预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的方法与DNA甲基化标志物技术

本发明专利技术提供预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的DNA甲基化标志物，包括下述一个或多个基因，其位点注释信息见表3。本发明专利技术还提供相应的检测方法。本发明专利技术通过对血细胞DNA甲基化水平与小腿肌维度的挖掘，发现通过检测血细胞DNA甲基化水平，能够实现对失重后人体小腿肌维度下降个体差异的预测，从而筛选更加耐受失重条件的个体，或者用于对人体小腿肌维度变化情况进行科学研究。本发明专利技术中提供了对失重后人体小腿肌维度下降风险有预测功能的DNA甲基化位点集合。

【技术实现步骤摘要】
预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的方法与DNA甲基化标志物
本专利技术属于生理学
，涉及失重环境条件一段时间后的生理变化，具体涉及预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的方法与DNA甲基化标志物。
技术介绍
失重性肌肉萎缩是失重环境条件下引起的人体肌肉退行性变化，是航天员在中长期失重条件环境下需面对的重要健康风险之一。随着载人航天探索的不断发展，航天员在轨时间更长，肌肉萎缩对人体健康及在轨作业能力的影响日益凸显。在空间失重条件下，人体运动时使用的肌肉群不同于地面重力环境条件。因在失重条件下站立姿势不受重力影响，以小腿肌肉、股四头肌和背部和颈部的肌肉为代表的反重力肌肉会逐渐萎缩，主要表现为腿的围径减小、肌肉质量降低、肌肉收缩强度下降等。NASA研究表明，持续5至11天的空间飞行环境可导致高达20％的肌肉质量损失。肌肉的损失意味着人体肌肉力量的潜在下降，这将对人体的在轨作业能力及活动能力产生不利影响，表现为大负荷工作时全身无力，肌肉疼痛等。为了减少空间肌肉萎缩的程度，航天员需要安排额外的时间通过力量锻炼，甚至通过辅助药物的方式进行防护。以历次国际空间站飞行任务为例，航天员需每天安排0.5至2小时进行体育锻炼，以减少失重环境对肌肉萎缩的影响。另外，长期空间飞行后导致的肌肉萎缩也对航天员返回地面后的重力再适应恢复带来挑战。小腿肌维度是可以直观反映人体小腿肌萎缩程度的指标之一。因其测量方法的简易性普遍应用于失重性肌萎缩程度的研究中。小腿肌维度下降意味着小腿肌肉质量的丢失及肌萎缩。鉴于此，在经受同样的失重/模拟失重条件影响后，以小腿肌维度下降人体肌肉萎缩程度的差异可以反映人体对失重条件导致肌萎缩的个体差异。面向载人航天任务，如能在执行任务前对乘员或受试者在模拟失重条件下的小腿肌维度下降风险进行预测，在飞行任务前期识别出失重肌萎缩高风险乘员，对优化乘员选拔、为乘员提供早期健康防护干预以及对小腿肌维度下降风险进行研究，都具有重要应用价值。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术采用-6度头低位卧床人体实验模型，筛选并鉴定了能预测失重后人体小腿肌维度下降风险的表观遗传学指标集合。本专利技术提供预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的DNA甲基化标志物，包括下述一个或多个基因，其位点注释信息见表3。在表中通过基因符号(第11列)和至少一个染色体位点(第8、9、10列)来识别这些基因的优选甲基化核苷酸位置。这些基因由探针id(列1)进一步识别，其在这些基因中，特别是在它们的调控元件中识别CpG位点(在染色体位点)。本文中的遗传参考文献通常参考基因组humanhg38。在表中，探针id是指在阵列平台上表示的序列，每一个都用于询问特定的CpG位点，染色体(chr)、开始位点(start)和结束位点(end)可以唯一地识别每个探针的第一个nt位置。本专利技术提供预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的方法，所述方法不以疾病的诊断和治疗为目的，包括下述步骤：确定受试者样品中小腿肌维度风险基因位点的DNA甲基化水平，并将该基因位点的甲基化水平与对照样品进行比较，从而预测受试者在失重条件小腿肌维度下降风险；其中所述小腿肌维度风险基因选自权利要求1中的一个或多个基因；所述对照样品选自失重条件下小腿肌维度下降幅度＜7.8％的样品；所述确定DNA甲基化水平的方法可以通过本领域已知的任何方法确定，所述方法包括全基因组甲基化筛选分析、芯片平台的甲基化图谱分析、甲基化特异性PCR分析、飞行质谱检测(Sequenome)、亚硫酸盐处理后的基因组测序分析、联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析、甲基化特异性内切酶酶切和定量聚合酶链反应联合分析、甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析或焦磷酸测序法检测分析方法。本专利技术提供权利要求1中所述基因的甲基化检测试剂在制备预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险诊断产品中的应用，所述诊断产品包含检测权利要求1中一种或多种基因的甲基化检测试剂，所述试剂通过检测受试者样品中权利要求1中所述基因的甲基化水平，来判断受试者在失重条件下小腿肌维度是否具有下降风险；作为优选方案，所述试剂是基于全基因组甲基化筛选分析、芯片平台的甲基化图谱分析、甲基化特异性PCR分析、飞行质谱检测(sequenome)、亚硫酸盐处理后的基因组测序分析、联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析、甲基化特异性内切酶酶切和定量聚合酶链反应联合分析、甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析或焦磷酸测序法检测分析所需的试剂。作为又一优选方案，所述基因的甲基化水平是在标记基因的开放阅读框架的上游区域，特别是启动子区域确定的；或在下述中的一种：(a)由权利要求1中所示染色体位点所定义的核酸；(b)包含核酸a的CpG位点；(c)与上述核酸a相距距离不超过1000个核苷酸内的核酸(a)。作为又一优选方案，所述试剂包括特异性扩增包含甲基化位点在内的权利要求1中所述基因的引物；作为优选，所述诊断产品是试剂盒、芯片或测序平台。本专利技术提供一组核酸引物和/或杂交探针，其对权利要求1中所述一个或多个基因的潜在甲基化区域是特异性的；作为优选方案，所述引物和/或杂交探针是特定于扩增标记基因开放阅读框架的甲基化上游区域，特别是启动子区域；或甲基化的下述中的一种：(a)由权利要求1中所示染色体位点所定义的核酸；(b)包含核酸a的CpG位点；(c)与上述核酸a相距距离不超过1000个核苷酸内的核酸(a)。引物和/或探针用于靶向表3中选择的一个或多个基因的DNA分子中的一个潜在甲基化区域。本专利技术提供一种试剂盒，所述试剂盒包括权利要求6所述的一组核酸引物或杂交探针，还包括甲基化特异性限制性酶和/或用于亚硫酸氢盐核苷酸脱胺的试剂。本专利技术提供一种预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的诊断产品，所述诊断产品包括能够检测权利要求1中所述基因甲基化水平的试剂；作为优选方案，所述检测权利要求1中所述基因甲基化水平的试剂包括用于全基因组甲基化筛选分析的试剂、用于基于芯片的甲基化图谱分析的试剂、用于甲基化特异性PCR分析的试剂、用于飞行质谱检测(sequenome)的试剂、用于亚硫酸盐处理后的基因组测序分析的试剂、用于联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析的试剂、用于甲基化特异性内切酶酶切和定量聚合酶链反应联合分析的试剂、用于甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析的试剂或用于焦磷酸测序法检测分析的试剂。作为又一优选方案，所述试剂包括特异性扩增包含甲基化位点在内的权利要求1中所述的基因片段的引物；作为又一优选方案，所述诊断产品是试剂盒、芯片或测序平台。本专利技术提供预测失重肌萎缩小腿肌维度下降超过8％的方法，所述方法不以疾病的诊断和治疗为目的，步骤如下：(1)测定DNA甲基化位点的DNA甲基化水平；(2)进行逻辑回归二分类模型构建，并代入下述公式：其中，X＝截距系数+DNA甲基化位点的DNA甲基化水平×自变量系数，Y为小腿肌维度下降风险得分；如Y＜0.5，则判定为小腿肌维度下降超过8％。本专利技术通过对血细胞DNA甲基化水平与小腿肌维度的挖掘，发现通过检测血细胞DNA甲基化水平，能够实现对失重后人体小腿肌维度下降个体差异的预测，从而筛选更加耐受失重条件的个体，或者用于对人体小腿肌维度变化情况进行科学研究。本专利技术中提供了对失重后人体小腿肌维度下降风险有预测功能的DNA甲基化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的DNA甲基化标志物，包括下述一个或多个基因，其位点注释信息如下：

【技术特征摘要】
1.预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的DNA甲基化标志物，包括下述一个或多个基因，其位点注释信息如下：2.预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险的方法，所述方法不以疾病的诊断和治疗为目的，其特征在于：包括下述步骤：确定受试者样品中小腿肌维度风险基因位点的DNA甲基化水平，并将该基因位点的甲基化水平与对照样品进行比较，从而预测受试者在失重条件小腿肌维度下降风险；其中所述小腿肌维度风险基因选自权利要求1中的一个或多个基因；所述对照样品选自失重条件下小腿肌维度下降幅度＜7.8％的样品；作为优选，所述确定DNA甲基化水平的方法包括全基因组甲基化筛选分析、芯片平台的甲基化图谱分析、甲基化特异性PCR分析、飞行质谱检测(Sequenome)、亚硫酸盐处理后的基因组测序分析、联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析、甲基化特异性内切酶酶切和定量聚合酶链反应联合分析、甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析或焦磷酸测序法检测分析方法。3.权利要求1中所述基因的甲基化检测试剂在制备预测失重肌萎缩小腿肌维度下降风险诊断产品中的应用，其特征在于：所述诊断产品包含检测权利要求1中一种或多种基因的甲基化检测试剂，所述试剂通过检测受试者样品中权利要求1中所述基因的甲基化水平，来判断受试者在失重条件下小腿肌维度是否具有下降风险；作为优选，所述试剂是基于全基因组甲基化筛选分析、芯片平台的甲基化图谱分析、甲基化特异性PCR分析、飞行质谱检测(sequenome)、亚硫酸盐处理后的基因组测序分析、联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析、甲基化特异性内切酶酶切和定量聚合酶链反应联合分析、甲基化敏感性高分辨率熔解曲线分析或焦磷酸测序法检测分析所需的试剂。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述基因的甲基化水平是在标记基因的开放阅读框架的上游区域，特别是启动子区域确定的；或在下述中的一种：(a)由权利要求1中所示染色体位点所定义的核酸；(b)包含核酸a的CpG位点；(c)与上述核酸a相距距离不超过1000个核苷酸内的核酸(a)。5.根据权利要求3或4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁峰吉，熊江辉，陈晓萍，李莹辉，刘红菊，卢亮，元艳宏，曲丽娜，陈善广，
申请(专利权)人：中国航天员科研训练中心，
类型：发明
国别省市：北京,11