基因组测序和检测技术制造技术

本发明专利技术描述了一种核酸测序技术。可以分析例如由测序装置生成的序列数据以扫描该序列数据中的单独读段中固定大小n的k聚体。识别该序列数据中的该k聚体与参考k聚体的精确匹配。精确匹配的数目、其在参考基因组中的分布和/或映射到不同靶区域的序列数据中的序列读段的数目可以用于确定样品的特征。在一个示例中，特征是样品中病原体的存在。特征是样品中病原体的存在。特征是样品中病原体的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基因组测序和检测技术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月8日提交的美国临时申请号63/022,296的优先权和权益，其公开内容以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]所公开的技术整体涉及核酸表征，例如测序技术。在一些实施方案中，所公开的技术包括用于从基于基因组测序(例如，全基因组测序)的序列数据进行病毒检测的快速准确的方法。
[0004]本部分中讨论的主题不应仅因为在本部分中有提及就被认为是现有技术。类似地，在本部分中提及的或与作为
技术介绍
提供的主题相关联的问题不应被认为先前在现有技术中已被认识到。本部分中的主题仅表示不同的方法，这些方法本身也可对应于受权利要求书保护的技术的具体实施。
[0005]下一代测序技术提供越来越高的测序速度，从而允许更大的测序深度。然而，测序准确度和灵敏度受到来自各种来源的错误和噪声的影响，例如，在库制备期间的样品缺陷或PCR偏差。因此，诸如在包括低浓度病毒或细菌核酸的宿主样品中检测频率非常低的序列可能是复杂的。因此，期望开发用于以快速且准确的方式对以低量存在的核酸分子进行检测和/或测序的方法。
[0006]简要说明
[0007]在一个实施方案中，本公开涉及一种在生物样品中检测病原体的方法。该方法包括从生物样品接收序列数据；识别所述序列数据中在散列表中具有精确匹配的k聚体，所述散列表用包含所述病原体的基因组中的病原体k聚体的第一集合k聚体和包含对照k聚体的第二集合k聚体初始化；以及至少部分地基于具有所述第一集合的所述序列数据中的所述k聚体的精确匹配的第一计数以及具有所述第二集合的所述序列数据中的所述k聚体的精确匹配的第二计数，向所述生物样品提供检测输出，其中当所述第一计数高于第一集合阈值并且所述第二计数高于第二集合阈值时，所述检测输出包括病原体检测的阳性结果，并且其中当所述第一计数低于所述第一集合阈值时，当所述第二计数低于所述第二集合阈值时，或两者，所述检测输出包括所述病原体检测的阴性结果。
[0008]在另一个实施方案中，本公开涉及一种在生物样品中检测病原体的方法。该方法包括从由生物样品制备的测序库生成序列数据；识别所述序列数据中在散列表中具有精确匹配的k聚体，所述散列表用包含病原体的病原体基因组中的病原体k聚体的k聚体集合初始化；基于以下中的一者或两者来确定所述病原体基因组的单独靶区域的所述序列数据的覆盖范围：所识别的k聚体的计数，或包括对应于所述病原体基因组中的相应单独靶区域的所识别的k聚体的序列数据中的序列读段的数目，其中当所识别的k聚体的计数或对应于所述单独靶区域的序列读段的数目高于阈值计数时，确定单独靶区域将被覆盖；确定覆盖的单独靶区域的数目高于检测阈值；以及提供所述生物样品对所述病原体的存在呈阳性的检测输出。
[0009]在另一个实施方案中，本公开涉及一种测序装置，该测序装置包括其上装载有从样品制备的测序库的基底。测序装置还包括计算机，该计算机被编程为使所述测序装置从测序库生成序列数据；扫描所述序列数据中的单独读段中固定大小n的k聚体；访问存储在所述计算机的存储器中的散列表，所述散列表用所述固定大小n的参考k聚体集合初始化；使用所述散列表识别所述k聚体与所述参考k聚体集合的精确匹配；以及基于所识别的精确匹配的计数高于阈值来确定所述样品的特性。
[0010]呈现前述描述以使得能够制造和使用所公开的技术。对所公开的具体实施的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离所公开的技术的实质和范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施和应用。因此，所公开的技术并非旨在限于所示的具体实施，而是要符合与本文所公开的原理和特征一致的最广范围。所公开的技术的范围由所附权利要求限定。
附图说明
[0011]当参考附图阅读以下详细描述时将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中相同的字符表示相同的部件，其中：
[0012]图1是根据本公开的各方面的用于k聚体比对的工作流程的示意图；
[0013]图2是根据本公开的各方面的基因组的示例性k聚体的示意图；
[0014]图3是根据本公开的各方面的用于从测序数据进行病毒检测的方法的示意图；
[0015]图4是根据本公开的各方面的用于基于比对的病毒检测的方法的示意图；
[0016]图5是根据本公开的各方面的基于比对的病毒检测中的靶区域或k聚体覆盖范围的示意图；
[0017]图6是根据本公开的各方面的生成用于病原体检测的病原体特异性k聚体和对照k聚体的集合的方法的示意图；并且
[0018]图7是根据本公开的各方面的被配置成采集测序数据并执行基于比对的检测的系统的框图。
具体实施方式
[0019]呈现以下讨论以使得本领域的任何技术人员能够实现和使用所公开的技术，并且在特定应用及其要求的上下文中提供以下讨论。对所公开的具体实施的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离所公开的技术的实质和范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他具体实施和应用。因此，所公开的技术并非旨在限于所示的具体实施，而是要符合与本文所公开的原理和特征一致的最广范围。
[0020]本文描述了允许表征核酸的多种方法和组合物。在实施方案中，所公开的技术用作从生物样品生成的序列数据的序列分析的一部分，以快速且准确地检测感兴趣的基因组序列。在实施方案中，所公开的技术使用基于超快散列的比对器来从序列数据生成减少错误或无错误的子序列。所公开的技术的一个应用是快速检测测序库中存在的病毒基因组。该技术操作以在测序库的每个序列读段中扫描固定大小“n”的每个k聚体，并在散列表中查找存在/不存在。散列表用病毒基因组的所有n个k
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聚体或其精选子集进行初始化。例如，可以使用精选来移除对于感兴趣的病原体不是唯一的k聚体。对于每个病毒k聚体，计数序列k
聚体相对于散列表的成功匹配。
[0021]在实施方案中，使用对病毒唯一的k聚体的完整或减少(例如，精选)集合的快速、精确k聚体匹配的专门比对器用于检测具有人类阳性对照扩增子的病原体感染。然而，所公开的技术可以用于其他应用，诸如检测生物样品中的种系变体、微生物组表征、在环境监测(例如，污水监测)中检测汇集或复杂的输入样品。此外，所公开的技术可以用于检测感兴趣的单一病原体(例如，SARS
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CoV
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2)或检测病原体组中的一种或多种病原体，例如呼吸病原体组(SARS
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CoV
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2、RSV、肺炎、流感)或包括代表特定病原体的不同菌株的k聚体的菌株跟踪组。
[0022]图1是示例性工作流程12，其包括通过可与所公开的技术结合使用的序列分析进行样品处理的步骤。样品20经历处理或样品制备24以产生测序库，该测序库包括适合于测序步骤28以生成序列数据30的多个核酸片段。序列数据30可以经历某些主要分析步骤，例如，质量或过滤，然后被传递到如本文通常提供的k聚体扫描和k聚体比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在生物样品中检测病原体的方法，包括：从生物样品接收序列数据；识别所述序列数据中在散列表中具有精确匹配的k聚体，所述散列表用包含所述病原体的基因组中的病原体k聚体的第一集合k聚体和包含对照k聚体的第二集合k聚体初始化；以及至少部分地基于具有所述第一集合的所述序列数据中的所述k聚体的精确匹配的第一计数以及具有所述第二集合的所述序列数据中的所述k聚体的精确匹配的第二计数，向所述生物样品提供检测输出，其中当所述第一计数高于第一集合阈值并且所述第二计数高于第二集合阈值时，所述检测输出包括病原体检测的阳性结果，并且其中当所述第一计数低于所述第一集合阈值时，当所述第二计数低于所述第二集合阈值时，或两者，所述检测输出包括所述病原体检测的阴性结果。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述序列数据、所述第一集合和所述第二集合中的所述k聚体具有大于24个核苷酸的固定大小。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一集合k聚体是所述病原体的所述基因组中的所有k聚体的子集。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述子集是基于与对照基因组具有足够的非相似性的，所述对照k聚体来源于所述对照基因组。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述对照基因组是人类基因组。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一集合k聚体包括所述病原体的所述基因组中的变体。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一集合大于所述第二集合。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一集合包括来自多个不同病原体的k聚体，并且其中所述生物样品的所述检测输出包括所述多个不同病原体中的病原体的病原体检测。9.根据权利要求1所述的方法，包括基于所述病原体检测的所述阳性结果将所述序列数据与所述病原体的基因组进行比对。10.根据权利要求9所述的方法，包括识别比对的序列数据中的所述病原体的序列变体。11.根据权利要求1所述的方法，包括响应于所述病原体检测的所述阳性结果施用对所述病原体的治疗。12.一种在生物样品中检测病原体的方法，包括：从由生物样品制备的测...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：因美纳有限公司，
类型：发明
国别省市：