Ⅰ期临床试验是药物有效性和安全性评价的重要环节,采集自受试者的生物样本是后续检测分析的基础,因生物样本是有限而宝贵的样本资源,所以对生物样本进行有效管理是临床试验质量控制的重要环节[1-2]。然而在生物样本采集的过程中,难免出现标识信息不清楚或者标签脱落的情况,时常因无法识别生物样本的个体来源而将其销毁处理,这不仅造成了资源的浪费,而且试验数据的缺失在一定程度上导致了临床试验结果的偏倚[3-5]。我院开展的一项Ⅰ期临床试验中,研究护师在采集10号和22号受试者血液样本时(10号受试者为女性,22号受试者为男性),因采血管负压出现问题而紧急更换了两支空白标签的备用采血管,导致血液样本送到实验室后,实验室工作人员无法判定这两个样本来自哪个个体。研究报道Y染色体短串联重复序列(Y-chromosomal short tandem repeat,Y-STR)是位于男性Y染色体上的人类多态性短串联重复序列(short tandem repeats,STR)位点,一般情况下,只有男性个体才有Y染色体,因此,Y-STR具有男性遗传、男性特异性的特点,Y-STR可作为性别鉴定的依据,在标准常染色体DNA谱分析不能提供信息的情况下常被法医用于DNA分析[6],如在调查性侵案件的司法取证和父系谱系分化中非常有用[7]。但是,至今国内外未有将Y-STR检测运用于Ⅰ期临床试验的研究报导。为了保证临床试验数据的完整性,本文首次创新性地将Y-STR检测方法运用于Ⅰ期临床试验中,以探讨该方法在Ⅰ期临床试验生物样本来源识别中的应用。
资料和方法样本来源 某生物等效性实验空腹试验部分第一周期第13个采血点因标签标识不清而无法辨别的10号和22号受试者全血样本(6 mL EDTA抗凝采血管)2管,实验时分别编号为:A和B。已知男性全血样本1管,作为阳性对照,编号为P。已知女性全血样本1管,作为阴性对照,编号为N。
仪器与试剂 血基因组DNA小量试剂盒和D15000 Marker(美国Axygen公司),Trans2K Plus DNA Marker(北京全式金生物技术有限公司),琼脂糖和6×加样缓冲液(美国Genview公司),2×PCR buffer Mix、Ex Taq HS和ddH2O(日本TaKaRa公司),电泳仪(美国Bio-Rad公司),低温离心机(美国Thermo Fisher Scientific公司),PCR扩增仪(德国Eppendorf公司),紫外凝胶成像仪(北京天根生化科技有限公司)。引物合成由美国Invitrogen公司完成。
DNA抽提 将P、N、A和B 4支采血管放于低温离心机中,4 ℃、1 200×g离心10 min,分别分离血浆和血细胞沉淀,留作备用,离心操作在采血后2 h内完成。按照血基因组DNA小量试剂盒说明书分别提取200 μL血浆和200 μL血细胞沉淀中的DNA。
基因座选择和引物设计 根据Y-STR基因座DYS460[8]的序列特征,设定所选目标基因座的片段大小,用Primer 5.0软件分别设计正反引物序列(表 1)。DYS513[9]和DYS570[10]的引物序列来源于参考文献(表 1)。
PCR扩增基因片段 将引物稀释成浓度10 mol/L,每对正反引物各取10 μL混合,形成PCR引物混合液。DNA模板分别吸取A和B的血浆和血细胞样本中提取的DNA。制备25 μL的PCR反应液为:12.5 μL 2×PCR buffer Mix、2 μL Ex Taq HS、6 μL ddH2O、2 μL PCR引物混合液和2.5 μL DNA模板,将PCR反应液放于PCR扩增仪中扩增(反应条件见表 2)。
Step | Reaction temperature | Reaction time | Cycles |
1 | 95 ℃ | 5 min | 1 |
2 | 94 ℃ | 30 s | Step 2 to 4: 20 cycles |
3 | 65 ℃-55 ℃(-0.5 ℃/cycle) | 1 min | |
4 | 72 ℃ | 1 min | |
5 | 94 ℃ | 30 s | Step 5 to 7: 15 cycles |
6 | 55 ℃ | 1 min | |
7 | 72 ℃ | 1 min | |
8 | 60 ℃ | 60 min | 1 |
9 | 4 ℃ | ∞ | 1 |
DNA检测 各取5 μL DNA模板,加入1 μL 6×加样缓冲液混匀。制备1%琼脂糖凝胶,将混合液加入凝胶孔中,D15000 Marker作为参照,于120 V电压下电泳15 min。电泳结束后,于紫外凝胶成像仪中拍照观察。
PCR产物检测 各取5 μL PCR产物模板,加入1 μL 6×加样缓冲液混匀。制备2%琼脂糖凝胶,将混合液加入凝胶孔中,Trans2K Plus DNA Marker作为参照,于120 V电压下电泳20 min。电泳结束后,于紫外凝胶成像仪中拍照观察。
结果P、N、A和B的血细胞中均抽提到DNA P和N样本的血细胞DNA、A和B样本的血浆和血细胞DNA分别用1%琼脂糖凝胶电泳分离,结果如图 1所示。A和B血浆DNA样本均无主条带,而P、N、A和B血细胞样本有清晰的DNA主条带,表明A和B的血浆中DNA含量可能非常少而无法用琼脂糖凝胶电泳分离出,而P、N、A和B的血细胞中均成功抽提到了DNA。
A样本的血细胞DNA均扩增出3个Y-STR基因座 P和N样本的血细胞DNA、A和B样本的血浆和血细胞DNA均分别用3个Y-STR基因座(DYS460、DYS513和DYS570)的引物进行扩增,产物用2%琼脂糖凝胶电泳分离。结果如图 2所示,作为阴性对照的N样本血细胞DNA以及B样本的血细胞DNA和血浆DNA都无法扩增出Y-STR基因座条带,而作为阳性对照的P样本血细胞DNA以及A的血细胞DNA样本中均扩增出3个Y-STR基因座,且产物条带大小与理论值(表 1)相符,说明A样本为20号男性受试者的样本,B样本为10号女性受试者的样本。因A样本的血浆几乎不含Y染色体DNA,因此也无法扩增出产物。
讨论Ⅰ期临床试验常涉及密集采血,血液采集数量多、时间短、要求高,涉及环节也比较多,加上操作人员的熟练程度、受试者的静脉条件、采血管压力等原因,会出现临床样本标识不清、标签脱落等情况,导致无法辨别样本来自哪个个体。
自2015年7月原国家食品药品监督管理总局发布《关于开展药物临床试验数据自查核查工作的公告(2015年第117号)》以后,药物临床试验数据完整性问题越来越受到重视,临床试验质量的控制措施进一步被细化[11-12]。因此,建立鉴定混淆生物样本的应急管理措施,能够为后续生物样本的检测和数据的完整性提供样本基础,从而保障临床试验的质量。
本文以血细胞DNA为模板,选取Y染色体的3个基因座(DYS460、DYS513和DYS570),成功鉴别出2个不同性别受试者的血液样本。针对不同性别受试者的血液样本混淆的情况,此方法可以作为生物样本质量控制中的一种应急措施,建议将其纳入生物样本质量控制的标准操作程序中。然而,本文探讨的案例限于两位异性受试者样本的鉴别,至于多位男性受试者的样本的鉴别方法,因Y-STR的基因多样性和单倍型多样性[13-14],以及Y-STR基因座存在突变的可能[15-16],建议可以利用个人前后采血点的样本进行Y-STR的检测和比对分析,但是其中涉及的相关伦理问题还需要进一步研究决定。为了尽可能避免样本标识数据缺失的情况,除了在样本采集前对物品进行充分准备外,也应对研究护师加强培训,如可以配备一名机动护师在旁边,帮助采血护师及时补上样本标识信息。此外,本文提倡的应急措施还需进一步建立统一的操作标准,有待在后续研究中进行完善。
作者贡献声明 曾丽艳 论文构思,实验执行,数据采集,统计分析,论文撰写和修订。王倩 数据分析、论文撰写和修订。柯晶 文献调研和整理。董华娟 论文修订。孟现民 研究指导,论文修订。
利益冲突声明 所有作者均声明不存在利益冲突。
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