一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用，其中肠道微生物微单胞菌属（Parvimonas spp.）为标志物1），BMP3基因甲基化为标志物2），人类DNA含量为标志物3）。本发明专利技术还提供了根据所述的标志物作为检测目标在制备检测试剂或试剂盒中的应用和在评估结直肠癌风险中的应用及对应的结直肠癌风险评估模型。本发明专利技术的标志物具有作为结直肠癌标志物的潜能，根据其评估患者结直肠癌的方法和模型灵敏度高，特异性好，具有非侵入性辅助诊断结直肠癌的作用，具有良好的应用前景和现实意义。具有良好的应用前景和现实意义。具有良好的应用前景和现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用


[0001]本专利技术涉及生物技术
，具体为一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用。

技术介绍

[0002]结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）也称大肠癌，是结肠癌和直肠癌的统称。我国的结直肠癌发病率和死亡率均保持上升趋势，2018中国癌症统计报告显示，我国结直肠癌发病率和死亡率在全部恶性肿瘤中分别位居第3位和第5位，新发病例37.6万，死亡病例19.1万，多数病例在确诊时已属于中晚期。结直肠癌病发病是一个多因素多步骤的过程，这一过程是一个机体内因与环境、饮食、生活习惯等外因交互作用的过程。流行病学研究结果显示，社会发展状况、生活方式和膳食结构都与结直肠癌的发生密切相关。研究表明，高脂、高蛋白、低纤维素饮食可能增加结直肠癌发生的风险，这样的饮食结构会减缓肠道蠕动，延长食物滞留时间，增加了致癌物与肠道接触的机会。油炸熏烤食品中可能含有作用于结直肠的致癌成分，而腌制食品同样与结直肠癌的发生相关。在对职业体力活动的分析中发现，长期或经常处于座位的职业类别患结直肠癌的风险是体力活动较大职业的1.4倍。
[0003]根据结直肠癌侵犯程度、肿瘤周围的淋巴结转移情况等通常分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期。临床资料表明，0、Ⅰ期结直肠患者术后5年生存率达到90%以上，Ⅱ期为68.4%，Ⅲ期为39.7%，Ⅳ期仅为10.2%，其中误诊漏诊情况十分严重。文献资料统计结直肠癌的误诊率高达60
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70%，约64%
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85%的患者经历6个月以上才能获得正确诊断，以致一部分患者失去了最佳治愈时机。另外，96%的结直肠癌是由腺瘤性息肉发展而来，大约需要10
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15年才会发展成为肿瘤，因此早期发现并切除息肉，可显著降低癌变风险。
[0004]主流的结直肠癌筛查技术包括粪便检查、内镜检查和影像学检查。粪便检查中愈创木脂粪便隐血试验（gFOBT）检测费用较低，是结直肠癌无创筛查的传统方法，但是对人血红蛋白为非特异性检验，干扰因素较多，可能因为饮食、药物等原因造成假阳性；免疫化学法粪便潜血试验（FIT）是通过检测粪便中的珠蛋白使检测结果标准化，特异性和灵敏度高于gFOBT，但易受样本环境的影响；粪便DNA检测是一项新的无创筛查方法，避免了非特异性干扰因素，美国食品与药品监督管理局（FDA）已批准了一项通过粪便DNA检测筛查及直肠癌的技术，与FIT相比，粪便DNA检测的特异性和灵敏度都有显著提高，联合粪便DNA检测技术与FIT能够更准确的检测结直肠肿瘤，但是基于粪便DNA检测的结直肠癌费用较高。内镜检查同时使用结肠镜检，准确率高，但是镜检是一种侵入性检查，操作过程复杂，并存在出血、穿孔、引起并发症等风险，患者接受程度较低。结直肠癌的影像学检查包括结肠气钡双重造影、结肠CT成像等，虽然影像学检查方法安全无创，但是对于一些扁平的腺瘤和早期结直肠癌也难以发现。
[0005]肠道微生物作为人体免疫系统的一部分，是人体炎症反应和免疫应答的重要参与者，可一定程度反应个体健康状况，在结直肠癌患者中，肠道微生物菌群通常会发生紊乱，具体表现为有益菌减少和有害菌增加，其中具核梭杆菌已被证明参与了致癌的过程。结直
肠癌发生的过程中，肠道上皮细胞的剥落显著增多，表现为粪便中人类DNA含量的上升。此外，结直肠癌的早期发生与结直肠癌相关基因启动子区域的甲基化存在很大关系，骨形态发生蛋白基因（BMP3）的甲基化水平与肿瘤的发生、发展、转移密切相关，可作为结直肠癌早期发生的生物学特征。
[0006]随着精准健康领域的发展，临床上需要一种能够兼具准确性、非侵入性且高性价比的结直肠癌早筛方法。同时肠道中的微生物、人类DNA含量和BMP3基因的甲基化具有巨大的作为分子标志物的潜能，可作为无创结直肠癌检测分子标志物。因此，提出一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用。

技术实现思路

[0007]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术的目的在于提供一种与结直肠癌相关的生物标志物及其应用，通过检测粪便中微单胞菌属（Parvimonas spp.）水平、BMP3基因启动子的甲基化水平和人类DNA含量（HDC），辅助诊断结直肠癌；检测方法为从粪便样本中分离提取DNA，使用TaqMan探针法进行定片qPCR测定，通过计算三种标志物的Ct值与内参基因Ct值的差值，判断样本中标志物的甲基化水平或DNA含量，进一步评估样本个体发生结直肠癌的风险。这样的无创检测方式，准确性和性价比均优于传统检测方法，可用于结直肠癌的辅助诊断。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种与结直肠癌相关的生物标志物，所述标志物包括以下3种：标志物1）微单胞菌属（Parvimonas spp.）；标志物2）BMP3基因甲基化；标志物3）人类DNA含量。
[0009]其中，标志物1）微单胞菌属（Parvimonas spp.）检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.1所示，反向引物序列如SEQ ID NO.2所示，探针序列如SEQ ID NO.3所示。
[0010]其中，标志物2）BMP3基因甲基化检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.4所示，反向引物序列如SEQ ID NO.5所示，探针序列如SEQ ID NO.6所示。
[0011]其中，标志物3）人类DNA含量检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.7所示，反向引物序列如SEQ ID NO.8所示，探针序列如SEQ ID NO.9所示。
[0012]微单胞菌属（Parvimonas spp.）是微单胞菌属中多种未知菌种的总称，本专利技术中，通过对结直肠癌患者和健康个体的粪便样本中进行菌群丰度差异分析比较，确定了标志物1）微单胞菌属（Parvimonas spp.）在两组人群中具有显著差异，并且有作为结直肠癌标志物的潜能。
[0013]本专利技术中提供的标志物2）BMP3基因甲基化序列为BMP3基因启动子上第1660位至2039位长度为380bp的核苷酸序列，该段序列上具有16个已知的甲基化位点，用作BMP3基因的甲基化检测灵敏度高。本专利技术提供的BMP3基因甲基化的上下游引物和探针能够有效扩增出上述序列，并检测荧光信号。
[0014]本专利技术中提供的标志物3）人类DNA含量，是指在结直肠癌变的过程中，肠道上皮细
胞的脱落物显著增多，具体表现为人类DNA含量的上升，因此也可反应人体肠道健康状况，有作为结直肠癌标志物的潜能。
[0015]本专利技术提供的标志物灵敏度高，特异性好，三个标志物的配合有助于辅助诊断或评估结直肠癌的患病风险，可用于肠癌的早期筛查，具有良好的应用前景和现实意义。
[0016]进一步，所述标志物的含量或水平是基于对其基因序列片段的计算所提供的。
[0017]进一步，所述标志物的含量或水平信息用于训练结直肠癌风险评估模型，并评估结直肠癌风险。
[0018]第二方面，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.机器学习模型随机森林在制备评估结直肠癌风险产品中的应用，其特征在于，所述机器学习模型随机森林的输入变量为结直肠癌生物标志物的丰度；所述结直肠癌生物标志物包括以下3种：标志物1）微单胞菌属（Parvimonas spp.）；标志物2）BMP3基因甲基化；标志物3）人类DNA含量；其中，标志物1）微单胞菌属（Parvimonas spp.）检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.1所示，反向引物序列如SEQ ID NO.2所示，探针序列如SEQ ID NO.3所示；其中，标志物2）BMP3基因甲基化检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.4所示，反向引物序列如SEQ ID NO.5所示，探针序列如SEQ ID NO.6所示；其中，标志物3）人类DNA含量检测试剂的探针引物组合为：正向引物序列如SEQ ID NO.7所示，反向引物序列如SEQ ID NO.8所示，探针序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗奇斌，申玉林，任毅，廖胜光，
申请(专利权)人：天津奇云诺德生物医学有限公司，
类型：发明
国别省市：