有的或不會(huì)引起MEN2綜合癥的RET基因序列變化成為“序列變化”。在這份報(bào)告中,通過密碼子數(shù)列出RET序列變化,野生型編碼DNA序列后面是編碼序列改變,伴隨著加粗突變核苷酸(例:618(TGC→TAC)),反之多態(tài)及序列變化用下劃線標(biāo)出。所有測(cè)試的RET序列變化的樣品均有單個(gè)核苷酸改變,并且是雜合的除非有另外的闡明。RET突變基因型和多態(tài)性及序列變化基因型列于表1。
*序列變化是雜合的除非在文本上另作說明。密碼子DNA序列列出核苷酸改變,加粗突變且多態(tài)性或序列變化使加下劃線的。•,可用的RET序列變化樣品。
†未知意義的稀有序列變化或不引發(fā)MEN2綜合癥;查看參考文獻(xiàn)。在RET致病密碼子范圍內(nèi)密碼子609或611的3個(gè)突變體與MEN2綜合癥沒有聯(lián)系。密碼子922和852的突變體以前在MTC病人上發(fā)現(xiàn)過,也許不會(huì)引發(fā)MEN2綜合癥。
‡良性多態(tài)性,0.26等位基因頻率。
§806與804突變?cè)谕坏任换驎r(shí)致病。
引物和探針
用完整DNA技術(shù)合成寡核苷酸。用Primer3設(shè)計(jì)引物。選擇引物和探針檢測(cè)所有已知RET突變,不包括分析中的普通多態(tài)(表2)。非標(biāo)記探針包含有3’磷酸化或3’氨基修飾(整合DNA技術(shù)),避免PCR反應(yīng)中的延伸。設(shè)計(jì)的探針用于分析每個(gè)外顯子的突變熱點(diǎn)。
RET基因分型實(shí)驗(yàn)中用了4種非標(biāo)記探針(表2):野生型(WT)探針,特定突變(MS)探針,只遮蔽單一多態(tài)核苷酸的遮蔽探針,遮蔽3個(gè)多態(tài)核苷酸的位置探針(一個(gè)密碼子)。比如說,外顯子13遮蔽探針(遮蔽1bp 769)在多態(tài)核苷酸位置有單個(gè)堿基的缺失。(WT13探針的“T”位置,表2)。外顯子10和11位置探針與野生探針序列相比有3個(gè)核苷酸缺失,遮蔽一個(gè)致病密碼子分辨密碼子突變的位置。外顯子10和11在致病密碼子位置有同樣的序列改變。比如說:外顯子10,MS618/620TAC探針在密碼子618-620有TAC序列, 如表2描述。
*最終引物的濃度和上下引的比例在引物序列上顯示。列出引物序列從5’到3’,上游引物在下游引物上部。
†每個(gè)探針集下是密碼子的變化。下劃線密碼子包括了多態(tài)或序列變化,反之其它密碼子包括突變。
‡遮蔽,遮蔽1-3個(gè)核苷酸的缺失。主要實(shí)驗(yàn)中的野生型探針序列用于每個(gè)外顯子,除了外顯子16。如果兩個(gè)野生型探針用于一個(gè)外顯子,標(biāo)記做A和B探針。
§探針序列從5’到3’顯示,RET外顯子10、13、14和16是上游探針,反之,外顯子11是下游探針。已知突變的位點(diǎn)加粗,可能的多態(tài)性或序列變化位點(diǎn)用下劃線表示。
¶位置(L)探針與野生型探針序列致病密碼子相比有3個(gè)核苷酸遮蔽缺失(---)。
‖用于外顯子10,11突變的基因分型的MS探針的例子。在探針內(nèi)致病密碼子位置的相同的特定突變序列。這些探針有特定突變序列的名稱,改變的序列加粗。有7個(gè)可能的從TGC 野生型半胱氨酸到其他氨基酸的突變序列改變。因此,21個(gè)MS探針中的7個(gè)特定突變探針(AGC,CGC,GGC,TAC,TCC,TTC,TGG)是用于外顯子10和11突變。用于每個(gè)突變基因分型的MS探針用圖解法表示,表3和補(bǔ)充表格1-5。
**外顯子13的主要和第二次試驗(yàn)用遮蔽探針。遮蔽 1bp 769 主要探針及外顯子特定突變探針在密碼子769多態(tài)位置有單核苷酸缺失(缺失野生型探針序列有下劃線的“T”)。
††外顯子16用918(ATG-ACG)密碼子特定突變探針做主要實(shí)驗(yàn)。
PCR
用之前描述的不對(duì)稱快速PCR擴(kuò)增樣品DNA,除了用表2中給出的引物濃度反應(yīng)55個(gè)循環(huán)。外顯子14反應(yīng)包括2個(gè)探針,0.5μmol/L的WT14A探針和0.25μmol/L的WT14B探針。在主要實(shí)驗(yàn)和第二次實(shí)驗(yàn)一個(gè)野生型對(duì)照與每個(gè)探針一起參加反應(yīng)。外顯子13, WT13主要的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)用2個(gè)額外的對(duì)照:雜合和純合密碼子769樣品。外顯子10主要實(shí)驗(yàn)反應(yīng)用620(TGC→AGC)突變樣品作為正對(duì)照。
高分辨率熔解
在高分辨率熔解儀器HR-1(愛荷華科技,鹽湖城,猶他州)上進(jìn)行分析,將LightCycle毛細(xì)管加入HR-1中,0.3℃/s加熱。主要的實(shí)驗(yàn)中,RET外顯子的擴(kuò)增及非標(biāo)記探針熔解數(shù)據(jù)從60℃到95℃采集。主要實(shí)驗(yàn)分析了每個(gè)外顯子的擴(kuò)增子及探針數(shù)據(jù),除了外顯子14。因?yàn)樗袌?bào)道的外顯子14突變都包含在非標(biāo)記探針下,只分析了探針數(shù)據(jù)。第二次實(shí)驗(yàn),只分析了在60℃-89℃采集的非標(biāo)記探針熔解的數(shù)據(jù)。
高分辨率熔解數(shù)據(jù)用之前描述由LabView編寫的定制軟件分析。簡言之,擴(kuò)增子的熔解曲線數(shù)據(jù)是規(guī)范化的,溫度轉(zhuǎn)移之后轉(zhuǎn)換成派生圖或熒光差異圖。依據(jù)用于擴(kuò)增分析的數(shù)據(jù)圖,由于從野生型對(duì)照的視覺偏移的不同曲線形狀較寬的派生熔解峰,獨(dú)特形狀的熔解峰(肩峰或兩個(gè)峰),熔解溫度的偏移,和/或熒光不同來檢測(cè)序列變化。擴(kuò)增熔解曲線,派生圖,熒光不同的圖都可以用來檢測(cè)RET序列變化。非標(biāo)記探針熔解數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成派生圖。外顯子14探針數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,在分析之前指數(shù)背景已消除。
在派生熔解峰的1/2出估計(jì)非標(biāo)記探針數(shù)據(jù)的Tms。雜合樣品的△Tms定義為野生型等位基因Tm減去變化(突變,多態(tài)性,或序列變化等位基因)等位基因Tm的值。注意:當(dāng)變化等位基因的Tm值高于野生型的等位基因Tm(例如:和互補(bǔ)的特定突變探針),△Tms的值是否定的。雜合樣品的探針數(shù)據(jù)導(dǎo)致肩峰或平穩(wěn)形狀的峰,峰面積分為1/4,1/2和1/4野生型范圍,變化等位基因Tms在這些區(qū)域的邊界。因?yàn)榧兒献有蛄凶兓]有野生型等位基因)或變化等位基因Tm值與野生型等位基因Tm值相同時(shí)(沒有可識(shí)別的野生型等位基因)當(dāng)只有單個(gè)峰是顯而易見的。之后,野生型對(duì)照樣品Tm在計(jì)算△Tms時(shí)用于計(jì)算野生型等位基因Tm。野生型樣品也會(huì)導(dǎo)致單一的峰,所以,從野生型對(duì)照Tm減去樣品的單個(gè)等位基因Tm值。
每個(gè)RET序列變化的主要探針△Tm值決定用于第二次基因分型實(shí)驗(yàn)的特定突變探針。如果RET突變無法利用(表1),用之前描述的臨近的參數(shù)估計(jì)預(yù)計(jì)△Tms值。以經(jīng)驗(yàn)為主的決定和預(yù)測(cè)RET序列變化的△Tm值與主要探針確定△Tm的范圍,期望特定探針選項(xiàng)分組突變。補(bǔ)充表1-5(參閱)顯示△Tm的范圍及主要探針分析的突變分組及每個(gè)可用的RET序列變化和主要探針及選擇的第二個(gè)探針的△Tm值。Tm標(biāo)線放置在派生的平面圖,通過從野生型對(duì)照等位基因的Tm減去主要實(shí)驗(yàn)的△Tm范圍計(jì)算Tm,如外顯子10和11主要探針?biāo)。這些Tm知道方針便于快速、視覺分組突變樣品,選擇第二次試驗(yàn)的特定突變的探針。但是,計(jì)算每個(gè)樣品的△Tm值可以更好的對(duì)照由特定樣品的不同引起的系統(tǒng)Tm值的偏移(改變鹽的濃度,不同的樣品提純方法或溫度不精確)。
盲研究
29個(gè)RET突變樣品(表1中列出的可用的突變,多態(tài)性和序列變化)和5個(gè)野生型樣品用于生成盲研究。外顯子13,14各分析10個(gè)樣品,外顯子11分析20個(gè)樣品,外顯子10分析28個(gè)樣品(補(bǔ)充表格6, http://www.jmd.amjpathol.org)。每個(gè)外顯子,野生型樣品和變化的樣品數(shù)目是未知的。盲研究擴(kuò)增分析,用派生熔解曲線數(shù)據(jù)的獨(dú)特的派生峰形狀和從野生型對(duì)照的Tm移動(dòng)可以明顯的區(qū)分序列變化,雖然RET序列變化可以在三種平面圖中檢測(cè):熔解曲線,派生熔解曲線,熒光信號(hào)不同。用WT10A,WT13探針的主要實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)增子派生熔解數(shù)據(jù)分別用來掃描外顯子10和13的突變。
從主要實(shí)驗(yàn)的每個(gè)樣品的探針數(shù)據(jù)計(jì)算△Tm值(如果需要,從第二次實(shí)驗(yàn)中計(jì)算)!鱐m數(shù)據(jù)表用來決定基因型或從第二次實(shí)驗(yàn)中選擇特定突變的探針(補(bǔ)充表1-5;)。表3(補(bǔ)充表1-5的簡化版本,http://jmd.amjpathol.org)顯示了RET基因分型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理圖,也可以用于選擇第二個(gè)探針。Tm標(biāo)線選擇外顯子10和11特異突變探針的能力與用計(jì)算每個(gè)樣品的Tm值來選擇探針相比較。主要實(shí)驗(yàn)之后,樣品標(biāo)記為野生型,外顯子13多態(tài)性, 外顯子16密碼子918突變,或其他RET序列變化。檢測(cè)序列變化的主要探針的△Tm值決定用于第二次基因分型實(shí)驗(yàn)的特定突變探針,在RET序列突變的地方進(jìn)行基因分析。
結(jié)果
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
RET外顯子10、11、13、14和16的基因分型通過兩個(gè)步驟完成,閉管實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括主要和次要的實(shí)驗(yàn)(表3)。因?yàn)橛昧薉NA雙鏈飽和染料,每個(gè)反應(yīng)生成非標(biāo)記探針和擴(kuò)增子熔解數(shù)據(jù)。主要實(shí)驗(yàn)包括7個(gè)PCR反應(yīng)和8條探針,用于掃描序列變化和分辨一些基因型(野生外顯子,外顯子13密碼子769多態(tài)性和外顯子16密碼子918突變)。在主要實(shí)驗(yàn)中只檢測(cè)了序列變化但沒有基因分型的外顯子在第二次實(shí)驗(yàn)中用選擇的探針進(jìn)行測(cè)試。只用擴(kuò)增數(shù)據(jù)檢測(cè)稀有序列變化的樣品(探針下的野生型序列)或在第二次試驗(yàn)中用特定突變探針沒有基因分型的稀有序列變化需要通過測(cè)序來確定基因型(實(shí)驗(yàn)的外顯子的~0.2%)。
*RET5個(gè)外顯子的主要實(shí)驗(yàn)中包括了7個(gè)PCR反應(yīng)和8條探針(外顯子14是多重的)。列出的主要探針與每個(gè)RET外顯子相對(duì):WT,野生型;MS,特定突變。主要實(shí)驗(yàn)用外顯子13密碼子769(CTT→CTG)多態(tài)和外顯子16密碼子918(ATG→ACG)的突變的探針及擴(kuò)增子的熔解數(shù)據(jù)來區(qū)分野生型。從主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(檢測(cè)外顯子的7%)中的△Tm值選擇第二個(gè)探針,檢測(cè)其它的序列變化。有兩個(gè)例外,樣品需要測(cè)序(很少):1)外顯子16檢測(cè)的其它序列變化而不是密碼子918突變,或2)主要探針檢測(cè)的序列變化的△Tm值在選擇的第二個(gè)探針給定范圍之外。這樣的話主要探針會(huì)檢測(cè)到兩個(gè)以上的序列變化或檢測(cè)到異常序列的變化。
†列出的主要實(shí)驗(yàn)的Tm值用于決定樣品的基因型或檢測(cè)在擴(kuò)增子之內(nèi)但是不在探針下的稀有序列變化。野生型樣品在野生型對(duì)照的0.25℃范圍之內(nèi)。
‡ 野生型序列在探針下。調(diào)用野生基因型的分析擴(kuò)增數(shù)據(jù)或檢測(cè)在擴(kuò)增子之內(nèi)但是不在探針下的稀有序列變化(擴(kuò)增熔解曲線偏移雖然探針數(shù)據(jù)顯示是野生型)。只用擴(kuò)增熔解數(shù)據(jù)檢測(cè)出來的稀有突變需要測(cè)序判斷基因型(實(shí)驗(yàn)的外顯子<0.2)。
§由于突變或普通密碼子769多態(tài)的序列變化。遮蔽1bp 769探針區(qū)別WT13探針檢測(cè)到的其它序列變化的多態(tài)性。
¶用主要實(shí)驗(yàn)探針檢測(cè)外顯子的序列變化部分。
‖只有第二次實(shí)驗(yàn)的探針用于主要實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出來的序列變化的基因分型。根據(jù)主要探針與樣品的△Tm值選擇 探針,形象的用Tm標(biāo)線(圖2a,補(bǔ)充的圖1a和2a;http://jmd.amjpathol.org)或計(jì)算Tm值(補(bǔ)充表1-5;http://jmd.amjpathol.org)。如果選擇的探針不能基因分型序列變化(外顯子的0.2%),需要對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)序,例:外顯子11(GAC→GAT)多態(tài)性。
**位置探針(L):L10A611遮蔽,L10B620遮蔽,L11634遮蔽分別與主要實(shí)驗(yàn)探針WT10A,WT10B和WT11一起使用檢測(cè)序列變化。
外顯子10和11:多重突變熱點(diǎn)
MEN2A和FMTC的主要突變位于外顯子10(密碼子609、611、618和620)和11(密碼子630和634),且野生型半胱氨酸的密碼子DNA序列“TGC”發(fā)生單核苷酸改變。外顯子10和11報(bào)道的序列變化>40(表1)。
RET10外顯子的主要實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)和兩條探針。WT10A探針覆蓋了密碼子611和609,WT10B探針覆蓋了密碼子618和620(圖1a)。所有密碼子618和620突變的樣品在WT10A探針下有野生型序列且有和野生型對(duì)照樣品的Tm值相同(圖1b)。五個(gè)密碼子609和611樣品中的每一個(gè)都含有一個(gè)突變等位基因,比野生型等位基因的熔解溫度要低。相反的,WT10B探針,密碼子609和611突變樣品的Tm值和野生樣品的相同,但是每10個(gè)密碼子609和611突變樣品有一個(gè)突變等位基因,熔解溫度比野生型等位基因低(圖1e)。外顯子10所有的RET序列變化通過用高分辨率熔解曲線分析的標(biāo)準(zhǔn)化熔解曲線,派生圖或熒光信號(hào)的不同數(shù)據(jù)(圖1、c、d、f和g;數(shù)據(jù)沒有顯示)來檢測(cè)。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了不在非標(biāo)記探針下的突變可以用擴(kuò)增熔解數(shù)據(jù)檢測(cè)出來(例:圖1中比較藍(lán)色突變的痕跡,b對(duì)c)。
圖1:檢測(cè)RET外顯子10序列變化的主要實(shí)驗(yàn)。a:RET10外顯子10的圖示,紅色方塊顯示密碼子609和611,藍(lán)色的方塊顯示密碼子610和620。外顯子10的主要實(shí)驗(yàn)用WT序列的兩個(gè)非標(biāo)記探針。如圖所示,WT10A探針檢測(cè)密碼子609和611突變,反之WT10B檢測(cè)密碼子618和620突變。每個(gè)圖中,顯示一式兩份三個(gè)野生型對(duì)照(WT,黑色痕跡),及一式兩份(紅色痕跡)兩個(gè)密碼子609和三個(gè)密碼子611突變樣品、五個(gè)密碼子618和620突變(藍(lán)色痕跡)。3個(gè)左面的圖是WT10A探針反應(yīng)的非標(biāo)記探針和擴(kuò)增子的高分辨率熔解數(shù)據(jù),右面的3個(gè)圖是WT10B的數(shù)據(jù)。對(duì)于每個(gè)探針,最厚重的痕跡線與探針檢測(cè)的突變一起使用,稀疏的痕跡線只于擴(kuò)增子檢測(cè)的突變一起使用。b:WT10A探針數(shù)據(jù)的派生熔解圖。等位基因分為兩個(gè)Tm范圍,且每個(gè)范圍有預(yù)測(cè)的密碼子突變等位基因(609/611突變或618/620突變),與WT等位基因一起列出。c:WT10A探針與WT主要實(shí)驗(yàn)和標(biāo)記的外顯子10突變樣品的擴(kuò)增派生熔解曲線。d:同樣擴(kuò)增數(shù)據(jù)的不同平面圖。e:WT10B探針的數(shù)據(jù)的派生熔解平面圖。等位基因分為兩個(gè)Tm范圍,且每個(gè)范圍有預(yù)測(cè)的密碼子突變等位基因, 與野生型等位基因一起列出。f:WT10B探針與野生型主要實(shí)驗(yàn)和標(biāo)記的外顯子10突變樣品的擴(kuò)增派生熔解曲線。g:同樣擴(kuò)增數(shù)據(jù)的不同平面圖。
在主要實(shí)驗(yàn)中用野生型探針識(shí)別每個(gè)探針下的野生序列,樣品Tm值與野生型對(duì)照等位基因Tm值相差±0.25℃(表3;補(bǔ)充表1;)。RET序列變化的樣品有一個(gè)等位基因,其Tm值小于野生型等位基因,△Tm值>0.25℃。限制在第二次實(shí)驗(yàn)中基因分型需要的特定突變探針的數(shù)目,△Tm值范圍用于安裝相似的△Tm值分組RET序列變化。△Tm值值的范圍用于快速生成Tm標(biāo)線,視覺上選擇第二次試驗(yàn)探針。例如:圖2a的WT10B探針數(shù)據(jù)顯示13個(gè)樣品通過Tm標(biāo)線,視覺上分為一個(gè)野生型組和兩個(gè)突變組。第一個(gè)突變組,包含密碼子618或620的TAC、TCC、TTC和TGG,△Tm值在3.3℃到5℃的△Tm范圍內(nèi)(圖2a;表3;補(bǔ)充表1;http://jmd.amjpathol.org)。這一組的樣品在第二次實(shí)驗(yàn)中MS10B的探針集1需要4個(gè)探針(圖2,b-e)。第二個(gè)突變組,包括密碼子618和620的 AGC、CGC和GGC突變,△Tm值在0.25℃到3.3℃的△Tm范圍內(nèi)。這個(gè)突變組在第二次實(shí)驗(yàn)中MS10B的探針集2需要3個(gè)探針(圖2,f-h)。相同的方法用于包含密碼子609和611突變的WT110A探針數(shù)據(jù)(表3;補(bǔ)充圖1;補(bǔ)充表2;http://jmd.amjpathol.org)。外顯子10的主要實(shí)驗(yàn)用的△Tm值來自于兩個(gè)外顯子10的野生型探針限制來自28至≤8基因型未知突變的可能基因型。
為了減少第二次實(shí)驗(yàn)中基因分型突變所需的探針的數(shù)目,外顯子10的每個(gè)特定突變探針在致病密碼子范圍有相同的序列改變(表2)。一個(gè)致病密碼子的補(bǔ)充突變等位基因?qū)е屡c探針只有一個(gè)錯(cuò)配,且Tm值比有兩個(gè)錯(cuò)配(表2,b-h)的野生型等位基因高2℃-5℃ 。如果突變?cè)诓煌奈恢,突變等位基因與探針有三個(gè)錯(cuò)配,且熔解Tm值低于野生型(例,圖2 TGG突變,b-d,粉色痕跡)。如果突變與探針序列改變?cè)谕晃恢,但是不與探針互補(bǔ),此時(shí)突變等位基因的Tm值接近于野生型等位基因的Tm值,因?yàn)檫@個(gè)等位基因與探針有兩個(gè)錯(cuò)配。分析時(shí),如果與野生等位基因熔解曲線不相同,這些突變等位基因因?yàn)槿劢馇相似而被遮蔽(如:圖2g遮蔽的AGC和GGC,紅色和灰色的痕跡)。偶爾,一個(gè)突變等位基因和非互補(bǔ)特定突變探針會(huì)顯示比預(yù)期高的遮蔽熔解。例如:密碼子618(TGC→TCC)和620(TGC→TCC)突變比野生等位基因和MS618/620TAC和TTC探針(圖2, b和d,橙色痕跡)較穩(wěn)定(△Tm-1.7℃至-2.0℃)。即使如此,兩個(gè)雜合TTC突變通過與互補(bǔ)MS618/620TCC探針(△Tm-4.7℃)的較高的Tm值而容易區(qū)分(圖2c,橙色痕跡)。
不管突變的位置在哪,在探針下的致病密碼子的同樣的突變序列改變與主要探針數(shù)據(jù)的派生熔解圖非常相似(圖1和2a;補(bǔ)充圖1a;)。比如說,密碼子618(TGC→TAC)和620(TGC→TAC)突變通過主要的非標(biāo)記探針或擴(kuò)增子熔解曲線彼此不能區(qū)分。另外,設(shè)計(jì)的第二次特定突變探針只決定突變的序列,不識(shí)別突變的密碼子位置。第二次實(shí)驗(yàn)中包括了檢測(cè)外顯子10序列變化的一個(gè)位置探針,識(shí)別突變的密碼子!癓10B 620 mask” 位置探針,設(shè)計(jì)時(shí)含有一個(gè)遮蔽,在密碼子620位置上的野生探針序列有3個(gè)核苷酸(密碼子)缺失(表2),用于區(qū)分密碼子618和620突變。密碼子620突變等位基因與野生型等位基因的Tm值相似,所以被屏蔽,反之,610密碼子突變等位基因的Tm值低于野生型(圖2)。位置探針允許外顯子10特定突變探針設(shè)計(jì)與兩個(gè)分析的密碼子的序列的改變相同,因此減少了第二次實(shí)驗(yàn)所需的特定突變探針的數(shù)目的1/2。任何被主要實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的外顯子10的突變只用一個(gè)位置探針和三至4個(gè)特定突變探針進(jìn)行基因分型。
用相似的方法分析外顯子11(表3;補(bǔ)充圖2;補(bǔ)充表3;),且所有外顯子11的RET序列變化用擴(kuò)增子高分辨率熔解分析進(jìn)行檢測(cè)(沒有顯示數(shù)據(jù))。外顯子11的主要實(shí)驗(yàn)用一個(gè)在致病密碼子630和634上的野生型探針。檢測(cè)的外顯子11的8個(gè)序列變化均有一個(gè)等位基因熔解溫度低于野生型(補(bǔ)充表2a;http://jmd.amjpathol.org)。這些樣品通過主要探針的△Tm值選擇的第二次實(shí)驗(yàn)的特定突變探針分為3個(gè)突變組。特定突變探針在密碼子630和634位置有相同的序列改變(表2)。在第二次實(shí)驗(yàn),密碼子630或634的突變用一個(gè)位置探針和一至三個(gè)特定突變探針進(jìn)行基因分型(補(bǔ)充圖2,b-i;)。雖然密碼子631(GAC→GAT)樣品在主要實(shí)驗(yàn)中檢測(cè),這個(gè)序列變化在第二次實(shí)驗(yàn)中在致病密碼子之外,且由于與每個(gè)特定突變探針有3個(gè)錯(cuò)配,其熔解溫度低于野生型(補(bǔ)充表2,e-g)。稀有密碼子631序列變化沒有被選擇的特點(diǎn)突變的探針基因分型,需要測(cè)序鑒定其基因型。
圖2: RET外顯子10密碼子618和620的突變基因分分型。a:圖1a的主要WT10B探針數(shù)據(jù)的派生熔解圖。一式兩份顯示3個(gè)野生型對(duì)照(WT,黑色痕跡)和10個(gè)雜合突變樣品,5個(gè)在密碼子618(細(xì)小痕跡)和5個(gè)在密碼子620(厚重痕跡)。突變密碼子DNA序列的顏色和痕跡與全部圖形相一致。密碼子618和620突變序列的圖表痕跡AGC是灰色,CGC是淺藍(lán)色,GGC是紅色,TAC是深藍(lán),TCC是橙色,TTC是綠色,TGG是粉色。用于生成△Tm值的Tm標(biāo)線在每個(gè)Tm標(biāo)線之后列出。野生型等位基因的Tms 在黑色Tm標(biāo)線之內(nèi),與野生型對(duì)照樣品相差±0.25℃。由主要探針檢測(cè)到的突變等位基因被紅色Tm標(biāo)線分為兩個(gè)△Tm范圍。預(yù)測(cè)的突變序列分組進(jìn)在每個(gè)痕跡后列出的每個(gè)△Tm范圍內(nèi)。MS探針集的第二次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),MS10B探針集1或MS10B探針集2,顯示為兩個(gè)突變組。b-e:△Tm值為3.3℃至5℃的突變組,用MS10B探針集1的4個(gè)探針檢測(cè):MS618/620 TAC(b), MS618/620 TCC(c),MS618/620 TTC(d)和MS618/620 CGC(e)。f-h:△Tm值為0.25℃至3.3℃的突變組,用MS10B探針集2的3個(gè)探針檢測(cè):MS618/620 AGC(f), MS618/620 CGC(g), MS618/620 GGC(h)。在每個(gè)特定突變圖中(b-h),列出了與MS探針互補(bǔ)的DNA序列突變密碼子。i:所有突變等位基因(主要WT10B探針數(shù)據(jù),△Tm值0.25℃至0.5℃)也用位置探針L10B 620 mask 查找檢測(cè)的突變的密碼子位置。顯示兩個(gè)派生熔解溫度范圍,標(biāo)記密碼子618突變等位基因(618MUT)及WT等位基因,且遮蔽密碼子620突變等位基因(620 MASK)。
外顯子13:突變旁邊的普通多態(tài)
外顯子13包含7個(gè)報(bào)道的致病突變(表1)和在密碼子769(CTT→CTG)上的等位基因頻率為0.26的普通多態(tài)。高分辨率擴(kuò)增熔解在野生型序列顯示兩個(gè)單獨(dú)的熔解域(圖3a)。擴(kuò)增熔解單獨(dú)的把密碼子768(GAG→GAC)突變的雜合和純合多態(tài)區(qū)分出來(圖3,a和b)。但是,只有1/7的外顯子13報(bào)告的突變可以用來研究。外顯子13的5個(gè)稀有的突變包括在擴(kuò)增子之內(nèi)但是不在外顯子13的主要探針下。因?yàn)檫@些其它突變可能很難用擴(kuò)增熔解分析數(shù)據(jù)從普通多態(tài)區(qū)分出來,可能通過探針數(shù)據(jù)確定密碼子769的存在。在確定普通多態(tài)及清晰的檢查探針下的兩個(gè)已報(bào)到的突變的主要實(shí)驗(yàn)中,包括2個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)及兩個(gè)非標(biāo)記探針,WT13和遮蔽1bp 769(表2和3;補(bǔ)充表4;http://jmd.amjpathol.org)。一個(gè)野生型的探針檢測(cè)探針下的序列變化(表3c)。第二個(gè)探針在野生型探針序列的多態(tài)位置用單核苷酸缺失遮蔽普通密碼子769的多態(tài)。用這個(gè)遮蔽探針,多態(tài)等位基因的Tm值和野生型等位基因Tm值幾乎差不多。反之,768突變等位基因(GAG→GAC)熔解Tm值比野生型等位基因低3.6℃(圖3d)。如果檢測(cè)到探針下的突變,第二次確定密碼子768已知突變基因型(圖3,e和f)。設(shè)計(jì)特定突變探針,用單核苷酸缺失遮蔽密碼子769多態(tài),因此不管是哪個(gè)多態(tài)存在,突變都可以明顯的基因分型。注意768突變(GAG→GAC)等位基因被MS768 GAT+遮蔽探針遮蔽,因?yàn)樘结樀男蛄懈淖兒屯蛔兊男蛄懈淖冊(cè)谕晃恢,但不互補(bǔ)(表3f)。這些突變和野生型有同樣數(shù)量及與探針錯(cuò)配的位置相同,和野生型有相似但不相同的Tm。
圖3: RET外顯子13的基因型序列變化。a:WT13探針主要實(shí)驗(yàn)生成的擴(kuò)增子派生熔解曲線數(shù)據(jù)。一式兩份顯示兩個(gè)野生型對(duì)照(WT,稀疏的黑色痕跡)及密碼子768(GAG→GAC)雜合突變樣品(MUT,厚重的黑色痕跡),密碼子769(CTT→CTG)雜合多態(tài)樣品(Het POLY,淺灰痕跡),769純和多態(tài)的樣品(Homo POLY,灰色痕跡)。每個(gè)基因型的顏色及痕跡的厚度在整個(gè)圖中是一致的。b:同樣擴(kuò)增數(shù)據(jù)的不同平面圖。c:WT13主要探針數(shù)據(jù)的派生熔解曲線圖。顯示兩個(gè)Tm范圍,及和WT等位基因相同的突變(MUT)和多態(tài)(POLY)的標(biāo)記等位基因。d:主要“Mask 1bp 769”探針數(shù)據(jù)(密碼子769多態(tài)遮蔽探針)的派生熔解曲線圖。顯示兩個(gè)派生熔解溫度范圍及標(biāo)記的突變等位基因(MUT)和WT等位基因、遮蔽多態(tài)等位基因(遮蔽POLY)。e和f:用MS13探針集1的兩個(gè)探針檢測(cè)樣品的基因型:MS768 GAC+ mask(e)和MS 768 GAT+ mask(f)。這兩個(gè)特定突變探針通過刪除遮蔽密碼子769的多態(tài)位置。與野生型等位基因、遮蔽多態(tài)等位基因(masked POLY)和遮蔽密碼子768(GAG→GAC)突變等位基因(f中的遮蔽 GAC突變)相同的,與特定突變等位基因互補(bǔ)的突變等位基因(GAC或GAT)被標(biāo)記。密碼子768(GAG→GAT)突變不能用于測(cè)試。
外顯子14:多重探針分析
主要實(shí)驗(yàn)的外顯子14, 兩個(gè)野生型的探針同時(shí)用于一個(gè)反應(yīng),用來檢測(cè)所有已報(bào)道的外顯子14的突變,同時(shí)消除密碼子836(p.S836S)多態(tài)性(圖4;a和b;表3;補(bǔ)充表5;http://jmd.amjpathol.org)。WT14A探針在65℃-76℃檢測(cè)密碼子804和806突變,反之,WT14B探針在76℃-85℃檢測(cè)密碼子844和852序列變化。WT14A主要探針檢測(cè)的序列變化,第二次基因分型實(shí)驗(yàn)用3個(gè)特定突變探針(MS14A探針集1;圖4;c-e)。例如:密碼子804(GTG→ATG)突變等位基因通過比野生型等位基因高的Tm值基因分型。野生型等位基因與MS 480 ATG探針(表4c)互補(bǔ)且被不互補(bǔ)的MS 804 TTG和 CTG探針遮蔽(圖4,d和e)。除了不互補(bǔ)遮蔽之外的所有需要檢查的密碼子480突變等位基因,特定突變探針與野生型等位基因有相同的Tm值。設(shè)計(jì)MS 844 CTG和MS 852 ATG這兩個(gè)探針,來檢測(cè)在主要WT14B探針下的已知序列變化(沒有顯示數(shù)據(jù))。
外顯子16:主要特定探針
因?yàn)?5%的MEN2B事例有RET外顯子19密碼子918(ATG→ACG)突變引起的,外顯子16主要實(shí)驗(yàn)用一個(gè)特定突變的探針,密碼子918突變等位基因的Tm值高于野生型等位基因(△Tm-5.6;表4f),擴(kuò)增子數(shù)據(jù)證實(shí)從野生型控制偏移(沒有顯示數(shù)據(jù))。密碼子922序列變化,在探針下,密碼子912稀有突變?cè)跀U(kuò)增子之內(nèi),不能用于測(cè)試。
圖4:外顯子14和16內(nèi)的突變的基因分型。a:在一個(gè)反應(yīng)中的兩個(gè)野生型外顯子14主要實(shí)驗(yàn)探針數(shù)據(jù)生成的派生熔解曲線圖。WT14A探針數(shù)據(jù)的溫度范圍是65℃-76℃,WT14B探針數(shù)據(jù)的溫度范圍是76℃-85℃。一式兩份顯示三個(gè)野生型對(duì)照(黑色痕跡)、密碼子804(GTG→ATG)(深灰痕跡)(GTG→TTG)(淺灰痕跡)兩個(gè)雜合突變樣品。密碼子804(GTG→TTG)突變不可用。圖表中所用的顏色是一致的。顯示標(biāo)記的突變等位基因(MUT)和WT等位基因的派生熔解溫度范圍。b:用材料和方法描述的額外的標(biāo)準(zhǔn)化和指數(shù)背景移動(dòng),數(shù)據(jù)與a相同。c-e:和b一樣的分析圖。第二次實(shí)驗(yàn)中用MS14A探針集1中的三個(gè)探針檢測(cè)突變樣品:MS 804 ATG (c),MS 804 TTG(d)和MS 804 CTG(e)。和WT等位基因一樣標(biāo)記互補(bǔ)密碼子突變DNA序列,且遮蔽突變等位基因(遮蔽“密碼子DNA序列”MUT)。f:外顯子16密碼子918特定突變探針(MS918ACG)主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的派生熔解曲線圖。一式兩份顯示三個(gè)野生型對(duì)照(黑色痕跡)、密碼子918(ATG→ACG)(灰色痕跡)兩個(gè)雜合突變樣品。突變等位基因與WT等位基因一起標(biāo)記。
盲研究
在RET外顯子基因分型實(shí)驗(yàn)中,測(cè)試5個(gè)野生型樣品和29個(gè)可用的RET序列變化盲樣品組合(補(bǔ)充表6;)。在主要實(shí)驗(yàn)中把不同于19野生型外顯子的59個(gè)RET序列變化基因分型。另外,外顯子13多態(tài)樣品的純合與雜合樣品,以及外顯子16密碼子918(ATG→ACG)突變,在主要實(shí)驗(yàn)中基因分型。探針和擴(kuò)增子數(shù)據(jù)結(jié)果是一致的。不論第二次實(shí)驗(yàn)通過Tm標(biāo)線選擇或計(jì)算每個(gè)樣品的△Tm值,之后用△Tm數(shù)據(jù)表選擇特定突變集合,外顯子10和11的結(jié)果相同。對(duì)于每個(gè)突變,基因分型只需2-5個(gè)探針,且不需要測(cè)序。第二次實(shí)驗(yàn)基因分型主要實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的主要RET序列變化。雖然主要實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到外顯子11密碼子631序列變化樣品,第二次實(shí)驗(yàn)并沒有設(shè)計(jì)用于此為點(diǎn)基因分型的特定突變探針,且只有這些樣品需要測(cè)序進(jìn)行基因分型。
討論
雖然測(cè)序是RET基因分型的標(biāo)準(zhǔn),突變掃描是比較劃算的,因?yàn)闇y(cè)試的大部分外顯子是野生型的。檢測(cè)不定時(shí)發(fā)作骨髓甲狀腺癌病人的RET突變,然而實(shí)際上只有10-25%的病人有生殖細(xì)胞RET突變。此外,因?yàn)镸EN2是常染色體顯性紊亂,MEN2患者在一個(gè)外顯子有一個(gè)RET突變,其它外顯子是野生型(或有多態(tài))。MEN2病人的親屬一般測(cè)試RET突變且可能在一個(gè)外顯子有突變或所有測(cè)試的外顯子都是野生型。假設(shè)33%的測(cè)試MEN2突變的病人實(shí)際上在檢測(cè)的5個(gè)外顯子中有一個(gè)外顯子有一個(gè)RET生殖突變,則測(cè)試的外顯子的93%是野生型或不致病多態(tài)基因型。
擴(kuò)增子高分辨率熔解分析可以檢測(cè)100%的RET序列變化。雖然擴(kuò)增子高分辨率熔解分析可以區(qū)分獨(dú)特的雜合子,但是很多RET基因型不能區(qū)分出來,因?yàn)椴煌男蛄凶兓邢嗨频臄U(kuò)增熔解曲線。添加非標(biāo)記探針可以在相同的熔解數(shù)據(jù)上分析擴(kuò)增子及探針數(shù)據(jù)。但是,有一些RET突變?cè)谝吧头菢?biāo)記探針存在反應(yīng)的情況下仍不能區(qū)分。比如:RET突變 “TAC”可以在密碼子618或620中發(fā)現(xiàn),每個(gè)突變導(dǎo)致差不多的探針熔解,因?yàn)橐吧吞结樃采w兩個(gè)突變,且最近的堿基是相同的。
為了用最小數(shù)目的非標(biāo)記探針及反應(yīng)完成RET突變的基因分型,發(fā)明了一種連續(xù)的兩步法,包括主要實(shí)驗(yàn)和第二次實(shí)驗(yàn)。主要實(shí)驗(yàn)通過擴(kuò)增子熔解檢測(cè)引物間的突變,用非標(biāo)記探針法分析RET突變熱點(diǎn)。主要實(shí)驗(yàn)用到的大部分探針式野生型序列。外顯子特定突變探針是個(gè)例外,其與密碼子918普通 MEN2B突變互補(bǔ)(95%MEN2B情況)。另外,用遮蔽技術(shù)設(shè)計(jì)的主要外顯子13探針用于明顯的區(qū)分普通密碼子769(CTT→CTG)多態(tài)和密碼子768突變。在主要實(shí)驗(yàn)中,用7個(gè)PCR反應(yīng)和8個(gè)探針,講RET外顯子(93%)大多數(shù)基因分型為野生型。這個(gè)主要實(shí)驗(yàn)同時(shí)也基因分型外顯子16密碼子918(ATG→ACG)突變。
用已發(fā)布的每個(gè)MEN2綜合癥密碼子突變的頻率及每個(gè)MEN2綜合癥的平均發(fā)生率來評(píng)估主要實(shí)驗(yàn)探針檢測(cè)的RET突變的百分率:MEN2A,75%;FMTC,20%;MEN2B,5%。外顯子10、11、13、14和16的探針檢測(cè)已報(bào)道的MEN2突變的98%。外顯子MEN2A和FMTC突變主要在密碼子634,且MEN2A病人最普通的突變?cè)诿艽a子634(TGC→CGC),其頻率為50%。在探針分析區(qū)域之外有稀有突變(表1),這些突變只通過擴(kuò)增子熔解分析檢測(cè),之后進(jìn)行測(cè)序。第二次實(shí)驗(yàn)用于基因分型主要實(shí)驗(yàn)探針檢測(cè)的RET序列變化。PCR反應(yīng)的第二步需要由主要實(shí)驗(yàn)探針數(shù)據(jù)選擇的2至4個(gè)特定突變探針,基因分型每個(gè)樣品。外顯子10和11需要位置探針檢測(cè)密碼子的突變,因?yàn)橥怙@子10和11的特定突變探針在每個(gè)致病密碼子上有相同的突變核苷酸改變。只由擴(kuò)增熔解分析檢測(cè)到的稀有序列變化,或主要探針檢測(cè)到的序列變化沒有被第二次實(shí)驗(yàn)探針進(jìn)行基因分型的突變均需要測(cè)序,需要測(cè)序的RET外顯子少于0.2%。
一般來說,用特定突變探針產(chǎn)生1/3結(jié)果。首先,當(dāng)突變序列與特定突變探針互補(bǔ)時(shí),突變等位基因的熔解Tm要高于野生型(△Tm為-2℃至-5℃)。第二,當(dāng)突變?cè)谙嗤恢玫桥c特定突變探針序列不互補(bǔ)時(shí),突變等位基因被野生型等位基因相似的Tm值及穩(wěn)定性所遮蔽(野生型等位基因Tm±0.5℃)。在這種情況下,沒有互補(bǔ)的突變及野生型等位基因與探針在同一位置有一個(gè)錯(cuò)配,但是錯(cuò)配的精確的核苷酸形式是不一樣的。遮蔽等位基因Tm值與野生型等位基因Tm值的接近程度取決于錯(cuò)配序列,其它與探針錯(cuò)配的數(shù)目及互補(bǔ)核苷酸周邊的環(huán)境。例如:A::G錯(cuò)配突變等位基因比A::C錯(cuò)配野生型等位基因熔解溫度高2℃(表2b,TAC突變和MS618/620TCC探針)。不管突變密碼子序列改變?cè)赗ET密碼子618、620或609(611不能用于測(cè)試),結(jié)果都適用。第三,當(dāng)突變?cè)谔囟ㄍ蛔兲结樞蛄懈淖兊牟煌恢,突變等位基因和探針有另一個(gè)錯(cuò)配且熔解Tm值低于野生型等位基因(△Tm為0.5℃至5℃)。如果從第二次實(shí)驗(yàn)選擇的探針集內(nèi)的特定突變獲得結(jié)果,序列變化在探針下的突變位置未知,不能基因分型。在第二次實(shí)驗(yàn)中沒有進(jìn)行基因分型的樣品需要測(cè)序(比如:外顯子11密碼子631序列變化)。
用遮蔽技術(shù)設(shè)計(jì)了6個(gè)探針用來簡化復(fù)雜范圍的分析。遮蔽技術(shù)在選擇的序列變化的位置人工錯(cuò)配,使探針其它突變的分析變得簡單。主要實(shí)驗(yàn)的外顯子13遮蔽探針(遮蔽 1bp 769)和外顯子13的兩個(gè)特定突變探針在密碼子769(CTT→CTG)多態(tài)位置有一個(gè)核苷酸缺失,這可以清晰的檢測(cè)和基因分型密碼子768(GAG→GAC和GAT)的兩個(gè)突變。外顯子10和11的3條位置探針分別用三個(gè)核苷酸的缺失(密碼子)來遮蔽一個(gè)致病密碼子范圍。位置探針用來鑒定探針下突變密碼子的位置,減少了第二次實(shí)驗(yàn)中需要的特定突變探針的數(shù)據(jù)的1/2。
可能已知RET突與其它已知或未知突變是順或反的意思,比如說在外顯子14(密碼子804和806突變)或外顯子13(密碼子791突變與密碼子769多態(tài))。對(duì)于探針數(shù)據(jù),如果兩個(gè)核苷酸在同一等位基因上改變,預(yù)期其Tm值低于任一突變。如果核苷酸在相反的等位基因改變,這兩個(gè)等位基因的Tm值低于野生型,樣品似乎是純合突變。在這兩種情況下,樣品需要測(cè)序,因?yàn)槿魏我粋(gè)變化的等位基因不在預(yù)測(cè)的RET突變的△Tm范圍內(nèi)或在第二次實(shí)驗(yàn)中沒有識(shí)別基因型。如果第二個(gè)核苷酸改變不在探針下但是在擴(kuò)增子之內(nèi),可以從RET突變基因分型的探針數(shù)據(jù)看到一個(gè)獨(dú)特的擴(kuò)增子派生曲線形狀或低的Tm值便宜。這種情況很可能是外顯子13(例:密碼子791突變和密碼子769多態(tài))。當(dāng)用外顯子13擴(kuò)增數(shù)據(jù)分析外顯子13主要探針實(shí)驗(yàn)不能分析的稀有突變時(shí),需要考慮由探針數(shù)據(jù)決定的普通密碼子769(CTT→CTG)多態(tài)的存在。如果樣品是WT13探針數(shù)據(jù)確定的野生型序列,如果擴(kuò)增曲線從野生型對(duì)照偏移,應(yīng)該測(cè)序樣品檢測(cè)稀有突變。如果WT13和Mask 1 bp 769 探針數(shù)據(jù)顯示普通密碼子769(雜合或純合)多態(tài),如果擴(kuò)增曲線從769多態(tài)對(duì)照熔解曲線上偏移,需要測(cè)序樣品。雖然非常稀有,RET突變可以是純合的。如果這樣的話,兩個(gè)等位基因可以與合適的特定突變探針互補(bǔ)。
表1列出的是已報(bào)道的用RET基因分型實(shí)驗(yàn)分析的外顯子10、11、13、14和16的MEN2突變、多態(tài)和序列變化。外顯子15和8及最近報(bào)道的外顯子5的沒有包括的極其稀有的MEN2突變,可以通過測(cè)序這些外顯子進(jìn)行基因分型。表1列出的外顯子11密碼子631序列變化期望和測(cè)試的密碼子631(GAC→GAT)樣品有相同的結(jié)果:主要實(shí)驗(yàn)的缺失,第二次實(shí)驗(yàn)沒有基因分型的,需要測(cè)序基因型。病人和一般群體的兩個(gè)普通RET多態(tài)沒有分析,因?yàn)槠錄]有引起MEN2綜合癥:外顯子14p.S836S(3%至10%的等位基因頻率),外顯子11p.G691s(17%至28%等位基因頻率)。引物選擇排除外顯子11密碼子691多態(tài),反之外顯子14多態(tài)選擇探針時(shí)排除。在一個(gè)反應(yīng)中用兩個(gè)探針檢測(cè)所有的已知外顯子14密碼子836多態(tài)周圍的突變,沒有檢測(cè)多態(tài)性。密碼子836多態(tài)性的外顯子14擴(kuò)增熔解曲線與一個(gè)突變有相似的Tm值及派生熔解曲線,且不能區(qū)分。因此外顯子14擴(kuò)增數(shù)據(jù)不能分析,因?yàn)榭梢詸z測(cè)密碼子836多態(tài)但是不能和突變區(qū)分,產(chǎn)生了不必要的測(cè)序步驟。
在RET原癌基因內(nèi)的其它報(bào)道的序列變化,引起先天性巨結(jié)腸癥(HSCR)疾病而不是MEN2,也可能是新的突變。主要實(shí)驗(yàn)探針檢測(cè)的新的突變或HSCR突變不能用第二次實(shí)驗(yàn)中的MEN2特定突變探針進(jìn)行基因分型,需要測(cè)序。擴(kuò)增熔解數(shù)據(jù)檢測(cè)到的新的突變或HSCR突變需要測(cè)序進(jìn)行基因分型。這些事件非常不尋常,因?yàn)镸EN2和HSCR有不同的臨床表現(xiàn)。雖然如此,有報(bào)道外顯子10密碼子618(TGC→CGC)和620(TGC→CGC)的突變引起MEN2和HSCR。另外,外顯子10密碼子609(TGC→AGC和TGG)和密碼子611(TGC→TCC)與HSCR有聯(lián)系,而不是MEN2。隨著RET基因分型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展,在目的外顯子的任何序列都可以基因分型,且可以根據(jù)基因型確定合適的方法。
總的來說,RET基因分型實(shí)驗(yàn)有兩步PCR,主要實(shí)驗(yàn)和第二次實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)主要實(shí)驗(yàn)以便野生型外顯子基因分型,區(qū)分多態(tài)性(或從實(shí)驗(yàn)中去除),擴(kuò)增熔解數(shù)據(jù)可以檢測(cè)稀有突變,普通突變用非標(biāo)記探針法或擴(kuò)增熔解數(shù)據(jù)來檢測(cè),不需要測(cè)序。第二次實(shí)驗(yàn)用限制數(shù)目的特定突變探針基因分型RET突變。這兩步實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和基因分型盲實(shí)驗(yàn)中所有RET野生型、突變、多態(tài)和序列變化樣品,精確度100%,用時(shí)少于測(cè)序這5個(gè)外顯子的時(shí)間的1/2。 RET基因分型實(shí)驗(yàn)可用于其全部的位置或有嫌疑的RET突變,當(dāng)RET突變?cè)诩易逯惺且阎模ㄟ^單個(gè)外顯子,或用一個(gè)特定突變探針(位置探針,如果需要的話)進(jìn)行分型。