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血浆microRNA实时荧光定量PCR检测方法的建立

2024-08-15 来源:钮旅网
国际检验医学杂志2015年1月第36卷第1期Int J LabMed,January 2015,Vo1.36,No.1 ・ 57 ・ ・论 著・ 血浆microRNA实时荧光定量PCR检测方法的建立 李静,谭彩虹△ (湖北文理学院医学院附属谷城县人民医院检验科,湖北襄阳441700) 摘 要:目的 建立特异、稳定且可靠的血浆microRNA(miRNAs)实时荧光定量PCR技术。方法 收集1O例健康人血浆 标本,采用mirVanaTM PARIS kit试剂盒法提取血浆miRNAs,以miRNA特异的茎环引物引导逆转录,通过SYBRGreen实时荧 光定量聚合酶链反应(PCR)对外参照ce1一miR_39、eel—miR一238及血浆miR-342—3p进行检测。结果健康人血浆miR一342—3P及外 参cel—miR-39、cel-miR-238可以实现特异性扩增及定量。溶解曲线显示1O例健康人血浆标本中cel—miR-39、cel-miR一238和miR一 342—3p扩增产物分别在81.44、8I.62、82.71℃时出现单一峰,无引物二聚体峰和其他非特异峰出现。血浆miR-342—3p批内批间 重复性实验的标准差在0.I3~0.20、变异系数(CV)在0.42 ~0.66 ,显示该方法重复性较好。以cel—miR一39、cel—miR-238作 为外参照,同一血浆标本miR-342-3p的5次检测结果ACt的标准差为0.22、CV为1.68 ,说明cel—miR0—39、cel—miR一238可作为 血浆miRNAs实时荧光定量PCR检测的稳定外参。结论 实时荧光定量PCR技术可作为研究血浆miRNAs较好的技术平台。 关键词:实时荧光定量; 血浆microRNAs; 外参照 DOI:10.3969/j.issn.1673—4130.2015.01.024 文献标识码:A 文章编号:1673—4130(2015)0I-0057-03 Establishment of quantitative PCR assay technique for plasma miRNA Li Jing,Tan Caihong (Department of Clinical Laboratory,Affiliated Gucheng Country People s Hospital, Hubei University of Arts and Science,Xiangyang,Hubei 441700 China) Abstract:Objective To establish a specific,stable and reliable real-time fluorescence quantitative PCR for detecting plasma mi— croRNAs(miRNAs).Methods The plasma samples from 10 healthy individuals were collected,and miRNAs was extracted using mirVanaTM PARIS kit.Exogenous cel—miR-39 and cel—miR-238 and endogenous plasma miRNAs were reversely translated by spe— cific stem—loop primers and quantified by real time fluorescence quantitative PCR.Results cel-miR一39,cel-miR一238 and miR-342—3p were amplified and quantified specifically in RNA preparations isolated from plasma samples of healthy individuals.The amplifica— tion products of cel—miR一39,cel—miR-238 and miR一342—3p showed a single melting peak at 81.44,81.62 and 82.71℃,respectively, without primer dimer peak or non-specific peak in all 10 cases of healthy individual plasma samples.The standard deviation(SD)of intra-assay and extra-assay of miR-342—3p was 0.13—0.20,and the coefficient of variation(CV)was 0.42 一0.66 ,which sug— gesting that this detection method has a good repeatability.The levels of miR一342—3 p were detected in a same plasma sample,each experiment was repeated for 5 times,and normalized by cel—miR-39 and cel-miR-238.The SD and CV of ACt was 0.22,1.68 ,re— spectively,which indicating that cel—miR-39 and cel—miR一238 could be taken as the stable exogenous reference for the plasma miR— NAs detection by real-time fluorescence quantitative PCR.Conclusion Real—time fluorescence quantitative PCR could serve as a good platform for plasma microRNA research. Key words:real—time fluorescence quantitative;plasma microRNAs; exogenous reference MicroRNAs(miRNAs)是一类长约19~23个核苷酸的内 源性非编码单链RNA分子¨1]。过去一直认为miRNAs可能 被细胞外大量存在的RNA酶所降解,初期研究主要针对细胞 内miRNAs。2008年,中国学者张辰宇教授课题组以及美国 静脉血2 mL,以EDTA-K 抗凝,960 r/rain离心10 min,将上 清液移至1.5 mL free—RNase的Eppendorf管中,4℃16 000 r/min离心10 rain,进一步去除残留的血细胞,血浆置于一8O ℃保存。 Fred Hutchinson肿瘤研究中心几乎同时报道miRNAs可稳定 存在于血清/血浆中,并可作为肿瘤或其他疾病潜在的生物标 志物∞ ]。血清/血浆中miRNAs的丰度较细胞中低,常规的 Trizol法难以提取到较高浓度的RNA。血清/血浆中缺乏稳 1.2仪器与试剂 7500型荧光定量PCR仪(美国ABI公 司),梯度PCR仪(美国Bio—Rad公司),核酸/蛋白定量仪Bio— mate 3(美国Thermo公司),高速冷冻离心机(德国Eppendorf 公司),mirVanaTM PARIS kit血浆miRNA提取试剂盒(美国 Ambion公司),反转录试剂(美国Promega公司),qRT—PCR试 剂盒(日本TaKaRa公司),miRNAs引物(中国RiboBio公司)。 定的内参,这是血浆miRNAs定量的又一大挑战。本研究旨 在建立一种试剂盒提取RNA,以cel-miR-39和cel-miR-238为 外参照的血浆miRNAs定量检测方法,为研究疾病相关循环 miRNAs奠定技术平台。 1资料与方法 人工合成cel—miR-39、cel-miR-238标准品(中国RiboBio 公司)。 1.3血浆RNA的提取 200 L血浆加入变性溶液混匀,冰 采集1O例谷城县人民医院健康体检者空腹 浴5 min,分别加入1O L 25 fmol// ̄L的外参cel-miR-39和 1.1一般资料作者简介:李静,男,检验技师,主要从事自身免疫性疾病的研究。 通讯作者,E—mail:rainbow_tan89@126.com。 ・ 58 ・ 国际检验医学杂志2015年1月第36卷第1期Int J Lab Med,January 2015,Vo1.36,No.1 eel—miR-238(终浓度为0.61 fmol//,I ),加入400 I 氯仿混匀 表1 RNA样本编号 血浆RNA提取液纯度及浓度鉴定 OD26O/280比 浓度(ng/ ̄L) 55.2O 冰浴5 min,12 000 r/min低温离心10 min,吸取200“L上清 液放过滤柱,加入250 L 100 乙醇10 000 r/min,低温离心1 min。弃上清液,加入700“L washing solution1,10 000 r/min 79.60 低温离心1rain。弃上清液,加人500“L washing solution 2、3, 10 000 r/min低温离心1rain 重复1遍,弃上清液加入100 L 95℃预热的RNase—free water,10 000 r/min低温离心1 min,弃去过滤柱,RNA溶液置冰上备用。 1.4 RNA纯度及浓度测定 参照核酸/蛋白定量仪Biomate 3操作手册测定试剂盒抽提的RNA纯度和浓度,其中纯度以 OD260/280表示,浓度按OD260/280×40 ng/ptL计算。 1.5荧光定量RT—PCR血浆RNA逆转录体系为5o L,包 括RNase-free water 15 L,RNA溶液15 L,miRNA特异性 逆转录引物4 L,5×Buffer 10 I ,dNTP Mixture 4 L,M— MLV Reverse Transeriptase 1 L,RNase inhibitor 1 L,反应 参数:42 C 60 min,70℃10 min,一4℃,eDNA置一20。C备 用。PCR体系为20/,L,包括RNase-free water 5ⅡL,SYBR Green 9 t*I ,miRNA特异性前向引物2 L,miRNA后向通用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 引物2 gI ,cDNA 2 I ,循环参数设定:95℃20 s;95℃10 s; 6O℃34 s;95℃15 s;60℃30 s;95℃15 s,共4O个循环。以 不含RNA模板的RNase-free water作为阴性对照。每个样本 检测3个复孔,以线虫eel—miR-39、cel—miR-238为外参照,以 2 。计算miRNA的相对表达量,其中ACt—Ct NA一 (Ctcel-m[R_39+Ct l一 R 238)/2。 1.6 RT—qPCR重复性试验因miR 342—3p在血浆中的丰度 较高,故本实验选取miR一342—3p进行批内重复及批间重复性 验证。批内重复性:miirVanaTM PARI;iS kit试剂盒法提取两  l 份健康人血浆标本RNA,弘 经mi∞ 蛆 R-342—3p特异性茎环引物逆转 ∞ 订 录成eDNA后,RT—qPCR同批次进行5个平行孑L检测miR- 342-3p的表达水平,求miR一342—3p Ct值的平均值、标准差、变 异系数(CV)。批间重复性:mirVanaTM PARIS kit试剂盒法 提取两份健康人血浆标本RNA,经miR一342—3p特异性茎环引 物逆转录成eDNA后,RT—qPCR检测miR-342—3p的表达水 平,1周重复检测5次,求miR-342—3p Ct值的平均值、标准差、 C 。 1.7 cel-miR-39、cel-miR-238作为外参照的稳定性试验将 同一血浆标本分为5份,提取血浆RNA之前依次加入等量的 人工合成的外参照cet—miR-39、eel—ruiR一238标准品,,RT— qPCR检测eel-miR-39、eel—miR-238及miR-342—3p的水平,求 ACt的平均值、标准差、CV。 1.8统计学处理数据使用SPSS16.0统计软件进行统计分 析。样本ct值用 ±s表示,样本ct值的批内、批间检测的变 异程度由CV公式[CV=(s )100 ]进行评价。 2结 果 2.1 RNA提取液纯度及浓度鉴定 利用核酸/蛋白定量仪 Biomate 3测定试剂盒法提取的1o份健康人血浆RNA提取液 纯度及浓度,从表1可知,试剂盒抽提血浆RNA的纯度可达 1.3O~1.99,浓度可达52.。0~79.60 ng//,I ,表明试剂盒法可 以获得较高纯度和浓度的RNA溶液,尽管核酸的OD260/280 在1.8~2.0为理想比值,但是血浆RNA丰度低和种类少的 特点决定了血浆RNA抽提液的纯度和浓度不可能达到细胞 RNA抽提液的标准。后续试验也进一步证实了表1中的 RN『A足可以满足miRNAs荧光定量RCR的要求。 70.00 69.2O 52.00 59.60 60.8O 64.00 68.40 62.00 2.2血浆miRNAs RT—qPCR检测法溶解曲线分析 溶解曲 线显示所有标本中cel—miR-39、cel—miR一238和miR-342—3p的 产物溶解峰,扩增产物分别在81.44、81.62、82.71℃出现单一 峰,提示RT—qPCR法可以检测血浆中miRNAs的表达且具有 较高的特异度,见图1。 溶解撼艘( )a i軎孵i 《(-c)b 湃解翟瘦(-c)c a图:Tm=81.44℃,b图:Wm 81.62℃,c图:Tm一82.71℃ 图1 血浆miRNAs RT—qPCR检测法溶解曲线分析 2.3血浆miRNA荧光定量RT-PCR批内、批间重复性验证 取两份不同浓度RNA标本检测miR一342—3p的表达水平,进 行批内及批间重复性验证,求ct值的平均值、标准差、CV。从 表2可知,对于miR一342—3p浓度不同的核酸,ct值的标准差为 0.13~0.20,CV为0.42 ~0.66 ,CV<1 ,说明此方法具 有较好的批内及批问重复性。 2.4 eel—miR-39、eel—miR-238作为血浆miRNA外参的稳定性 验证将同一血浆标本分为5等份,依次加入等量的人工合成 的外参照cel—miR-39、eel—miR-238标准品,再分别提取血浆 RNA,RT—qPCR检测5组血浆中eel—miR一39、cel-miR-238及 miR一342—3p的水平,按公式ACt—Ct ㈣42 一(Ct l…R_39+ Ct 。 )/2计算出ACt值,求ACt值的平均值、标准差、CV, 结果见表2(见《国际检验医学杂志》网站主页“论文附件”)。 2.5 CV作为血浆miRNAs外参照的稳定性验证试验从表 3可知(见《国际检验医学杂志》网站主页“论文附件”),对于同 一标本不同RNA提取、逆转录及PCR过程,外参照eel—miR- 39和cel-miR一238的Ct值分别保持在21.41~22.68及 11.95~12.96。5组血浆中外参cel—miR一39和eel—mi 238 ct 值的标准差分别为o.27和o.21,cv分别为1.23 和1.68 , CV%2 ,miR-342—3p ACt的均值保持在12.71~13.95,标准差 为0.22,CV为1.68 ,CV%2 ,以上结果说明eel:miR-39、eel- miR-238可作为血浆miRNA RT-qPCR检测的稳定外参照。 3讨 论 miRNAs可通过胞外体、微囊泡、微粒等形式由细胞主动 国际检验医学杂志2015年1月第36卷第1期Int J Lab Med,January 2015,Vo1.36,No.1 ・ 59 ・ 分泌至血液、唾液、尿液、乳汁、精浆、胸腹水等体液中l_4。]。血 浆中的miRNAs既可作为疾病诊断的生物标志物,又可以胞 综上所述,本研究建立了用于循环miRNAs检测的基于 茎环引物的实时荧光定量PCR定量方法,该方法具有特异性 高、重复性好和稳定性强等优势,为循环miRNA研究提供了 较好的技术平台。 参考文献 [1] Bartel DP.MicroRNAs:genomics,biogenesis,mechanism,and 外体或微囊泡的形式被受体细胞所摄取,从而调控受体细胞的 功能 ]。但是,血浆中目标miRNAs分子的低丰度,以及缺 乏稳定的定量miRNAs的内参照使其难以建立适宜的检测 手段。 常用的miRNAs检测方法包括miRNA原位杂交、miRNA 芯片、下一代测序、Northern blot及实时荧光定量PCR。miR— NA原位杂交是一种半定量的方法,优点是可以在细胞或组织 的原位检测miRNAs中表达,但是对于低丰度的miRNA分子 容易产生信号噪音比。miRNA芯片和下一代测序的主要优点 是高通量,可以一次在同一样本中检测几百种miRNAs的表 function[J].Cell,2004,116(2):281—297. E2]Chen X,Ba Y,Ma L,et a1.Characterization of tnicroRNAs in set— um:a novel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases[J].Cell Res,2008,18(10):997—1006. I-3]Mitchell PS,Parkin RK,Kroh EM,et a1.Circulatiiig microRNAs as stable blood—based markers for cancer detection[J].Proc Natl Acad Sei USA,2008,105(30):1O513一l0518. 达,所需样本量少,常用于初筛试验,但是缺点是容易产生假阳 性,需要用其他方法进行验证。Northern blot常用来评价其他 检测方法的可靠性,但是通量低,且灵敏度和特异性都不高。 实时荧光定量PCR是用于miRNAs定量的最常用技术,目前 E4]Park NJ,Zhou H,Elashoff D,et a1.Salivary microRNA:discover— y,characterizati0n,and clinical utility for oral cancer detection[J]. Clin Cancer Res,2009,l5(17):5473—5477. 用于miRNAs荧光定量PCR的逆转录方法有两种,一种是 ploy A加尾法,另一种是茎环引物法。RNA的抽提效果以及 E53 Hanke M,Hoefig K,Merz H,et a1.A robust methodology to study urine microRNA as tumor marker:microRNA一126 and mi— 内参照的稳定性直接影响最终定量结果。血浆中目标miR— NAs丰度低的特点决定了常规Trizol核酸抽提法难以获得高 浓度的核酸,本研究使用专门用于血浆miRNAs抽提的试剂 盒,获得了较高浓度和纯度的核酸溶液。U6 snRNA作为细胞 miRNAs相对定量的内参照,据研究报道血浆中并不恒定表达 U6 snRNAn ,所以U6 snRNA不适宜作为循环miRNAs定 eroRNA-182 are related to urinary bladder cancer[J3.Urologic Oncol:Sem Orig Invest,2010,28(6):655—661. r6]Kosaka N,Izumi H,Sekine K,et a1.microRNA as a new immune— regulatory agent in breast milk[J].Silence,2010,1(1):7-9. [7]张娃洋,谢佳昀,梁宏伟,等.人体体液中细胞外microRNA的起 源、功能及潜在诊疗价值[J].生物化学与生物物理进展,2013,40 (7):603-616. 量的内参照。本研究利用商品化miRNAs试剂盒抽提健康人 血浆核酸分子,以cel—miR-39、cel—miR一238为外参照,建立了基 于茎环引物的实时荧光定量PCR检测技术,是一种可靠、稳定 的循环miRNAs定量方法。 本文研究结果表明,基于茎环引物的实时荧光定量PCR [8]梁宏伟,陈熹,曾科,等.一种细胞间通信的新的信号分子…Mi crovesicle运输的microRNA r-J].分子诊断与治疗杂志。2010,2 (6):417-423. [9]Gidl6f 0,van der Brug M,Ohman J,et a1.Platelets activated dur— ing myocardial infarction release functional miRNA,which can be 具有特异性高、重复性好和稳定性强等优势。在对健康人血标 本循环miR一342—3p的检测中,该方法的批内和批间CV分别 为0.66 和0.63 ,均小于5 ,重复性较好。此外,通过多 次检测同一标本中miR一342—3p、eel—miR一39及eel—miR一238的 taken up by endothelial cells and regulate ICAM1 expression[J]. Blood,2013,121(19):3908 3917. [10]Chen X,Liang Hw,Guan DP,et a1.A combination of Let一7d,Let一 7g and Let—‘7i serves as a stable reference for normalization of ser—- 表达发现,miR一342—3p ACt的均值保持在12.71~13.95之间, 标准差为0.22,CV为1.68 ,小于5 A,o说明cel—miR-39、cel— miR一238可作为血浆miRNA RT—qPCR检测的稳定外参照。 (上接第56页) um microRNAs[J].PLoS One,2013,8(11):79652. (收稿日期:2014—11-08) unstable angina[J].Lancet,1997,349(3):462—466. r13]Elliott M,Antman MD,Christine GS,et a1.Detection of unsuspected myocardial necrosis by rapid bedside assay disease[J].Lancet,1999,354(91):407—413. [9]徐继宾.血清同型半胱氨酸水平检测在冠心病诊断中的 应用价值[J].中国现代药物应用,2014,8(19):51—52. [10]Boushey CJ,Beresford S,Omenn GS,et a1.A quantitative assessment of plasma homoeysteine as arisk factor for vascular disease,probable benefits of increasing folic acid for cardiac troponin TEJ].Am Heart J,1997,133(32): 596. E14]盛博,李志民.冠心病超敏c反应蛋白、肌钙蛋白T与心 肌梗死面积的相关性研究[J].海南医学院学报,2010,16 (10):1298—1300. intakes[J].JAAM Med Assoc,1995,274(27):1049— 1O57. [15]Refsum H,Smith AD,Ueland PM,et al,Facts and recom— mendations about total homocysteine determinations:an [11]Stampfer MJ,Malinow MR.A prospective study of plas— mahomocysteine and risk of myocardial infarction in US expert opinion[J].Clin Chem,2004,50(1):3-32. (收稿日期:2014一10—18) physicians[J].JAMA,1992,268(7):877—881. [12]Frits H,Simon GP,Stephen DM,et a1.Production of C— reactive protein and risk of coronary events in stable and 

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