一种鉴定核酸样本的亲本倾向性的方法或装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于核酸样本的亲本倾向性检测的方法或装置，尤其是用于在包含仅微量子代DNA的样本中检测亲本倾向性的方法或装置。本发明专利技术也涉及所述方法或装置通过检测样本的亲本倾向性从而用于鉴定样本的亲源污染、或用于识别样本中子代DNA的倍性异常的用途。识别样本中子代DNA的倍性异常的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种鉴定核酸样本的亲本倾向性的方法或装置


[0001]本专利技术涉及用于核酸样本的亲本倾向性检测的方法或装置，尤其是用于在包含仅微量子代DNA的样本中检测亲本倾向性的方法或装置。本专利技术也涉及所述方法或装置通过检测样本的亲本倾向性从而用于鉴定样本的亲源污染、或用于识别样本中子代DNA的倍性异常的用途。

技术介绍

[0002]胚胎植入前遗传学检测(Preimplantation Genetic Test,PGT)是指在体外受精一胚胎移植过程中，对具有高遗传风险患者的胚胎进行植入前遗传学分析，选择遗传物质正常的胚胎植入母体宫腔，从而获得健康子代的方法。目前PGT的临床应用主要通过胚胎活检获取细胞来进行遗传学检测。然而越来越多的研究表明，该有创的细胞活检过程会对胚胎发育潜能及之后的个体发育产生不良影响。近年来多项研究发现胚胎培养液中含有胚胎来源的游离DNA(cfDNA)片段，使无创进行胚胎植入前遗传学检测成为可能。胚胎培养液中的cfDNA在PGT
‑
A(染色体非整倍体检测)、PGT
‑
M(单基因遗传病)以及PGT
‑
SR(染色体结构异常)上的成功应用更表明了该方法在胚胎植入前的遗传学检测上良好的应用前景。然而，无论是有创胚胎活检方式，还是无创胚胎培养液检测方式，在进行遗传学检测时都容易受到父源(精子)和母源(卵丘细胞)的干扰。
[0003]临床上选择体外受精的方式通常为IVF(In Vitro Fertilization)和ICSI(Intracytoplasmic Sperm Injection，卵胞浆内单精子注射方法)两种。第一代试管婴儿(IVF)使用大量精子与卵子共培养来完成体外受精。对每个卵子而言，只有一个精子能够有效受精，使卵子成为受精卵，其它多余的无效精子会粘附在受精卵表面，它们死亡后释放入体外培养液中。因此，对于IVF胚胎行细胞活检进行遗传学检测时，结果往往会受到父源精子的影响。ICSI为借助显微操作系统将单一精子注射入卵子内使其受精，其可以避免精子的父源性DNA干扰，但卵子表面的颗粒细胞又带来了母源DNA的干扰。虽然目前有一些方法通过清洗卵子或受精卵表面来降低胚胎活检细胞或培养液样本的亲本干扰(专利号：HK1229368A1)，但有时并不能完全清洗干净，有潜在污染风险，从而可能带来PGT结果的假阴性。因此,在应用胚胎活检细胞或培养液样本进行遗传分析前，有必要鉴定其是否有亲本污染。
[0004]在PGT检测中，全基因组三倍体或者单亲二倍体胚胎也较常见，特别是一些有葡萄胎家族史患者的胚胎。已经提出了采用特异性PCR或甲基化PCR分析等方法来确定胚胎倍性变异的亲本来源，例如三倍体的亲本(父本或母本)来源、单亲二倍体的亲本来源。然而，这些分析对于分析位点具有要求，从而具有局限性。常规二代测序平台在PGT活检样本上可以提供样本全基因组范围的测序核酸信息。然而，该技术难于实现对全基因组三倍体或者单亲二倍体胚胎的检测。
[0005]对于gDNA样本，目前往往采用STR(Short Tandem Repeat,短串联重复序列)来进行亲本倾向性鉴定。然而，对于微量DNA样本，如胚胎活检细胞，或者培养液cfDNA，都需要经
过单细胞全基因组扩增才能有足够的量来进行遗传学检测。WGS扩增往往带来等位基因优势扩增(两等位基因中优势扩增其中一个等位基因)或等位基因脱扣(Allele Dropout，ADO，两等位基因中只有一个等位基因被扩增)等干扰性信息。这一效应给微量DNA样本的亲本倾向性检测带来了困难。
[0006]因此，本领域亟需一种在微量DNA样本中检测亲本倾向性的方法，以及可以用于确定样本的亲源污染可能性、和可以用于在样本中识别子代染色体倍性异常的方法。
[0007]专利技术概述
[0008]本专利技术人通过深入研究提出，利用基因变异多态位点，例如单核苷酸多态(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)分子标记，通过构建可以消除单细胞全基因组扩增带来的干扰信息(例如ADO干扰)的亲本倾向性统计量，来鉴定待测样本是否有亲本DNA倾向的方法。本专利技术的方法适用于快速、高灵敏且高特异性地确定微量DNA样本(尤其是胚胎培养液)中的父源污染、母源污染；并可以在(例如来自PGT活检)的微量DNA样本中，快速、高灵敏且高特异性地确定子代的父源三体、父源三倍体(父源染色体多复制一套)、母源三体、母源三倍体(母源染色体多复制一套)、单亲二倍体(父源、母源)等染色体倍性变异情况。
[0009]因此，在一方面，本专利技术提供了用于鉴定受试样本的亲本倾向性的方法。
[0010]再一方面，本专利技术提供了通过亲本倾向性鉴定来检测受试样本是否存在亲源污染的方法。
[0011]再一方面，本专利技术提供了通过亲本倾向性鉴定用于识别受试样本中的子代DNA倍性异常的方法。
[0012]再一方面，本专利技术也提供了可以用于本专利技术上述任一方法或其组合的产品，包括但不限于，装置、系统和设备。
[0013]再一方面，本专利技术也提供了本专利技术装置、系统和设备用于鉴定受试样本的亲本倾向性的用途、或用于检测受试样本的亲源污染的用途、或用于识别受试样本中的子代DNA倍性异常的用途；以及在制备用于所述用途的产品中的应用。
附图说明
[0014]图1显示30％母源污染gDNA样本的LRR和BAF分布。
[0015]图2A显示gDNA样本与单细胞扩增产物在选取的父母亲不等纯合等位基因位点的BAF分布比较。
[0016]图2B显示无污染SEM样本与30％母源污染样本的BAF分布比较。
[0017]图3示意性显示芯片平台亲本倾向性检测的分析方法的一个例子。
[0018]图4示意性显示二代测序平台亲本倾向性检测的分析方法的一个例子。
[0019]图5显示已知无亲本倾向性SEM样本的S
MC
密度分布。
[0020]图6显示不同母源比例掺合条件下S
MC
的分布情况。
[0021]图7示意性显示子代异倍体检测分析方法的一个例子。
[0022]图8显示在无亲本倾向性的参考系中得到的S
uneven
分布。
[0023]图9显示在无亲本倾向性的参考系中得到的S
loh
分布。
[0024]图10显示染色体单体或三体样本的S
uneven
和S
loh
分布。
[0025]图11显示胚胎父源三倍体样本的S
uneven
和S
loh
分布。
[0026]专利技术详述
[0027]在详细描述本专利技术之前，应了解，本专利技术不受限于本说明书中的特定方法及实验条件，因为所述方法以及条件是可以改变的。另外，本文所用术语仅是供说明特定实施方案之用，而不意欲为限制性的。
[0028]定义
[0029]除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定受试样本的亲本倾向性的方法，其中所述受试样本包含含量不超过1ng(且优选大约1
‑
500pg，更优选地1
‑
100pg)的子代基因组DNA，其中所述方法包括步骤：(1)对所述受试样本的单细胞全基因组扩增产物，进行基因变异位点(优选地SNP位点)分析；(2)在选取的DNA区段上(例如，在全基因组水平，或染色体水平，或染色体区段水平上)，获取样本在父母不等纯合基因位点上的母源等位基因的频率(MAF)和/或父源等位基因的频率(PAF)；(3)基于步骤(2)确定的MAF和/或PAF，与分类阈值a和b的比较，将所述基因位点分类为父源倾向性位点、母源倾向性位点或非父源和母源倾向性位点，其中，分类阈值a为0.1至0.4的数值，分类阈值b为0.6
‑
0.9的数值，且a+b＝1；其中，
‑
若MAF≤a和/或PAF≥b，则将所述位点分类为父源倾向性位点；
‑
若PAF≤a和/或MAF≥b，则将所述位点分类为母源倾向性位点；
‑
若MAF和/或PAF具有>a且<b值，则将所述位点分类为非父源和母源倾向性位点；优选地，分类阈值a为0.4；且b为0.6，且
‑
若MAF≤0.4和/或PAF≥0.6，则将所述位点分类为父源倾向性位点；
‑
若PAF≤0.4和/或MAF≥0.6，则将所述位点分类为母源倾向性位点；
‑
若MAF和/或PAF具有>0.4且<0.6值，则将所述位点分类为非父源和母源倾向性位点；(4)在选取的所述DNA区段上，计数所述受试样本在该区段上的母源倾向性位点数(N
MAF
)和父源倾向性位点数(N
PAF
)；(5)基于母源倾向性位点数(N
MAF
)和父源倾向性位点数(N
PAF
)的比值，确定样本在所述DNA区段水平上的亲本倾向性统计量值(S
POR
)；(6)将步骤(5)确定的样本S
POR
值，与亲本倾向性阈值(即，S
POR
阈值)进行比较，确定受试样本在所述DNA区段水平的亲本倾向性。2.权利要求1的方法，其中S
POR
阈值使用无亲本倾向性的参考系建立，优选地，所述参考系由1
‑
40或更多个无亲本倾向性的参考样本组成；优选地，基于参考系的亲本倾向性统计量值S
POR
的均值
±1‑
5个标准差(优选地2
‑
3个，尤其是3个标准差)，来设定参考S
POR
阈值；若样本的S
POR
大于所述参考S
POR
阈值上限，则提示在所述DNA区段上受试样本有母源倾向性；若样本的S
POR
小于阈值下限，则提示在所述DNA区段上受试样本有父源倾向性。3.权利要求1
‑
2的方法，其中，所述方法包括：
‑
在选取的所述DNA区段上，确定父亲是AA基因型、母亲是BB基因型的位点，计算受试样本在所述位点的BAF值，统计BAF≥分类阈值b(优选地0.6)(N
MB
)和BAF≤分类阈值a(优选地0.4)(N
PA
)的位点数；并且，确定父亲是BB、母亲是AA基因型的位点，计算受试样本在所述位点的BAF值，统计BAF≤分类阈值a(优选地0.4)(N
MA
)和BAF≥分类阈值b(优选地0.6)(N
PB
)的位点数；
‑
计算受试样本在所述DNA区段上的母源倾向性位点数(N
MAF
)和父源倾向性位点数(N
PAF
)，其中N
MAF
＝N
MB
+N
MA
；N
PAF
＝N
PA
+N
PB
；
‑
构建受试样本的亲本倾向性统计量值S
POR
，其中S
POR
＝N
MAF
/N
PAF
＝(N
MB
+N
MA
)/(N
PA
+N
PB
)。4.权利要求1
‑
2的方法，其中，在步骤(2)中，基于例如NGS测序的分析，在选取的所述DNA区段上，获取受试样本在父母不等纯合基因位点上的父源等位基因和母源等位基因的等位基因深度值(allele depth，AD)，即，AD
父
和AD
母
，并基于所述AD值确定受试样本在所述位点的父源等位基因频率和/或母源等位基因频率：其中，样本在所述位点的母源等位基因频率；MAF＝AD
母
/(AD
父
+AD
母
)；其中，样本在所述位点的父源等位基因频率；PAF＝AD
父
/(AD
父
+AD
母
)。优选地，其中，计数受试样本在选取的所述DNA区段上的MAF≥分类阈值b(优选地0.6)(N
MAF
)的位点数和PAF≥分类阈值b(优选地0.6)(N
PAF
)的位点数，构建受试样本的S
POR
，其中S
POR
＝N
MAF
/N
PAF
。5.权利要求1
‑
4任一项的方法，其中，所述方法用于在子代微量DNA样本中鉴定亲源DNA污染，其中样本的亲本倾向性指示所述样本存在父源污染或母源污染的可能性，优选地，所述样本是SEM胚胎培养液，所述方法包括：在所述DNA区段(尤其是，全基因组水平)上，获取受试样本在所述区段的所有父母不等纯合基因位点上的母源等位基因的频率(MAF)和/或父源等位基因的频率(PAF)；和构建样本的亲本污染倾向性量值S...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹央云，万成，姚雅馨，陆思嘉，任军，
申请(专利权)人：上海亿康医学检验所有限公司，
类型：发明
国别省市：