一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统和方法。该系统，包括：二代测序模块，用于DNA样本的二代测序；高精度HLA比对模块，用于通过高精度高稳定性的比对方法将二代测序数据比对至HLA参考序列上；HLA分型模块，用于利用距离矩阵方法对比对至HLA参考序列上的数据进行HLA分型；高精度HLA比对模块分别与二代测序模块和HLA分型模块信号连接。本发明专利技术解决了HLA分型准确度和稳定性低的问题。通过优选高精度高稳定性的方法，本发明专利技术能够在保持准确度的前提下，大幅提升HLA分型的稳定性，从而提升下游免疫治疗疗法的有效性与安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统和方法


[0001]本专利技术涉及生物医药领域，具体涉及一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统和方法。

技术介绍

[0002]免疫治疗是近年来兴起的一种新型肿瘤治疗手段。相对于手术切除、传统放化疗、靶向治疗等方法，免疫治疗效果更为显著、副作用较小，且患者获益时间更长。经典的免疫治疗方案使用注射免疫检查点抑制剂达到激活患者免疫细胞的目的，但激活的免疫细胞往往不能特异性攻击肿瘤细胞，反而可能攻击正常细胞，导致免疫治疗仅适用于肿瘤与正常组织差异较大的患者，极大限制了免疫治疗的适用范围、安全性和疗效。在此基础上发展出肿瘤新生抗原疫苗、肿瘤新生抗原体外T细胞激活培养等方法，使激活的免疫细胞对肿瘤细胞的特异性更高，从而提升免疫治疗的泛用性与安全性。
[0003]肿瘤新生抗原疫苗和肿瘤新生抗原体外T细胞激活培养等方法的基础是准确的人类白细胞抗原(HLA)分型。只有对患者的HLA等位基因(allele)进行准确的分型，才能获得后续准确的肿瘤新生抗原。但人类可能拥有的HLA allele数以万计，且各个allele之间序列相似度极高，因此对HLA分型存在一定困难。
[0004]目前公开的HLA分型软件使用了各类不同的比对方法，但均是非主流软件(比如NovoAlign、RazorS3等)，这些软件更新迭代慢，且稳定性较差。而主流比对软件bowtie2和bwa虽然稳定性高，泛用性广，但由于各HLA allele相似性极高，比对效果不佳。

技术实现思路

[0005]为了在保持准确性的同时获得较高的稳定性，本专利技术结合主流软件的比对特性，修改了比对方法，从而将主流比对软件应用于HLA分型中。本专利技术公开了一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统，包括：
[0006]二代测序模块，用于DNA样本的二代测序；
[0007]高精度HLA比对模块，用于通过高精度高稳定性的比对方法将二代测序数据比对至HLA参考序列上；
[0008]HLA分型模块，用于利用距离矩阵方法对比对至HLA参考序列上的数据进行HLA分型；
[0009]高精度HLA比对模块分别与二代测序模块和HLA分型模块信号连接。
[0010]进一步地，信号连接包括电信号连接和数字信号连接中的一种或者两种。
[0011]具体地，二代测序模块，用于DNA样本使用全外显子或者定制panel捕获后进行二代测序；
[0012]进一步地，高精度高稳定性的比对方法指，利用IMGT数据库中记录的所有HLA分型的序列，作为HLA参考序列，再使用主流比对软件bowtie2或bwa进行序列比对。
[0013]进一步地，距离矩阵方法为使用Polysolver、OptiType或Athlates软件的距离矩
阵方法。
[0014]本专利技术还公开了一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型方法，包括如下步骤：
[0015]步骤1、对DNA样本使用全外显子或定制panel捕获后进行二代测序；
[0016]步骤2、利用高精度高稳定性的比对方法，将二代测序数据比对至HLA参考序列上；
[0017]步骤3、利用距离矩阵方法对比对至HLA参考序列上的数据进行HLA分型。
[0018]进一步地，DNA样本来自外周血、实体组织中的一种或多种。
[0019]进一步地，高精度高稳定性的比对方法指，利用IMGT数据库中记录的所有HLA分型的序列，作为HLA参考序列，再使用主流比对软件bowtie2或bwa进行序列比对。
[0020]进一步地，距离矩阵方法为使用Polysolver、OptiType或Athlates软件的距离矩阵方法。
[0021]进一步地，二代测序为使用Illumina测序平台进行的二代测序。
[0022]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，包括程序，程序能够被处理器执行以实现如上所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型方法。
[0023]本专利技术还公开了一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型装置，包括：
[0024]存储器，用于存储程序；
[0025]处理器，用于通过执行存储器存储的程序以实现如上所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型方法。
[0026]本专利技术公开了一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统和方法，解决了HLA分型准确度和稳定性低的问题。通过优选高精度高稳定性的方法，本专利技术能够在保持准确度的前提下，大幅提升HLA分型的稳定性，从而提升下游免疫治疗疗法的有效性与安全性。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术解决了HLA分型准确度和稳定性不可兼得的问题。结合主流软件的比对特性，修改了比对方法，替换了OptiType原来使用的比对软件RazorS3，将主流比对软件bwa应用于HLA分型中，bwa是一个更加广泛使用的比对算法，其比对性能广受业界认可，在保持准确性的同时获得了较高的稳定性。替换过程中遇到的问题及处理方法在于：对于比对软件bwa，当1条read比对到两个区域时，只会随机比对至其中一个位置上，这种比对的随机性在做HLA分型时是不能接受的。所以OptiType默认比对软件是RazorS3，同类软件还会使用NovoAlign。这2个比对软件(RazorS3和NovoAlign)会在两个区域上同时贴上reads，不存在随机贴到其中一个位置的问题。因此，不能直接用bwa替换RazorS3或NovoAlign。
[0028]为了解决这个困难，专利技术人把比对用的参考基因组进行拆分，用所有的HLA allele重新做了参考基因组，然后按HLA
‑
A，HLA
‑
B，HLA
‑
C三个基因各自的组用bwa进行比对，也就是这里比对要做三次，这样bwa就能把同一条reads贴到多个不同区域。
[0029]本专利技术的关键点是利用高精度高稳定性的比对方法，将二代测序数据比对至参考基因组上。
[0030]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0031]图1是本专利技术所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统的结构示意图。
[0032]图2是实施例1中测序数据量(G，图A所示)与测序质量(碱基质量达到Q30的比例，图B所示)。
具体实施方式
[0033]为了使专利技术实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本专利技术。但本专利技术不仅限于以下实施的案例。
[0034]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统，其特征在于，包括：二代测序模块，用于DNA样本的二代测序；高精度HLA比对模块，用于通过高精度高稳定性的比对方法将二代测序数据比对至HLA参考序列上；HLA分型模块，用于利用距离矩阵方法对比对至HLA参考序列上的数据进行HLA分型；所述高精度HLA比对模块分别与所述二代测序模块和所述HLA分型模块信号连接。2.如权利要求1所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统，其特征在于，具体地，所述二代测序模块，用于DNA样本使用全外显子或者定制panel捕获后进行二代测序。3.如权利要求1所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统，其特征在于，所述高精度高稳定性的比对方法指，利用IMGT数据库中记录的所有HLA分型的序列，作为HLA参考序列，再使用主流比对软件bowtie2或bwa进行序列比对。4.如权利要求1所述的基于二代测序的人类白细胞抗原分型系统，其特征在于，所述距离矩阵方法为使用Polysolver、OptiType或Athlates软件的距离矩阵方法。5.一种基于二代测序的人类白细胞抗原分型方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对DNA样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李傲，蔡丽婷，王佳伟，
申请(专利权)人：上海序祯达生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：