一种产前检测子代基因型的方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种产前检测子代基因型的方法及应用，所述方法包括以下步骤：(1)选取不少于30个基因位点，计算每个基因位点的最小等位基因频率；(2)对步骤(1)所述最小等位基因频率的集合进行聚类，分为四类，确定每个基因位点的聚类结果；(3)根据步骤(2)所述基因位点的聚类结果，得到亲代和子代在所述基因位点的基因型组合；(4)根据亲代在所述基因位点的基因型，得到子代在所述基因位点的基因型。本发明专利技术的方法将数学聚类思想运用于生物学领域，通过确定最小等位基因频率的聚类结果，实现了对妊娠期胎儿基因型的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种产前检测子代基因型的方法及应用
本专利技术属于生物
，涉及一种产前检测子代基因型的方法及应用。
技术介绍
耳聋是听觉系统和听觉传导通路中的听神经和各级中枢神经发生病变而引起的听功能障碍，可以造成不同程度的听力减退。先天性耳聋是最常见的出生缺陷之一，也是最常见的人类感觉系统疾病，发病率为0.1-0.3％。其中，60％的耳聋由遗传因素导致，另外40％与环境因素有关。遗传性耳聋分为综合型耳聋和非综合型耳聋，以耳聋为唯一症状的非综合型耳聋占所有遗传性耳聋的70％，且具有高度遗传异质性，综合型耳聋占30％。目前，已被报道的与非综合型耳聋相关的基因包括28个常染色体隐性基因、22个常染色体显性基因和1个X连锁基因，其中，常染色体隐性遗传占80％，显性遗传占15％，X连锁遗传占1-3％，线粒体遗传占1％以下，GJB2、SLC26A4、GJB3以及线粒体DNA(mtDNA)12SrRNA为我国主要非综合型耳聋基因。虽然新生儿耳聋基因检测技术已经成熟并推向市场，但是检测技术适用于出生的婴儿，是对结果的一种补救措施，仍然会给社会和新生聋儿家庭带来经济和精神负担。依赖羊水穿刺技术可以实现在胎儿期进行准确基因检测，但是羊水穿刺可能导致感染、流产或新生儿呼吸窘迫，存在一定的风险性。CN107190064A公开了检测22个位点耳聋基因多态性的SNaPshot试剂盒，有助于及早发现携带耳聋基因突变的患儿，然而该试剂盒仅适用于出生的婴儿，是对结果的一种补救措施，仍然会给社会和新生聋儿家庭带来经济和精神负担，不能实现产前预测。因此，提供一种安全性高、准确度高的无创产前检测子代基因型的方法，具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种产前检测子代基因型的方法及应用，所述方法是一种高通量、高覆盖率、高准确率、成本低、周期短的无创基因型产前检测方法，可用于耳聋基因基因型的产前检测，有利于实现遗传性耳聋的提前预防。为达此目的，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种产前检测子代基因型的方法，所述方法包括以下步骤：(1)选取不少于30个基因位点，计算每个基因位点的最小等位基因频率；(2)对步骤(1)所述最小等位基因频率的集合进行聚类，分为四类，确定每个基因位点的聚类结果；(3)根据步骤(2)所述基因位点的聚类结果，得到亲代和子代在所述基因位点的基因型组合；(4)根据亲代在所述基因位点的基因型，得到子代在所述基因位点的基因型。本专利技术中，假设子代循环DNA(cfDNA)在总的cfDNA中占比为α，亲代和子代的基因型组合与最小等位基因频率的关系如表1所示：表1由此可知，亲代和子代的基因型组合共有7种，包括四种最小等位基因频率，因此，可以通过最小等位基因频率确定亲代和子代的基因型组合，再由亲代的基因型，确定子代的基因型。本专利技术中，由于聚类方法都是数字运算中的常见方法，但其并没有运用在生物学中，而专利技术人将数学中的聚类方法运用于生物学领域，发现通过聚类能够辅助判断子代的基因型，通过确定最小等位基因频率的聚类结果，判断亲代和子代的基因型组合，以及子代的基因型。优选地，步骤(1)所述基因位点包括耳聋基因位点。优选地，所述耳聋基因位点包括rs121908362、rs750188782、rs111033220、rs111033204、rs80338939、rs111033313、rs201562855、rs111033305、rs80338943、rs200455203、rs111033318、rs192366176、rs74315319、rs267606619、rs267606617、rs146044344、rs17878444、rs28369942、rs2307959、rs2067235、rs2308292、rs1610937、rs1305056、rs2307652、rs1057516953、rs111033380、rs121908363、rs1611048、rs1611001、rs2308072、rs3081400、rs8190570、rs201771066、rs150042219、rs773528125、rs17238892、rs2308163、rs2307433、rs1610905、rs2307581、rs1305047、rs16438、rs8178524、rs16388、rs6481或rs16363中的任意一种或至少两种的组合。优选地，步骤(2)所述聚类采用高斯混合模型、层次聚类或K-means聚类中的任意一种或至少两种的组合，优选为采用高斯混合模型。本专利技术中，采用数学聚类方法对最小等位基因频率进行聚类，分为四类，从而确定每个基因位点亲代与子代的基因型组合。优选地，步骤(3)所述基因型组合包括亲代和子代均为纯合子、亲代为纯合子子代为杂合子、亲代为杂合子子代为纯合子或亲代和子代均为杂合子中的任意一种。本专利技术中，亲代和子代的基因型组合共有7种，包括亲代和子代均为纯合子(AAAA/aaaa)、亲代为纯合子子代为杂合子(AAAa/aaAa)、亲代为杂合子子代为纯合子(AaAA/Aaaa)和亲代和子代均为杂合子(AaAa)。优选地，在步骤(1)之前还包括：(1’)从孕妇体液中提取游离DNA；(2’)采用基因位点的引物组对提取的游离DNA进行PCR扩增，构建DNA文库；(3’)对所述DNA文库进行高通量测序，测序结果进行比对和分析后，得到基因位点的测序结果。优选地，步骤(1’)所述体液包括外周血、尿液或唾液中的任意一种或至少两种的组合，优选为外周血。优选地，步骤(1’)所述游离DNA的质量为10-50ng，例如可以是10ng、11ng、12ng、13ng、14ng、15ng、16ng、17ng、18ng、19ng、20ng、21ng、22ng、23ng、24ng、25ng、26ng、27ng、28ng、29ng、30ng、31ng、32ng、33ng、34ng、35ng、36ng、37ng、38ng、39ng、40ng、41ng、42ng、43ng、44ng、45ng、46ng、47ng、48ng、49ng或50ng，优选为15-20ng。优选地，步骤(2’)所述引物组如SEQIDNO.1-46所示。本专利技术中，基因位点的引物序列如表2所示：表2优选地，步骤(3’)所述高通量测序的平均测序深度为1000-3000×，优选为2000×。作为优选技术方案，本专利技术提供一种产前检测子代基因型的方法，所述方法包括以下步骤：(1)从孕妇体液中提取10-50g游离DNA，采用如SEQIDNO.1-46所示引物组进行PCR扩增，构建包含15个耳聋基因位点和31个辅助基因位点的DNA文库，高通量测序，平均测序深度为1000-3000×，对测序结果进行比对和分析，得到测序结果；(2)计算每个基因位点的最小等位基因频率；(3)对步骤(2)所述最小等位基因频率的集合采用高斯混合模型进行聚类，分为四类，确定每个基因位点的聚类结果；(4)根据步骤(3)所述基因位点的聚类结果，得到亲代和子代在所述基因位点的基因型组合；(5)根据亲代在所述基因位点的基因型，得到子代在所述基因位点的基因型。第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述方法在无创性产前检测遗传性耳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产前检测子代基因型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)选取不少于30个基因位点，计算每个基因位点的最小等位基因频率；(2)对步骤(1)所述最小等位基因频率的集合进行聚类，分为四类，确定每个基因位点的聚类结果；(3)根据步骤(2)所述基因位点的聚类结果，得到亲代和子代在所述基因位点的基因型组合；(4)根据亲代在所述基因位点的基因型，得到子代在所述基因位点的基因型。

【技术特征摘要】
1.一种产前检测子代基因型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)选取不少于30个基因位点，计算每个基因位点的最小等位基因频率；(2)对步骤(1)所述最小等位基因频率的集合进行聚类，分为四类，确定每个基因位点的聚类结果；(3)根据步骤(2)所述基因位点的聚类结果，得到亲代和子代在所述基因位点的基因型组合；(4)根据亲代在所述基因位点的基因型，得到子代在所述基因位点的基因型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述基因位点包括耳聋基因位点；优选地，所述耳聋基因位点包括rs121908362、rs750188782、rs111033220、rs111033204、rs80338939、rs111033313、rs201562855、rs111033305、rs80338943、rs200455203、rs111033318、rs192366176、rs74315319、rs267606619、rs267606617、rs146044344、rs17878444、rs28369942、rs2307959、rs2067235、rs2308292、rs1610937、rs1305056、rs2307652、rs1057516953、rs111033380、rs121908363、rs1611048、rs1611001、rs2308072、rs3081400、rs8190570、rs201771066、rs150042219、rs773528125、rs17238892、rs2308163、rs2307433、rs1610905、rs2307581、rs1305047、rs16438、rs8178524、rs16388、rs6481或rs16363中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述聚类采用高斯混合模型、层次聚类或K-means聚类中的任意一种或至少两种的组合，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，冯冬，申童，王玲，
申请(专利权)人：北京爱普益医学检验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11