一种家系全基因组单体型连锁分析方法、装置、存储介质和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种家系全基因组单体型连锁分析方法、装置、存储介质和设备。本发明专利技术通过将家系中男方、女方、子代(包括胚胎)中任意一个或两个样本的已知SNP信息(>30万)作为参比样本SNPs坐标建立基因型信息数据集，再结合家系遗传关系，基于孟德尔遗传定律和单体型矫正策略，达到在不影响分型准确性的情况下极大降低家系其他样本的检测数据量，显著降低测序成本，缩短检测时间，从而建立了一种高效低成本的家系全基因组单体型连锁分析方法，且该方法能同时满足对PGT

【技术实现步骤摘要】
一种家系全基因组单体型连锁分析方法、装置、存储介质和设备


[0001]本专利技术属于分子生物学领域，涉及一种家系全基因组单体型连锁分析方法、装置、存储介质和设备。

技术介绍

[0002]染色体异常是造成人类胚胎低着床率、妊娠失败和出生缺陷的重要原因。自然妊娠的早期流产率约为15％
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20％，体外受精
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胚胎移植(In vitro fertilization and embryo transfer，IVF
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ET)的早期流产率约为25％，其中胚胎染色体异常约占40
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50％，新生儿染色体异常的发生率为0.5％
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1％。对于患有染色体异常、单基因疾病、不明原因反复自然流产和植入失败的患者或其家属，在接受遗传咨询后，可能会建议他们接受来自多个PGT平台的胚胎检测，以避免复发性流产和后代罹患遗传病。
[0003]目前临床上对PGT
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A/M/SR的检测分别是由不同的技术平台进行，导致临床检测成本高、操作繁琐、耗时长，临床大规模推广受限。PGT
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A是针对母代高龄、复发性流产、反复种植失败、不良孕产史及父代严重畸精子症等患者，在胚胎植入前对胚胎进行染色体非整倍体的筛查。PGT
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SR是针对父母双方或之一存在染色体结构异常，如倒位、平衡易位和罗氏易位等，卵子受精时染色体会进行重组，在胚胎植入前对胚胎进行染色体结构异常的检测。PGT
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M是针对患有或携带已知单基因遗传病的父母，如地中海贫血、遗传性耳聋和多囊肾等，在胚胎植入前对胚胎进行单基因遗传病的检测。
[0004]近年发展起来的分子细胞遗传学技术是细胞遗传学、分子生物学、分子免疫学相结合的产物，在染色体病临床诊断和研究中得到广泛的应用。
[0005]染色体核型分析是将特定的细胞培养后，进行特殊制片染色和显带，在光学显微镜下观察分裂中期的染色体数目和结构，是确诊染色体病的基本方法。但该方法受到实验过程和培养时间较长，且仅能分析中期染色体等的限制。
[0006]荧光原位杂交(FISH)技术利用已知核酸序列作为探针，以荧光素直接标记或以非放射性物质标记后与靶DNA进行杂交，再通过免疫细胞化学过程连接上荧光素标记物，最后在荧光显微镜下观察杂交信号从而对标本中待测核酸进行定性、定位和定量分析。但该技术受特异性探针的制约，每次只能检测出1个或几个已知的染色体异常；某些亚家族DNA序列相互之间非常接近，在数对染色体中心着丝点序列之间可发生交叉反应；且技术复杂、操作繁琐、试剂昂贵，不适合临床大规模地开展。
[0007]微阵列
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比较基因组杂交(Array
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CGH)是将基因芯片和CGH相结合的技术，利用微阵列取代传统CGH的中期分裂相，使荧光标记的测试探针和参照DNA探针竞争性地与微阵列上的短片段靶序列杂交。缺点在于只能检测已知的染色体异常，且在检测过程中需要加入对照样本，通过与对照样本的信号对比进行结果的分析，极大的受限于杂交信号的影响。
[0008]SNP
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array技术为了保证准确的检测结果，需要高质量和覆盖广的芯片探针。因此，SNP
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array的诊断能力受限于芯片上己经固定的探针的来源、质量、数量和分布密度。高
质量，覆盖广的芯片的费用高，配套的检测分析设备、耗材昂贵，均增加了患者经济负担，限制了其在临床的常规应用。
[0009]高深度全基因组测序可以检测出染色体数目异常及染色体片段异常及更小的微缺失和微重复，但是产生的测序数据量大(90Gb)，导致测序成本高，实验周期长，数据利用率低，造成资源浪费。
[0010]Nanopore三代测序对全基因组测序的成本极高，且无法直接用于胚胎检测。
[0011]CN111961707A公开了一种核酸文库构建方法及其在植入前胚胎染色体结构异常分析中的应用(RetSeq技术)。相比高深度全基因组测序，RetSeq测序成本极大降低，但测序数据量仍偏高(80M)。
[0012]综上所述，目前染色体异常诊断领域亟需一种成本低廉，检测速度快的临床诊断方法，达到通用PGT
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A/M/SR一体化检测目的，解决临床多种疾病的检测需求。

技术实现思路

[0013]针对现有技术的不足和实际需求，本专利技术提供一种家系全基因组单体型连锁分析方法、装置、存储介质和设备，利用已知SNP信息为参考，结合家系关系，进一步降低测序数据量，可实现在同一次实验检测里，同时完成非整体、单基因疾病和染色体结构重排的一体化检测。
[0014]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0015]第一方面，本专利技术提供一种以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0016](1)取符合孟德尔遗传定律的家系中父代、母代或子代中任意一个或两个的基因组DNA样本，获取所述基因组DNA样本的SNP信息；
[0017](2)以获取SNP信息后的基因组DNA样本作为参比样本，以人类标准参考基因组hg19或hg38为坐标，对参比样本的SNP位点建立坐标和基因型信息数据集合；
[0018](3)对家系的其他个体样本进行测序，根据参比样本的SNP坐标和基因型信息数据集合，基于孟德尔遗传定律，分析家系其他样本相同坐标的SNP的基因型；
[0019](4)根据家系样本在相同坐标下所有SNP位点的基因型信息，结合家系亲缘关系，构建该家系全基因组单体型连锁分析图谱；
[0020](5)在家系全基因组单体型连锁分析图谱中，根据子代间的共遗传单体型信息应保持一致、非共遗传单体型信息应保持不一致的原则，进行单体型矫正，去除干扰区段。
[0021]本专利技术中，开发联合SNP定位的家系全基因组单体型连锁分析技术，在符合孟德尔遗传定律的家系中，只需一次获取父代、母代或子代(胚胎)任意一种或两种样本的基因组DNA的一定数量的SNP位点信息，而不需要重复获取整个家系成员的所有SNP信息，利用已知SNP信息为参考，结合家系关系，进一步降低测序数据量，同时，设计采用单体型矫正策略，去除干扰杂点(区段)影响，提高分型准确性，解决PGT
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A、PGT
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M、PGT
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SR的一体化检测需求，无需分别针对各类疾病构建对应检测流程。
[0022]优选地，步骤(1)所述获取所述基因组DNA样本的SNP信息的方法包括：从已有NGS数据中获取、从已有SNP array数据中获取、进行WGS测序、进行SNP array检测、进行RetSeq检测(参见CN111961707A)或进行三代测序检测中任意一种。
[0023]优选地，步骤(1)所述SNP的个数为>30万，优选50万～80万，进一步优选60万～70万。
[0024]优选地，步骤(3)中所述测序的方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)取符合孟德尔遗传定律的家系中父代、母代或子代中任意一个或两个的基因组DNA样本，获取所述基因组DNA样本的SNP信息；(2)以获取SNP信息后的基因组DNA样本作为参比样本，以人类标准参考基因组hg19或hg38为坐标，对参比样本的SNP位点建立坐标和基因型信息数据集合；(3)对家系的其他个体样本进行测序，根据参比样本的SNP坐标和基因型信息数据集合，基于孟德尔遗传定律，分析家系其他样本相同坐标的SNP的基因型；(4)根据家系样本在相同坐标下所有SNP位点的基因型信息，结合家系亲缘关系，构建该家系全基因组单体型连锁分析图谱；(5)在家系全基因组单体型连锁分析图谱中，根据子代间的共遗传单体型信息应保持一致、非共遗传单体型信息应保持不一致的原则，进行单体型矫正，去除干扰区段。2.根据权利要求1所述的以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法，其特征在于，步骤(1)所述获取所述基因组DNA样本的SNP信息的方法包括：从已有NGS数据中获取、从已有SNParray数据中获取、进行WGS测序、进行RetSeq检测、进行SNParray检测或进行三代测序检测中任意一种。3.根据权利要求1或2所述的以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法，其特征在于，步骤(1)所述SNP的个数为>30万，优选50万～80万，进一步优选60万～70万。4.根据权利要求1
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3任一项所述的以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法，其特征在于，步骤(3)中所述测序的方法包括WGS测序或RetSeq检测。5.权利要求1
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4任一项所述的以非疾病诊断为目的的家系全基因组单体型连锁分析方法在构建PGT
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A、PGT
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M和PGT
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SR检测装置中的应用。6.一种PGT
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A、PGT
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M和PGT
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SR检测装置，其特征在于，所述检测装置包括获取SNP单元、构建参比样本单元、PGT
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A分析单元、构建全基因组单体型连锁分析图谱单元及PGT
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M和PGT
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SR分析单元；所述获取SNP单元用于执行包括：取符合孟德尔遗传定律的家系中父代、母代或子代中任意一个或两个的基因组DNA样本，获取所述基因组DNA样本的SNP信息；所述构建参比样本单元用于执行包括：以获取SNP信息后的基因组DNA样本作为参比样本，对参比样本的SNP位点建立坐标和基因型信息数据集合；所述P...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀元凯，赵丁丁，冒燕，孔令印，梁波，
申请(专利权)人：苏州贝康医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：