一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术方法和系统。本发明专利技术公开基于靶向捕获和随机序列测序的通用型胚胎遗传变异检测技术，通过低深度的全基因组随机测序read

【技术实现步骤摘要】
一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术方法和系统


[0001]本专利技术属于基因检测与分子遗传学领域，具体涉及一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术方法和系统。

技术介绍

[0002]遗传病是造成出生缺陷和生育障碍的重要原因，对人类健康和生命具有严重威胁，遗传病可分为单基因病、多基因病和染色体病三类。单基因病是指单个或单对等位基因突变导致身体结构发育或生理功能异常的疾病。染色体病是因为染色体数目或结构的异常所致的遗传病。染色体结构异常又称染色体重排，是指染色体或染色单体经过断裂
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重换或互换机理产生的染色体畸变。临床上目前可进行生育干预的遗传性疾病主要包括单基因病、染色体非整倍体和染色体结构重排，单基因病种类繁多人群总体发病率约0.7
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1.0％，染色体结构重排在生育障碍患者中的发病率约2
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3％，非整倍体在女性高龄与复发性流产的夫妇胚胎中的发生率约50％。这些遗传性疾病的防治手段包括自然妊娠后进行产前诊断或通过辅助生殖技术(Assisted reproductive technology,ART)体外人工受精后筛选非患病胚胎再移植回母体助孕，但由于自然妊娠存在流产、引产风险或结构重排携带者自身就存在生育困难，通过ART中的胚胎植入前遗传学检测(Preimplantation Genetic Testing，PGT)助孕是主要生育方式。
[0003]胚胎植入前遗传学检测(Preimplantation Genetic Testing,PGT)是指精子卵子在体外结合形成受精卵发育成胚胎后，在植入到母体子宫之前进行的基因或染色体异常的检测，将不患病的胚胎移植回母体子宫内。2017年国际辅助生殖技术检测委员会联合美国生殖医学会等组织将PGT根据临床指征分为PGT
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A(非整倍体)，PGT
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M(单基因病)，PGT
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SR(染色体结构重排)，分别适用于染色体非整倍体高风险夫妇、单基因病高风险夫妇及染色体结构重排夫妇。
[0004]虽然近些年ART遗传检测技术发展迅速，但仍存在不足。首先，不同的PGT指征夫妇临床上需要不同的PGT遗传检测技术。其次，不同种类遗传病之间的胚胎检测技术不能彼此通用。因此，临床急需研发一种通用型的PGT遗传检测技术，通过一次检测便能同时检出胚胎的致病基因、染色体非整倍体和染色体结构重排多种异常，无需再分别进行检测，同时适用于PGT
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A、PGT
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M和PGT
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SR的患者。
[0005]目前，报道了一些相关的技术方法，能够同时适用于PGT
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A、PGT
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M和PGT
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SR的患者，主要分为两类，一类是基于二代测序的全基因组测序分析方法，一类是基于单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)基因芯片的分析方法。但这些方法都存在一些不足，对于基于二代测序的全基因组测序分析方法，基于read
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count分析能够较准确的检测染色体非整倍体和染色体缺失/重复(也称为部分性非整倍体)，但是对于单基因或染色体结构变异则有一定的局限性，因为对这两者的检测依赖于SNP检出而后再进行家系连锁分析，但由于对胚胎DNA全基因组测序的深度有限以及测序具有偏好性，有些区域无法
准确检测出SNP位点(检测错误或无法检测出)，而对于这些无法检测出SNP位点区域的单基因病或平衡性的结构变异则无法准确的诊断；且也无法检测三倍体和UPD胚胎。另外，对于基于SNP基因芯片的分析方法，能够检测出较多的SNP位点，基于家系连锁分析对于单基因或染色体结构变异检测较为简单，但对于非整倍体的检测有一定的局限性，因为对非整倍体的检测依赖于SNP检出而后再进行B allele frequency分析，而对于基因组中SNP位点本来就比较少的区域，如果SNP位点较少则这种分析方法对于小片段的染色体缺失/重复较难准确的检测出。
[0006]因此，虽然目前已经有一些PGT技术报道，但都存在一定的不足之处，有待进一步完善优化，以便更好的适用于临床应用。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术方法和系统。
[0008]本专利技术具体技术方案如下：
[0009]本专利技术第一方面提供一种用于鉴别胚胎染色体异常和致病基因携带状态的分析模型的构建方法，所述染色体异常包括染色体非整倍体、染色体缺失/重复、三倍体、UPD异常和染色体结构异常，所述分析模型包括家系样本单体型模块和待定样本随机测序模块，包括如下步骤：
[0010](1)家系样本单体型模块的构建：
[0011]1)样本基因分型：将以下对象进行SNP基因型检测：
[0012]a.携带者夫妇双方：所述携带者夫妇双方为染色体结构异常和/或携带致病基因的夫妇双方；
[0013]b.参照样本：至少一名携带者亲属、携带致病基因的子代、或染色体异常的胚胎；其中，携带者亲属可为与携带者具有相同染色体结构异常和/或致病基因的亲属，也可为染色体和/或基因正常的亲属；
[0014]c.待定样本：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；
[0015]2)确定信息SNPs位点：
[0016]a.当参照样本中包含携带者亲属时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在携带者亲属中也是纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；
[0017]b.当参照样本中包含携带致病基因的子代或染色体异常的胚胎时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；
[0018]3)构建家系样本单体型模块：集合步骤2)确定的信息SNPs位点通过单体型连锁分析，通过单体型分析区分致病基因等位基因和同源染色体的不同单体型，通过连锁分析明确携带致病基因和非携带致病基因的单体型，明确结构异常染色体的单体型和结构正常染色体的单体型，获得家系样本单体型；
[0019](2)待定样本随机测序模块的构建：对待定样本进行低深度全基因组随机测序，所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎。
[0020]本专利技术第二方面提供一种用于鉴别胚胎染色体异常和致病基因携带状态的分析模型的构建系统，所述染色体异常包括染色体非整倍体、染色体缺失/重复、三倍体、UPD异
常和染色体结构异常，所述构建系统包含处理样本数据的软件和用于承载上述软件的硬件，
[0021](1)所述分析模型的构建系统还包含储存有家系样本单体型模块数据和待定样本随机测序模块数据的硬件：
[0022]所述家系样本单体型模块数据包括携带者夫妇双方、参照样本和待定样本的SNP基因型检测的基因分型数据：a.携带者夫妇双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于鉴别胚胎染色体异常和致病基因携带状态的分析模型的构建方法，其特征在于，所述染色体异常包括染色体非整倍体、染色体缺失/重复、三倍体、UPD异常和染色体结构异常，所述分析模型包括家系样本单体型模块和待定样本随机测序模块，包括如下步骤：(1)家系样本单体型模块的构建：1)样本基因分型：将以下对象进行SNP基因型检测：a.携带者夫妇双方：所述携带者夫妇双方为染色体结构异常和/或携带致病基因的夫妇双方；b.参照样本：至少一名携带者亲属、携带致病基因的子代、或染色体异常的胚胎；其中，携带者亲属可为与携带者具有相同染色体结构异常和/或致病基因的亲属，也可为染色体和/或基因正常的亲属；c.待定样本：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；2)确定信息SNPs位点：a.当参照样本中包含携带者亲属时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型，并且在携带者亲属中也是纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；b.当参照样本中包含携带致病基因的子代或染色体异常的胚胎时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；3)构建家系样本单体型模块：集合步骤2)确定的信息SNPs位点通过单体型连锁分析，通过单体型分析区分致病基因等位基因和同源染色体的不同单体型，通过连锁分析明确携带致病基因和非携带致病基因的单体型，明确结构异常染色体的单体型和结构正常染色体的单体型，获得家系样本单体型；(2)待定样本随机测序模块的构建：对待定样本进行低深度全基因组随机测序，所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎。2.一种用于鉴别胚胎染色体异常和致病基因携带状态的分析模型的构建系统，其特征在于，所述染色体异常包括染色体非整倍体、染色体缺失/重复、三倍体、UPD异常和染色体结构异常，所述构建系统包含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)所述分析模型的构建系统还包含储存有家系样本单体型模块数据和待定样本随机测序模块数据的硬件：所述家系样本单体型模块数据包括携带者夫妇双方、参照样本和待定样本的SNP基因型检测的基因分型数据：a.携带者夫妇双方：所述携带者夫妇双方为染色体结构异常和/或携带致病基因的夫妇双方；b.参照样本：至少一名携带者亲属、携带致病基因的子代、或染色体异常的胚胎；其中，携带者亲属可为与携带者具有相同染色体结构异常和/或致病基因的亲属，也可为染色体和/或基因正常的亲属；c.待定样本：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；所述待定样本随机测序模块数据包括待定样本的低深度全基因组随机测序数据：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；(2)所述软件根据下述规则确定有效信息SNPs位点：a.当参照样本中包含携带者亲属时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合
型，在其配偶中为纯合型，并且在携带者亲属中也是纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；b.当参照样本中包含携带致病基因的子代或染色体异常的胚胎时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型的SNP位点为信息SNPs位点；(3)所述软件依照下述原则构建家系全基因组单体型模型：集合(2)中确定的信息SNPs位点通过单体型连锁分析，通过单体型分析区分致病基因等位基因和同源染色体的不同单体型，通过连锁分析明确携带致病基因和非携带致病基因的单体型，明确结构异常染色体的单体型和结构正常染色体的单体型，获得家系样本单体型。3.一种基于靶向捕获和序列随机测序的通用型胚胎遗传变异检测技术的系统，其特征在于，所述胚胎遗传变异包括胚胎染色体异常和致病基因异常，所述染色体异常包括染色体非整倍体、染色体缺失/重复、三倍体、UPD异常和染色体结构异常，所述系统包含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家系样本单体型模块数据和待定样本随机测序模块数据的硬件：所述家系样本单体型模块数据包括携带者夫妇双方、参照样本和待定样本的SNP基因型检测的基因分型数据：a.携带者夫妇双方：所述携带者夫妇双方为染色体结构异常和/或携带致病基因的夫妇双方；b.参照样本：至少一名携带者亲属、携带致病基因的子代、或染色体异常的胚胎；其中，携带者亲属可为与携带者具有相同染色体结构异常和/或致病基因的亲属，也可为染色体和/或基因正常的亲属；c.待定样本：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；所述待定样本随机测序模块数据包括待定样本的低深度全基因组随机测序数据：所述待定样本为携带者夫妇双方的体外受精胚胎；(2)所述软件根据下述规则确定有效信息SNPs位点：a.当参照样本中包含携带者亲属时，在染色体结构异常和致病基因携带者中为杂合型，在其配偶中为纯合型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，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：