一种单细胞基因组拷贝数变异的检测方法及试剂盒技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，特别涉及组合物、试剂盒及其用途。本申请包含整套单细胞基因组拷贝数变异检测的解决方案，包括单细胞扩增、文库构建、高通量测序和信息分析，将基于转座酶的文库构建应用于单细胞测序，使用单管一步建库的操作过程，降低了操作的繁琐程度，避免了污染。此外，本发明专利技术还根据CNV最低检出分辨率的要求提供了最优窗口长度，利用游程检验统计了CNV区域与正常区域测序数据相对覆盖度的分布差异，在最后结果中输出每个候选CNV的显著性P值，有效提高检测准确性。

Detection method and kit for single cell genomic copy number variation

The invention relates to the field of biotechnology, in particular to compositions, reagent kits and their uses. This application includes a complete set of single cell genome copy number variation detection solutions, including single cell amplification, library construction, high throughput sequencing and information analysis, the construction of transposase-based libraries for single cell sequencing, the use of a single-tube one-step library operation process, reducing the complexity of the operation and avoiding contamination Dyed. In addition, the method also provides the optimal window length according to the requirement of the lowest detection resolution of CNV. The distribution difference of relative coverage between CNV region and normal region is statistically analyzed by run-length test. The P value of each candidate CNV is output in the final result, which can effectively improve the detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞基因组拷贝数变异的检测方法及试剂盒
本专利技术涉及生物
，特别涉及一种单细胞基因组拷贝数变异的快速检测方法及试剂盒。
技术介绍
单细胞全基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术。其原理是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增，获得高覆盖率的完整的基因组后进行高通量测序，可用于检测单细胞基因组拷贝数变异(包含染色体非整倍体和染色体微扩增微缺失)，揭示细胞群中个体差异和细胞进化关系。对于单细胞全基因组测序来说，单细胞扩增产物的文库构建流程涉及到DNA片段化、末端补平、腺苷化、接头连接、PCR扩增，每个反应步骤后均需磁珠纯化。随着文库构建技术发展，一些快速建库方法可将末端补平和腺苷化一步完成，此步骤反应完成后可不进行磁珠纯化，在一定程度上简化了建库流程，但整个文库构建仍需3-4步才能完成，存在多次转管和纯化，易导致核酸损失和导致均一性较低，染色体微扩增微缺失(CNV)检出准确性降低。基于转座酶的文库构建方法越来越多的应用于高通量测序中，与传统建库方法相比，基于转座酶的文库构建方法可实现片段化、末端补平和接头连接一步反应，反应后进行一步PCR扩增即可完成文库构建，整个流程中需两步纯化。该方法较传统建库方法反应步骤有所降低，但片段化步骤后仍需进行纯化，无法实现单管一步反应。此外，现有的商品化Tn5酶只能针对某一固定数值的核酸量进行酶切(如illuminaNextera试剂盒只能针对50ng，1ng～5ng分别采用不同规格的试剂盒进行建库)。对单细胞进行CNV检测的数据分析流程主要步骤是将测序数据比对到参考基因组上，然后将基因组划分成连续的窗口，对每个窗口比对上的reads数进行标准化，最后筛选出比对上的reads数连续偏高或偏低的窗口作为候选CNV。现有技术对于窗口长度和CNV的选取常导致假阳性结果。现有技术对于窗口长度的选择通常是针对特定的研究目的，测序数据量不同，检出CNV分辨率要求不同，需要的最优窗口长度也不一样，同样的数据使用窗口过大可能导致假阴性结果，窗口过小可能导致假阳性结果。同时在检测CNV过程中，由于基因组存在一些结构特殊区域(重复区域，低比对区域等)，容易检出假阳性结果，对这些检出的候选CNV进行显著性评估显得尤为重要。因此，提供一种操作简便、成本较低、特异性强、敏感性高的单细胞基因组CNV检测方法具有重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了组合物、试剂盒及其用途。本专利技术不需要借助正常样本即可对每个窗口比对上的reads数进行标准化，使每个窗口的reads数分布更均一，不仅可以节约成本还能简化分析过程。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了Tn5蛋白复合物，包括Tn5蛋白和oligo，所述oligo包括OligoA、Oligo5X和Oligo7X中的一种或两者以上的混合物；其中，OligoA的核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；Oligo5X的核苷酸序列如SEQIDNo.2所示；Oligo7X的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示。Oligo5X的核苷酸序列由核心序列和barcode序列组成，其中barcode序列位于Oligo5X核苷酸序列的第22位到第29位；Oligo7X的核苷酸序列由核心序列和barcode序列组成，其中barcode序列位于Oligo7X核苷酸序列的第28位到第35位。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述Oligo5X或所述Oligo7X的核苷酸序列中的N为A、T、C、G碱基中的任意一种，设计符合如下原则：(1)碱基个数为6-8个；(2)不可三个或三个以上连续碱基；(3)其组成不可与人类基因组序列同源。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述Oligo5X或所述Oligo7X的核苷酸序列中的N如SEQIDNo.4～23所示。本专利技术还提供了所述的Tn5蛋白复合物的制备方法，取OligoA、Oligo5X和Oligo7X混合后经90-98℃温浴3-6min后21～25℃放置1-3h。在本专利技术的一些具体实施方案中，取OligoA、Oligo5X和Oligo7X混合后经94℃温浴5min后21～25℃放置1h。本专利技术还提供了一种组合物，包括片段化buffer、本专利技术所述的或按照本专利技术所述制备方法制得的Tn5蛋白复合物、扩增buffer、通用引物、扩增酶中的一种或两者以上的混合物。在本专利技术的一些具体实施方案中，组合物包括如下组分：在本专利技术的一些具体实施方案中，所述片段化buffer的组成为：50mMTAPS-NaOH(pH8.5，25℃)，25mMMgCl2，50％v/vDMF；Tn5蛋白复合物由Tn5蛋白和oligo组成，Tn5蛋白购自诺唯赞公司，oligo序列如SEQIDNo.1～3所示；扩增buffer和扩增酶购自KAPABiosystems公司，分别为FidelityBuffer(含dNTPs)和KAPAHiFiDNApolymerase。本专利技术还提供了上述组合物在单细胞基因组文库构建或单细胞基因组测序中的应用。本专利技术还提供了一种试剂盒，包括上述的组合物。本专利技术还提供了上述的试剂盒在单细胞基因组文库构建或单细胞基因组测序中的应用。本专利技术还提供了上述的组合物或上述的试剂盒的使用方法，取单细胞扩增产物预处理后与所述组合物按照质量为(1～100):24混合，扩增；所述扩增的程序为：55℃，10min；72℃，3min；94～98℃，30s；94～98℃，15s；60～62℃，30s；72℃，3min，13～18cycles；72℃，5min；16℃，保温。在本专利技术的一些具体实施方案中，扩增程序为：55℃，10min；72℃，3min；98℃，30s；98℃，15s；60℃，30s；72℃，3min，13～18cycles；72℃，5min；16℃，保温。在本专利技术的一些具体实施方案中，所述预处理具体为：1.1单细胞挑取使用口吸管或流式细胞仪挑取单个羊水细胞。1.2单细胞扩增1.2.1细胞裂解1.2.1.1根据反应的数量，混合CellLysisBuffer和CellLysisEnzyme，用于准备细胞裂解混合液。细胞裂解混合液体积CellLysisBuffer2.5μLCellLysisEnzyme0.05μL总体积2.55μL1.2.1.2将单细胞收集在含有2.5μL细胞裂解混合液的PCR管中。1.2.1.3在预热的PCR仪中孵育样本，条件如下：1.2.1.4程序结束后，短暂离心收集反应液。1.2.2预扩增1.2.2.1混和Pre-AmpBuffer和Pre-AmpEnzymeMix，用于准备预扩增混合液。1.2.2.2将15μL预扩增混合液加入在装有2.5μL的细胞裂解样品的管壁上(此时反应总体积为17.5μL)。1.2.2.3在PCR仪中孵育，反应条件如下：1.2.2.4程序结束后，短暂离心10s收集反应液。1.2.3指数式扩增1.2.3.1混合AmplificationBuffer和AmpEnzymeMix，准备扩增混合液。扩增混合液体积AmplificationBuffer15μLAmpEnzymeMix0.4μL总体积15.4μL1.2.3.2将15μL扩增混合液加在装有17.5μL的预扩增混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Tn5蛋白复合物，其特征在于，包括Tn5蛋白和oligo，所述oligo包括OligoA、Oligo5X和Oligo7X中的一种或两者以上的混合物；其中，OligoA的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；Oligo5X的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示；Oligo7X的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。

【技术特征摘要】
1.Tn5蛋白复合物，其特征在于，包括Tn5蛋白和oligo，所述oligo包括OligoA、Oligo5X和Oligo7X中的一种或两者以上的混合物；其中，OligoA的核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；Oligo5X的核苷酸序列如SEQIDNo.2所示；Oligo7X的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示。2.根据权利要求1所述的Tn5蛋白复合物，其特征在于，所述Oligo5X的核苷酸序列由核心序列和barcode序列组成，其中barcode序列位于Oligo5X核苷酸序列的第22位到第29位；所述Oligo7X的核苷酸序列由核心序列和barcode序列组成，其中barcode序列位于Oligo7X核苷酸序列的第28位到第35位。3.根据权利要求1或2所述的Tn5蛋白复合物的制备方法，其特征在于，取OligoA、Oligo5X和Oligo7X混合后经90～98℃温浴3～6min后21～25℃放置1～3h。4.根据权利要求3所述的Tn5蛋白复合物的制备方法，其特征在于，取OligoA、Oligo5X和Oligo7X混合后经94℃温浴5min后21～25℃放置1h。5.组合物，其特征在于，包括片段化buffer、如权利要求1或2所述或如权利要求3或4所述制备方法制得的Tn5蛋白复合物、扩增buffer、通用引物、扩增酶中的一种或两者以上的混合物。6.根据权利要求5所述的组合物，其特征在于，包括如下组分：7.根据权利要求5或6所述的组合物，其特征在于，包括如下组分：50mMTAPS-NaOH(pH8.5，25℃)，25mMMgCl2，50％v/vDMF。8.根据权利要求5至7任一项所述的组合物在单细胞基因组文库构建或单细胞基因组测序中的应用。9.一种试剂盒，包括如权利要求5至7任一项所述的组合物。10.根据权利要求9所述的试剂盒在单细胞基因组文库构建或单细胞基因组测序中的应用。11.如权利要求5至7任一项所述的组合物或如权利要求9所述的试剂盒的使用方法，其特征在于，以ng/μL计，取单细胞扩增产物预处理后与所述组合物按照质量体积比为(1～100):24混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭弘妍，田婕，邓莉莉，邢婉丽，程京，张怡然，
申请(专利权)人：博奥生物集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11