一种鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的方法技术

本发明专利技术涉及一种鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的方法，属于遗传诊断和人类辅助生殖领域，更具体地说，涉及胚胎植入前检测技术(PGT)。根据本发明专利技术所述方法，针对染色体平衡性插入易位的患者及其配偶、体外授精后的胚胎和易位携带者亲属或插入片段异常的胎儿组织或插入片段异常的胚胎的染色体进行家系单体型连锁分析，能快速、简便、准确地区分出染色体插入易位的胚胎和染色体正常的胚胎，并同时对胚胎的染色体非整倍体进行筛查，实现在胚胎移植前及时检测出患病胚胎，移植不患病的胚胎，预防缺陷患儿出生，并实现在胚胎移植前及时阻断染色体插入易位向下一代的遗传传递。一定程度上推动了人类辅助生殖技术的发展进步。定程度上推动了人类辅助生殖技术的发展进步。定程度上推动了人类辅助生殖技术的发展进步。

【技术实现步骤摘要】
一种鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的方法


[0001]本专利技术属于基因诊断和人类辅助生殖领域，具体而言，涉及胚胎植入前检测技术 (PGT)，是一种能够鉴别胚胎是否携带亲本插入易位染色体遗传信息的核心家系单体型连锁分析方法。

技术介绍

[0002]插入是染色体易位的一种，染色体插入也被称为插入易位，是染色体结构变异的一种。常见的插入易位通常涉及三个断裂点，其中发生的两个断裂点之间会释放出一段染色体片段，该片段随后插入到第三个断裂点所在的位置，这种简单的单向染色体插入会导致一条染色体的片段插入到另外一条染色体上。携带插入片段的染色体，称为受体，有一个断裂点；提供插入片段的染色体，称为供体，有两个断裂点。在发生染色体插入时，染色体片段可以以同方向插入，与着丝粒的相对方向不变，即保持原始的带序，这种情况被称为正向插入；也可以与着丝粒相对方向插入，即带序颠倒，称为倒位插入。根据插入片段的大小，可以分为隐匿性的插入易位和肉眼可见的插入易位，前者插入易位片段较小，普通的细胞遗传学染色体核型分析无法检测，需要借助复杂的遗传检测技术，比如荧光原位杂交技术、单分子测序技术等，但这种情况一般是不致病的，在人群中发生率很高，不会影响本人的生育。而后者插入易位片段一般较大，通过细胞遗传学染色体核型分析即可诊断，发生率较低，但会影响生育，发生不孕不育、复发性流产或生育染色体异常胎儿。
[0003]原因在于当生殖细胞发生减数分裂时，会形成多种不同类型的配子。当插入片段较小时，同源染色体可以以二价体的形式独立配对，随着两个彼此独立的二价体正常分离，形成四种类型的配子，各自比例分别为1:1:1:1，其中两种配子是平衡的，具有正常数量的遗传物质数量(一种为平衡插入携带者、一种为完成正常)，另外两种为不平衡的配子，一种会产生插入片段的部分三体，一种会产生插入片段的部分单体，这两种不平衡的配子受精发育成胚胎后会导致胚胎发育异常，包括不孕不育、复发性流产或生育染色体异常胎儿等。当插入片段较大时，同源染色体可以以四价体的形式存在，并且容易发生插入片段内重组，这种情况形成的配子更为复杂，平衡配子的比例更低，临床症状也更明显。有研究显示，发生同源重组的插入片段平均长度约为1.5％单倍染色体长度，而未发生同源重组的插入片段一般小于1％单倍染色体长度。
[0004]染色体插入易位携带者往往会求助于辅助生殖技术，通过胚胎植入前遗传学检测 (Preimplantation Genetic Testing，PGT)技术助孕，PGT技术可以在染色体插入易位携带者中筛查出没有染色体插入片段部分三体或单体的整倍体胚胎，提高临床妊娠率。目前国内外实现PGT的技术主要有微阵列
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比较基因组杂交技术(array
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CGH)，微阵列单核苷酸多态 (SNP
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array)和下一代测序(NGS)技术等。但是尽管如此，这些临床上常用的PGT检测技术只能对胚胎的插入片段拷贝数变异单体或三体进行检测，到目前还没有任何关于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎文章报道，即现有技术还不能准确检测这种平衡性的染色体结构变异，不能对插入易位患者的胚胎是染色体插入易位携带和正常胚胎做进一步诊
断，所有染色体数目正常的整倍体胚胎中理论上有50％的概率为染色体插入易位携带。如果生育的胎儿仍然为染色体插入易位携带者，那么其接下来可能会面临着同样的生育问题，给患者夫妻双方甚至整个家庭在精神上仍然有很大的潜在无形压力。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术建立了一种基于全基因组大规模SNP基因分型结果进行胚胎植入前单体型分析(PGT)的方法，能够在体外受精的胚胎移植前及时区分携带插入易位染色体的胚胎和正常染色体的胚胎，从而优先移植染色体完全正常的胚胎，及时阻断染色体插入易位遗传给下一代。
[0006]本专利技术提供一种用于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的家系单体型构建方法，包含以下步骤：
[0007]1)样本基因分型：将染色体插入易位患者夫妇双方、和至少一名患者亲属进行大规模 SNP基因型检测；将患者夫妇双方和患者亲属称为参照样本；优选地，所述患者亲属可选自患者的父母、子女、兄弟姐妹，或患有染色体插入易位的患者夫妇流产、引产或活产胎儿；更优选地，所述患者亲属优先选择患者父母，也可为其他亲属；优选地，所述患者亲属可选自同样携带染色体插入易位的亲属，也可选自染色体正常的亲属；
[0008]2)确定信息SNPs位点：信息SNPs的选择标准为：
[0009]a)当使用患者的父母、子女或兄弟姐妹作为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在患者亲属中也是纯合型的SNP位点；选择覆盖染色体 3处插入易位断裂点、插入易位染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游 1
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5Mb范围内选择；
[0010]b)当使用插入片段拷贝数异常(单体或三体)的流产、引产或活产胎儿或胚胎为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点，对胎儿或胚胎样本无要求，插入片段中覆盖的SNP位点不使用；选择覆盖受体染色体插入易位断裂点、受体染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择 1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；选择覆盖供体染色体两处插入易位断裂点向插入片段外侧、供体染色体(不包括插入片段)和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；
[0011]3)构建家系单体型：集合步骤2)中a)或b)确定的信息SNPs位点通过家系连锁分析得到覆盖三处断裂区域、插入易位染色体整条染色体(受体和供体)及其同源染色体的整条染色体的单体型，不同染色体单体型的集合称为家系单体型。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种用于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的家系单体型的构建系统，所述系统包含能够计算处理样本数据的软件、和用于承载上述软件的硬件，还包括：
[0013]1)所述系统还包含储存有染色体插入易位患者夫妇双方、和至少一名患者亲属进行大规模SNP基因型检测的基因分型数据的硬件；将患者夫妇双方和患者亲属称为参照样本；优选地，所述患者亲属可选自患者的父母、子女、兄弟姐妹，或患有染色体插入易位的患
者夫妇流产、引产或活产胎儿；更优选地，所述患者亲属优先选择患者父母，也可为其他亲属；优选地，所述患者亲属可选自同样携带染色体插入易位的亲属，也可选自染色体正常的亲属；
[0014]2)确定信息SNPs位点：信息SNPs的选择标准为：a)当使用患者的父母、子女或兄弟姐妹作为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的家系单体型构建方法，其特征在于，包含以下步骤：1)样本基因分型：将染色体插入易位患者夫妇双方、和至少一名患者亲属进行大规模SNP基因型检测；将患者夫妇双方和患者亲属称为参照样本；优选地，所述患者亲属可选自患者的父母、子女、兄弟姐妹，或患有染色体插入易位的患者夫妇流产、引产或活产胎儿；更优选地，所述患者亲属优先选择患者父母，也可为其他亲属；优选地，所述患者亲属可选自同样携带染色体插入易位的亲属，也可选自染色体正常的亲属；2)确定信息SNPs位点：信息SNPs的选择标准为：a)当使用患者的父母、子女或兄弟姐妹作为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在患者亲属中也是纯合型的SNP位点；选择覆盖染色体3处插入易位断裂点、插入易位染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；b)当使用插入片段拷贝数异常(单体或三体)的流产、引产或活产胎儿或胚胎为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点，对胎儿或胚胎样本无要求，插入片段中覆盖的SNP位点不使用；选择覆盖受体染色体插入易位断裂点、受体染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；选择覆盖供体染色体两处插入易位断裂点向插入片段外侧、供体染色体(不包括插入片段)和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；3)构建家系单体型：集合步骤2)中a)或b)确定的信息SNPs位点通过家系连锁分析得到覆盖三处断裂区域、插入易位染色体整条染色体(受体和供体)及其同源染色体的整条染色体的单体型，不同染色体单体型的集合称为家系单体型。2.一种用于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的家系单体型的构建系统，所述系统包含能够计算处理样本数据的软件、和用于承载上述软件的硬件，其特征在于，1)所述系统还包含储存有染色体插入易位患者夫妇双方、和至少一名患者亲属进行大规模SNP基因型检测的基因分型数据的硬件；将患者夫妇双方和患者亲属称为参照样本；优选地，所述患者亲属可选自患者的父母、子女、兄弟姐妹，或患有染色体插入易位的患者夫妇流产、引产或活产胎儿；更优选地，所述患者亲属优先选择患者父母，也可为其他亲属；优选地，所述患者亲属可选自同样携带染色体插入易位的亲属，也可选自染色体正常的亲属；2)确定信息SNPs位点：信息SNPs的选择标准为：a)当使用患者的父母、子女或兄弟姐妹作为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在患者亲属中也是纯合型的SNP位点；选择覆盖染色体3处插入易位断裂点、插入易位染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；b)当使用插入片段拷贝数异常(单体或三体)的流产、引产或活产胎儿或胚胎为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点，对胎儿或胚胎样本无要求，插入片段中覆盖的SNP位点不使用；选择覆盖受体染色体插入易位断裂点、受
体染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；选择覆盖供体染色体两处插入易位断裂点向插入片段外侧、供体染色体(不包括插入片段)和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；3)构建家系单体型：集合步骤2)中a)或b)确定的信息SNPs位点通过家系连锁分析得到覆盖三处断裂区域、插入易位染色体整条染色体(受体和供体)及其同源染色体的整条染色体的单体型，不同染色体单体型的集合称为家系单体型。3.一种用于鉴别染色体插入易位携带胚胎和正常胚胎的系统，所述系统包含能够计算处理样本数据的软件、和用于承载上述软件的硬件，其特征在于，1)所述系统还包含储存有染色体插入易位患者夫妇双方、至少一名患者亲属和染色体插入易位患者夫妇体外受精胚胎进行大规模SNP基因型检测的基因分型数据的硬件；将患者夫妇双方和患者亲属称为参照样本；优选地，所述患者亲属可选自患者的父母、子女、兄弟姐妹，或患有染色体插入易位的患者夫妇流产、引产或活产胎儿；更优选地，所述患者亲属优先选择患者父母，也可为其他亲属；患者夫妇体外受精胚胎称为待定样本；2)所述软件根据下述规则确定信息SNPs位点：信息SNPs的选择标准为：a)当使用患者的父母、子女或兄弟姐妹作为参照样本时，在染色体插入易位患者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在患者亲属中也是纯合型的SNP位点；选择覆盖染色体3处插入易位断裂点、插入易位染色体和与其相对应的正常的同源染色体上的信息SNPs，染色体每Mb范围内至少选择1个信息SNP；在覆盖断裂点区域，信息SNPs从断裂点上下游1
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5Mb范围内选择；b)当使用插入片段拷贝数异常(单体或三体)的流产、引产或活产胎儿或胚胎为参照样本时，在染色体插入易位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，孙晓溪，徐丛剑，
申请(专利权)人：上海集爱遗传与不育诊疗中心有限公司，
类型：发明
国别省市：