一种评估男性生育遗传风险和指导健康管理的基因检测方法技术

本发明专利技术提供了一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，包括：步骤1，确定基因检测的目标基因和位点；步骤2，制备特异性多重PCR引物或基因芯片；提取DNA数据，通过多重PCR扩增和基因芯片检测的结合或者多重PCR扩增和高通量测序法的结合对DNA数据进行检测；步骤3，对DNA数据进行生物信息分析，获取目标位点的基因型；步骤4，构建风险评估模型并计算，获得不同基因型、表型和疾病的风险评分，获得检测和评估报告，对患者遗传咨询和健康指导。排除了假基因等非特异性扩增，检测结果的特异性高；选取位点来源国际文献资料和本实验室实验结果，所有基因和位点经过严格验证，权威，有效降低了检测和评估成本，方便受检者就检。

【技术实现步骤摘要】
一种评估男性生育遗传风险和指导健康管理的基因检测方法
本专利技术涉及基因检测
，具体地说涉及一种评估男性生育遗传风险和指导健康管理的基因检测方法。
技术介绍
生育评估也称医学生育力评估，主要是对有意生育的育龄夫妇的病史、职业、饮食、居住环境、女性的排卵情况、输卵管功能及卵巢功能和男性精液情况等进行系统多项的评估。有临床研究表明，男性不育症发生率为10％左右。在不孕不育的夫妻中，单纯女方因素约为50％，单纯男方因素约为30％，男女共有约20％。所以说，怀孕这件事，男方起码要担起一半的责任。目前评估男性生育评估的内容包括睾丸体积、性激素指标、精液分析、物理检查和基因检测，其中的基因检测主要是染色体检测，检测项目有限且并不是所有医院都有基因检测的项目。有研究表明，促性腺激素、甲状腺功能、精子活力、糖尿病、输精管状态、雄激素和纤毛运动障碍等均会影响男性的生育力。超重和肥胖的男性不仅精液量少，而且正常精子数量也不多。肥胖者拥有较少精子的几率在60％以上，而其带有异常精子的几率也在40％以上。超重者与肥胖者的情况差不多。证实肥胖的确会影响到精子计数和精子质量。温度可能对精子生成造成负面影响。人的正常体温是37℃左右，而精子生成的最佳温度要比正常温度低2℃。肥胖男子脂肪较多，因而他们的体温比正常人更高。阴囊部位的温度高，会直接影响到睾丸的生精能力，造成精子生成减少。即使精子生成数量不受影响，但生成后的精子质量也会受到影响。肥胖会引发糖尿病或隐性糖尿病，此病也会对精子造成损害，并因此影响男性的生育力。甲状腺的主要功能是在高级神经与体液系统调节之下摄取碘化物制造甲状腺激素，经分泌进入体液，参与调节人体细胞组织的氧化过程。甲状腺发生疾病后，会引起人体组织的氧化作用加速或减退，引起一系列糖、脂肪、蛋白质、水和电解质中的钙、鳞及碘和维生素的代谢紊乱，造成人体各脏器功能的病变。由于也可以引发睾丸生精功能障碍、性欲减退、精子活力低、精液中精子数量少、乳房发育等男性生殖系统问题，直接影响男性的生育功能，甚至导致男性不育症的发生。拿甲状腺功能亢进症来说，T3和T4分泌过多，可引起人体组织的氧化作用加速，引起一系列糖蛋白质、脂肪、水、电介质中的钙、锌及碘和维生素的代谢紊乱，造成人体包括生殖系统在内的各脏器功能改变。在生殖系统方面可出现：性欲减退、阳痿、偶伴有男性乳房发育，引起PRL及雌激素的水平增高，男性生殖能力下降，部分病人可引起不育。再拿甲状腺功能减退来说，甲状腺功能减退就会引起全身很多脏器的功能下降或紊乱。由于代谢紊乱，病人就会出现畏寒、皮肤发亮、毛发稀疏、智力减退、少精症等症状。甲状腺功能亢进和减退等多种甲状腺疾病都会对男性生殖系统产生影响，导致男性精子数量和质量降低，从而导致不育的发生。精子活力低下常被认作是弱精症，是指精液参数中前向运动的精子小于50％或A级运动的精子小于25％的病症。据国内文献报道，因精子活力低下而导致的男性不育约占30％。弱精症最易致使不孕不育的发生。夫妻在日常生活中毫无症状，难以发现异常，往往因无法怀孕去医院就诊才能得知。有的精子活力低下患者可见勃起功能障碍、阳痿、性欲底下、小便不畅、畏寒肢冷、倦怠乏力、腰膝酸软、口苦咽干等。糖尿病的并发症严重可怕，如果是中壮年男性患有糖尿病还会影响性能力，甚至会导致不育。据调查显示，40岁以下男性糖尿病患者中，有25％～30％的人会发生不育。因为糖尿病患者会出现胰岛素缺乏的现象，这样会使睾丸内的垂体前叶细胞和间质细胞内的糖的利用发生异常，而且会导致促性腺激素和愈合成性腺激素受到一定的损伤，这时血中的相应激素水平就会降低。糖尿病会直接损害精子活力与质量，糖尿病患者有可能会出现睾丸小动脉疾病，还有可能会出现附属性腺血管病变，就会导致睾丸内产生精子的能力下降，而且还会损害相对应的腺体的分泌功能，会导致精液的数量和成分都发生很大的改变，最后就会直接影响到精液的精子，会引起不育症的出现。糖尿病也是很多男性患者出现勃起功能障碍的一个重要因素，当出现糖尿病的时候，有可能会导致血管硬化，还会波及到阴茎海绵体的血管，这样就会导致在勃起过程当中不能够有很好的冲水过程，就会出现勃起功能障碍。同时，糖尿病性的神经病变，也会导致男性的阴茎勃起反射变得很不敏感。而且在治疗糖尿病的时候会使用一些降糖药物，也是会影响男性的性功能的。因为糖尿病患者的病情和病因不同，所以对男性的性功能影响程度也会不同，最常见的射精障碍是会出现不射精和射精困难的现象。糖尿病也会导致全身血管系统的病变，也会引起阴茎勃起的动脉和静脉血管发生病变，所以有时候很难达到射精所需要的对阴茎的刺激强度，所以最后就会导致出现射精障碍。雄激素不敏感综合征是一种X连锁隐性遗传疾病，其中受影响的男性具有女性外生殖器，女性乳房发育，阴道闭锁，缺失子宫和女性附件，腹部或腹股沟睾丸。尽管男性是46，XY正常核型。部分雄激素不敏感(PAIS；312300)也被称为Reifenstein综合征，导致伴有男性乳房发育症的尿道下裂和小阴茎。雄激素不敏感综合征(AIS)是由染色体Xq12上的雄激素受体基因(AR；313700)突变引起的。先天性特发性低促性腺激素性腺功能减退症(IHH)是一种以18岁以下性成熟缺失或不完全为特征的疾病，同时伴有低水平的循环促性腺激素和睾酮，而下丘脑-垂体无其他异常。特发性低促性腺激素性性腺机能减退症是由促性腺激素释放激素释放，作用或两者的孤立缺陷引起。其他相关的非生殖性表型，如嗅觉丧失，腭裂和感音神经性听力丧失发生频率可变。在缺血的情况下，特发性低促性腺激素性性腺功能减退症被称为“卡尔曼综合征(KS)”，而在正常嗅觉的情况下，它被称为“正常性特发性低促性腺激素性性腺功能减退症(nIHH)”。原发性纤毛运动障碍(PCD)是一种罕见的常染色体隐性遗传疾病，由活动性纤毛的特定原发性结构和/或功能异常引起，至少有16个基因的致病突变已被确定。PCD的真实发病率可能比目前报道的高，因为诊断是具有挑战性而且经常被忽略。为了确认PCD，必须评估纤毛动力以及超微结构。早期充分的诊断和治疗理论上可以预防支气管扩张。在呼吸道上皮中，粘膜纤毛清除受损导致慢性和/或复发性上，下呼吸道感染。在高达76％的患者中，呼吸系统表现在新生儿时期开始。在胚胎发生过程中，活动纤毛的结节纤毛决定了器官的正确侧向化。这些纤毛的功能障碍导致大约50％的PCD患者出现随机偏侧化，并因此导致局部反转。精子的尾巴有一个类似于运动的纤毛的结构。因此，由不活动精子引起的男性不育常常是PCD特征的一部分。现有技术中还没有根据受检者唾液、口腔拭子、末梢血或外周血等的基因检测结果综合评估男性受检者生育遗传背景，并根据评估结果，从单基因遗传病的突变基因、糖脂代谢疾病(糖尿病、甲状腺疾病和肥胖等)易感基因、营养物质吸收代谢相关的单核苷酸多态性基因位点等方面，结合受检者临床表现，通过基于机器学习的人工智能算法对患者输出整体的生育遗传风险评估报告，以综合判断生育相关疾病的发病风险情况，进行全面精准的健康管理建议。
技术实现思路
为了克服现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1，确定基因检测的目标基因和位点；/n步骤2，制备特异性多重PCR引物或基因芯片；提取DNA数据，通过多重PCR扩增和基因芯片检测的结合或者多重PCR扩增和高通量测序法的结合对所述DNA数据进行检测；/n步骤3，对所述DNA数据进行生物信息分析，获取目标位点的基因型；/n步骤4，采用复合随机森林算法(Composite Random Forest Algorithm,CRFA)构建风险评估模型并进行计算，获得不同基因型、表型和疾病的风险评分，从而获得检测和评估报告，对患者进行遗传咨询和健康指导。/n

【技术特征摘要】
1.一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，确定基因检测的目标基因和位点；
步骤2，制备特异性多重PCR引物或基因芯片；提取DNA数据，通过多重PCR扩增和基因芯片检测的结合或者多重PCR扩增和高通量测序法的结合对所述DNA数据进行检测；
步骤3，对所述DNA数据进行生物信息分析，获取目标位点的基因型；
步骤4，采用复合随机森林算法(CompositeRandomForestAlgorithm,CRFA)构建风险评估模型并进行计算，获得不同基因型、表型和疾病的风险评分，从而获得检测和评估报告，对患者进行遗传咨询和健康指导。


2.根据权利要求1所述的一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于：所述步骤1采用复合随机森林算法风险评分算法，根据文献资料和高通量测序实验结果确定基因检测的目标基因和位点。


3.根据权利要求1所述的一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于：所述步骤2所述提取DNA的数据以及所述多重PCR扩增的步骤包括：
步骤21，进行样本DNA提取，所述样本为血液或唾液；
步骤22，采用NanoReady分光光度计进行所述样品的定量检测；
步骤23，进行引物的制备，包括引物稀释以及多重PCR引物的混合合管制备；
步骤24，进行多重PCR扩增；
步骤25，进行电泳检测，获得电泳图谱；
步骤26，对DNA扩增产物进行纯化；
步骤27，采用测序快速DNA建库试剂进行文库制备；
步骤28，实施高通量测序或特定的基因芯片检测；
步骤29，将基因分型结果进行“格式化”或取对数的预处理，引入多基因变异风险评分算法(PolygenicRiskScore)；
步骤210，将表型数据进行预处理和格式化，与基因型数据一起输入复合随机森林算法模型，经过对影响生育的因素进行风险评分，综合各项结果输出评分结果。


4.根据权利要求3所述的一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于：所述步骤21包括：
步骤211，采用柱式法对血液样本进行提取，采用手动单管操作的方式，包括：
步骤2111，向离心管中加入一定量的血液后加入ProteinaseK，混匀；
步骤2112，加入BufferGL，振荡至彻底混匀；
步骤2113，在一定温度下孵育一定时间，所述孵育过程中颠倒混匀数次；或者在相同的温度下进行金属浴，一定转速下孵育相同的时间；
步骤2114，加入一定量的无水乙醇，颠倒混匀数次从而在短暂离心的作用下，使管壁和壁盖上的液体集中到管底；
步骤2115，将所述步骤2114所得的溶液全部加入已装入收集管的吸附柱中，若一次不能加完溶液，分多次转入，一定转速下离心旋转1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2116，向所述吸附柱中加入一定量的BufferGW1，所述BufferGW1在使用前检查是否加入无水乙醇，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心旋转1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2117，向所述吸附柱中加入与所述BufferGW1数量相同的BufferGW2，在使用前检查是否加入无水乙醇，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2118，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心2分钟，将吸附柱置于一个新的离心管中，打开吸附柱的管盖，置于室温数分钟，以彻底晾干；
步骤2119，向所述吸附柱的中间部位悬空加入一定量的1×TEbuffer或去离子水，室温放置数分钟，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心1分钟，收集DNA溶液，在-20℃保存所述DNA溶液；
以及步骤212，采用柱式法对唾液样本进行提取，采用手动单管操作的方式，包括：
步骤2121，向离心管中加入唾液样本或唾液/保存液混合液，加入一定量的ProteinaseK，所述唾液/保存液混合液在提取前进行50℃水浴1小时或进行50℃空气温箱2小时；
步骤2122，加入一定量的BufferGL，涡旋震荡充分混匀，然后进行56℃水浴15-30分钟；
步骤2123，短暂离心以去除管盖内壁的水珠，加入一定量的无水乙醇，立即涡旋震荡充分混匀，然后进行短暂离心，对形成的溶胶状产物进行剧烈震荡或涡旋处理；
步骤2124，将步骤2123中所得溶液全部加入到已装入收集管的吸附柱中，一次或多次转入，在与所述步骤2115相同或高于其的所述转速下离心1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2125，向吸附柱中加入一定量的BufferGW1，使用前检查是否已加入无水乙醇，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2126，向吸附柱中加入一定量的BufferGW2，使用前检查是否已加入无水乙醇，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心1分钟，倒掉收集管中的废液，将吸附柱重新放回收集管中；
步骤2127，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心2分钟，将吸附柱置于一个新的离心管中，打开吸附柱的管盖至于室温数分钟，以彻底晾干；
步骤2128，向吸附柱的中间部位悬空加入一定量的1×TEbuffer或去离子水，室温放置数分钟，在与所述步骤2115相同的所述转速下离心1分钟，收集DNA溶液，在-20℃保存所述DNA溶液。


5.根据权利要求3所述的一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于所述步骤23包括：
步骤231，进行引物稀释，将221对引物稀释为一定容积；
步骤232，进行多重PCR引物合管，将221对引物分为A、B两组，其中A组111对引物，B组110对引物；A组为取一离心管，加入一定量的ddH2O，111对引物中分别取1μl加入该离心管中，得到2pM混合引物，命名为SYL-A；B组为取一离心管，加入一定量的ddH2O，110对引物中分别取1μl加入该离心管中，得到2pM混合引物，命名为SYL-B。


6.根据权利要求3所述的一种评估男性生育遗传风险和和指导健康管理的基因检测方法，其特征在于所述步骤24包括：
步骤241，将KAPAHiFiHotStartReadyMix、Prime(SYL-AorSYL-B)、Prime(SYL-AorSYL-B)、DNA模板和ddH2O，到0.2mlPCR管或八连排管中；
步骤242，进行如下PCR反应：
步骤2421，预变性：在温度95摄氏度下循环1次10分钟；
步骤2422，95摄氏度下进行30秒变性后，从60摄氏度降低到1摄氏度进行30秒退火，最后进行72摄氏度下的延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛，任懂平，张蓓，张河山，
申请(专利权)人：优生贝北京生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11