基于磁性纳米颗粒与引物延伸技术检测拷贝数变异（CNVs）方法的研究

Copy number variations (CNVs) associated with diseases have attracted more and more attention. 66741 CNVs, forming 12963 copy number variation regions (CNVRs), which covered 35.07% of the human genome have been found. CNVs became one of the most important genetic polymorphisms, and it is necessary to develop convenient and economic technology to analyze CNVs extensively and deeply. The preliminary experiments demonstrated that primer extension and magnetic nanoparticles could collect CNVs informations and chemiluminescence could detect these informations. Therefore, an assay for CNVs analysis via primer extension, magnetic separation and chemiluminescence detection have been established. With combining nanoscience, material science and genetics science, this study is of certain creativity and feasibility. Using conventional PCR system to do primer extension will reduce the cost of CNVs informations collection. Using chemiluminescence system will reduce the cost of CNVs detection. Especially, the introduction of magnetic nanoparticles will make the whole process quickly and easily, and resulted in that this assay will be expected to be automation and high-throughput. Moreover, the present study will provide innovative technology for CNVs analysis in clinic via optimization and verification.

近年来基因组CNVs在疾病中的作用备受关注。已发现人类基因组中有CNVs 66741个，可形成12963个CNVRs，覆盖率达35.07%，是目前任何一种遗传多态性都无法比拟的，因此建立便捷、经济的CNVs检测技术已十分必要。前期研究中，我们通过引物延伸反应提取待测模板的CNVs信息，制备适合的磁性纳米颗粒作为CNVs信息载体，结合化学发光检测技术，创新性地建立了"基于磁性纳米颗粒与引物延伸技术检测CNVs 的方法"，预实验成功提示本课题将纳米科学、材料科学与遗传学有机结合的研究思路有可行性。由于使用常规PCR反应体系的引物延伸反应可降低CNVs 信息提取的成本，使用化学发光检测技术可降低CNVs检测的成本，引入磁性纳米颗粒可使整个检测过程迅速、方便，有望实现通量化与自动化，因此本研究拟进一步优化其各步骤实验参数，并在一定数量人类基因组DNA样本中进行论证，将为临床CNVs检测提供新方法。

近年来基因组CNVs在疾病中的作用备受关注，建立便捷、经济的CNVs检测技术十分必要。本研究建立且优化了“基于磁性纳米颗粒与引物延伸技术检测CNVs 的方法”，并在一定数量人类基因组DNA样本中进行了验证，有望为临床CNVs检测提供新方法，研究结果如下。① 引物延伸实验方案的优化，通过电泳与化学发光检测证明延伸反应成功。② 采用溶剂热法合成Fe3O4磁性纳米颗粒，采用Stöber法合成Fe3O4@SiO2复合磁性纳米颗粒，以种子生长法和多步化学还原法制备Fe3O4@SiO2@Au三层核壳磁性纳米颗粒；摸索确定了颗粒的最佳羧基化修饰浓度、颗粒的最佳探针修饰浓度、颗粒的最佳用量、最佳杂交温度。③ 以化学发光技术进行定量检测，确立了化学发光数值与基因拷贝数之间的关系及以化学发光技术检测基因拷贝数的定量计算方法。④ 建立了基于磁性纳米颗粒与探针连接依赖扩增技术的CNVs检测体系，以化学发光技术检测扩增产物，通过模拟检测分析，进而进行临床应用验证，并与现有的MLPA技术进行了比较分析。在本项目资助下，已发表SCI研究论文6篇，累计影响因子>29，其中单篇最高影响因子8.022。获得国家发明专利授权3项。协助培养了博士、硕士研究生各一名，均已毕业。研究成果参与获得了教育部科学技术进步奖二等奖1项、南京市科学技术进步奖二等奖1项。因此，本研究为CNVs研究广泛而深入地开展、以及推广CNVs检测技术在疾病的临床诊断及研究方面提供有益尝试。