使用母體血清DNA預(yù)測胎兒單基因遺傳變異的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了通過母體游離DNA測序來非侵入性地檢測、預(yù)測或診斷胎兒單核苷酸多態(tài)性及其導(dǎo)致的單基因疾病的方法。本發(fā)明專利技術(shù)的診斷方法不傷害母體或胎兒，并且可使用母體血液樣品來分析，因而非常簡便；并可有利地用于產(chǎn)前診斷方法，能夠在早期確定而不論是否發(fā)生單核苷酸多態(tài)性引起的單基因疾病。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種通過對母體血清DNA測序來預(yù)測胎兒單基因遺傳變異的方法。更具體地，本專利技術(shù)涉及一種基于母體血清DNA測序而非侵入性地預(yù)測胎兒單基因遺傳變異及其導(dǎo)致的單基因疾病的方法。
技術(shù)介紹
最近，由于畸形胎兒出生率的增加和各種產(chǎn)前診斷設(shè)備的開發(fā)，人們對產(chǎn)前診斷的關(guān)心與日俱增。特別地，推薦這樣的孕婦接受產(chǎn)前診斷：其年齡在35歲以上、其分娩過染色體異常的胎兒、其出生時具有染色體結(jié)構(gòu)異常或其胎兒是與具有染色體結(jié)構(gòu)異常的男性所懷的、其具有家族遺傳疾病史、其具有神經(jīng)管缺陷的風(fēng)險、或其在母體血清篩查和超聲波檢查中被懷疑具有胎兒畸形。產(chǎn)前診斷方法可大致分為侵入性診斷方法和非侵入性診斷方法。由于侵入性診斷方法在診斷過程中對胎兒施加影響而有可能引起流產(chǎn)、疾病或畸形等，因此，已開發(fā)了非侵入性診斷方法作為替代方法來克服此類問題。在母體血漿的游離DNA(cfDNA)中的游離胎兒DNA(cffDNA)的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)非侵入性的產(chǎn)前遺傳診斷方法提供了強有力的工具。大規(guī)模平行測序(也稱為新一代測序)的引入進一步促進了cffDNA在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用。此外，一些研究通過全基因組測序(WGS)和cffDNA目標(biāo)富集后的測序證實了胎兒和母體DNA在整個基因組上是均勻分布的(LoYMetal.，ScienceTranslationalMedicine2010；2：61ra91；LiaoGJetal.，ClinicalChemistry2011；57：92-101；KitzmanJOetal.，ScienceTranslationalMedicine2012；4：137ra76)。這些結(jié)果提供了可將檢測擴展至單基因疾病的基礎(chǔ)，單基因疾病比染色體非整倍性更為常見。然而，相對于非整倍性檢測在臨床實踐中的便利的應(yīng)用，應(yīng)用于單基因疾病還有很多復(fù)雜的障礙要克服。cffDNA在母體血漿中的含量很低而且其在不同母體血漿中的含量變化較大，因而很難在單核苷酸的水平上可靠地檢測出胎兒變體。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題本專利技術(shù)旨在提供一種通過使用母體血清DNA測序而簡便地檢驗、檢測或診斷胎兒的單基因變異的方法，或預(yù)測或診斷與所述單基因變異相關(guān)的單基因疾病的方法、或提供與所述單基因變異相關(guān)的單基因疾病的預(yù)測/診斷信息的方法。技術(shù)方案本專利技術(shù)涉及一種通過母體血清DNA測序來預(yù)測胎兒單基因遺傳變異的方法。更具體地，本專利技術(shù)涉及一種通過母體血清DNA測序來非侵入性地預(yù)測、檢測或診斷胎兒單基因遺傳變異及其導(dǎo)致的單基因疾病的方法。本專利技術(shù)的一個實施方案涉及一種使用母體血清RNA檢測胎兒遺傳變異的方法，所述方法包括：通過母體血清DNA的測序分析，在母體單基因中定義基因缺失或重復(fù)型遺傳突變類型和遺傳變異區(qū)域，并在具有所述遺傳變異的母體血清DNA的變異區(qū)域中使用雜合SNP的等位基因頻率來確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳變異的步驟。本專利技術(shù)的另一個實施方案涉及一種使用母體血清RNA來檢測胎兒遺傳變異的方法，所述方法包括：通過母體血清DNA的測序分析，在母體單基因中定義基因缺失或重復(fù)型遺傳突變類型和遺傳變異區(qū)域，并使用通過新一代測序法分析具有所述遺傳變異的母體的血清DNA和血球(corpuscle)DNA而獲得的讀碼深度比(readdepthratio)(血清讀碼深度/血球讀碼深度)，并應(yīng)用該讀碼深度比來確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳變異的步驟。隨著DNA測序技術(shù)的發(fā)展，可解讀大量的遺傳信息，并且基于新一代測序(NGS)技術(shù)的基因組分析方法被應(yīng)用于產(chǎn)前分析領(lǐng)域中。特別地，基于母體血液包含一定水平的胎兒基因組這一事實，母體血液樣品可用于分析胎兒基因組信息。該方法簡便，對母體或胎兒沒有影響，并可用作早期預(yù)測胎兒遺傳變異的產(chǎn)前診斷方法。有益效果本專利技術(shù)的方法能夠以非侵入性的方式，通過對攜帶者(carrier)母體的血清DNA測序而在胎兒出生前(從懷孕后6周以后)預(yù)測胎兒單基因遺傳變異，該方法有效且簡便，因而能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的非侵入性方法(如絨毛膜絨毛取樣和羊膜穿刺術(shù))而應(yīng)用于產(chǎn)前診斷。附圖說明圖1示出了從本專利技術(shù)具體實施方式中獲得的等位基因頻率相對胎兒DNA分?jǐn)?shù)的圖，其中上面的線是指在單基因中具有突變的胎兒的等位基因頻率，下面的線是指在單基因中不具有突變的胎兒的等位基因頻率。圖2示出了從本專利技術(shù)具體實施方式中獲得的單基因中變異和非變異區(qū)域中的血清讀碼深度與血球讀碼深度的比率(血清讀碼深度/血球讀碼深度，γ)，其中X軸為X-染色體上的核苷酸位置，Y軸表示變異區(qū)域(實心圓)和非變異區(qū)域(空心圓)的相對讀碼深度比(γ)和各區(qū)域的代表值(虛線)。具體實施方式在下文中，將更詳細(xì)地描述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)涉及一種通過母體血清DNA測序來檢驗、檢測或診斷胎兒單基因遺傳變異的方法。本方法簡便，因為它不需要父系或雄性系DNA。具體地，使用母體血清DNA檢測胎兒單基因遺傳變異的方法包括：根據(jù)母體血清DNA的測序分析數(shù)據(jù)，在單基因疾病相關(guān)聯(lián)的母體單基因中定義基因缺失或重復(fù)型遺傳突變類型及變異發(fā)生的區(qū)域(步驟A)，使用具有遺傳變異的母體血清DNA，依據(jù)所述變異區(qū)域或非變異區(qū)域(正常區(qū)域)中的胎兒遺傳變異來分析有區(qū)別的遺傳性狀(步驟B)，以及確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳變異(步驟C)。根據(jù)本專利技術(shù)的一些實施方案，所述使用具有遺傳變異的母體血清DNA來分析有區(qū)別的遺傳性狀的步驟B可通過兩種方式進行。第一種，對具有遺傳變異的母體血清DNA測量變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率，得到等位基因頻率的測量分布。通過使用母體血清DNA中胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)和孟德爾定律來計算并獲得對于存在及不存在胎兒遺傳變異的單基因的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率的預(yù)測值。然后，使用所述測量分布和預(yù)測值來確定胎兒是否具有遺傳突變。第二種，通過新一代測序法來分析母體血清DNA和母體血球DNA(母體基因組DNA)的序列信息，從各母體血清DNA和母體血球DNA中獲得變異區(qū)域和非變異區(qū)域中的讀碼深度，并通過獲取并比較血清讀碼深度與血球讀碼深度的比率(血清讀碼深度/血球讀碼深度)，來確定是否存在胎兒遺傳突變。在本專利技術(shù)的一些實施方案中，使用遺傳變異區(qū)域中的雜合SNP的等位基因頻率的方法可如下進行：分析母體血清DNA以獲得母體測序數(shù)據(jù)；通過使用所述測序數(shù)據(jù)來定義在母體單基因疾病相關(guān)聯(lián)的單基因中的缺失或重復(fù)型遺傳突變及變異區(qū)域；通過在具有所述遺傳變異的母體血清DNA中測量變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率，而得到等位基因頻率的測量分布；獲得母體血清DNA中的胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)并使用孟德爾定律來計算單基因的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率的預(yù)測值，當(dāng)胎兒具有單基因的遺傳變異時將其作為第一預(yù)測值(θexp|aff)，當(dāng)胎兒不具有單基因的遺傳變異時將其作為第二預(yù)測值(θexp|unaff)；以及基于所述第一預(yù)測值(θexp|aff)和第二預(yù)測值(θexp|unaff)是否落入等位基因頻率的測量分布的統(tǒng)計學(xué)顯著區(qū)間來確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因上具有基因缺失或重復(fù)型遺傳突變。在下文中將分步對本專利技術(shù)的檢測方法分進行更詳細(xì)的說明。(步驟A)此步驟為通過使用母體血清DNA的測序分析本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種使用母體血清DNA來檢測胎兒遺傳變異的方法，其包括：分析母體血清DNA以獲得母體測序數(shù)據(jù)；使用所述測序數(shù)據(jù)來定義在母體單基因疾病相關(guān)的單基因中的基因缺失或重復(fù)型遺傳突變類型及變異區(qū)域；通過測量具有所述遺傳變異的母體血清DNA的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率而獲得所測量的等位基因頻率的分布；通過使用所述母體血清DNA中的胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)并應(yīng)用孟德爾定律來獲得單基因的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率的預(yù)測值，當(dāng)胎兒具有單基因的遺傳變異時，將其作為第一預(yù)測值(θexp|aff)，當(dāng)胎兒不具有單基因的遺傳變異時，將其作為第二預(yù)測值(θexp|unaff)；以及基于所述第一預(yù)測值(θexp|aff)和第二預(yù)測值(θexp|unaff)是否落入所測量的等位基因頻率分布的統(tǒng)計學(xué)顯著性區(qū)間內(nèi)，來確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳突變。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.12.31 KR 10-2014-0194900;2014.07.18 US 62/0261.一種使用母體血清DNA來檢測胎兒遺傳變異的方法，其包括：分析母體血清DNA以獲得母體測序數(shù)據(jù)；使用所述測序數(shù)據(jù)來定義在母體單基因疾病相關(guān)的單基因中的基因缺失或重復(fù)型遺傳突變類型及變異區(qū)域；通過測量具有所述遺傳變異的母體血清DNA的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率而獲得所測量的等位基因頻率的分布；通過使用所述母體血清DNA中的胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)并應(yīng)用孟德爾定律來獲得單基因的變異區(qū)域中雜合SNP的等位基因頻率的預(yù)測值，當(dāng)胎兒具有單基因的遺傳變異時，將其作為第一預(yù)測值(θexp|aff)，當(dāng)胎兒不具有單基因的遺傳變異時，將其作為第二預(yù)測值(θexp|unaff)；以及基于所述第一預(yù)測值(θexp|aff)和第二預(yù)測值(θexp|unaff)是否落入所測量的等位基因頻率分布的統(tǒng)計學(xué)顯著性區(qū)間內(nèi)，來確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳突變。2.權(quán)利要求1的方法，其中所述分析母體血清DNA的步驟是使用包括目標(biāo)富集和大規(guī)模平行測序的新一代測序方法來進行的。3.權(quán)利要求1的方法，其中所述定義所述母體單基因中缺失或重復(fù)型遺傳突變類型及變異區(qū)域的步驟是如下進行的：通過新一代測序方法來計算從母體血清DNA的分析中獲得的讀碼深度的移動平均值，以及應(yīng)用CBS(循環(huán)二元分割)。4.權(quán)利要求1的方法，其中在獲得所測量的等位基因頻率的分布的步驟及獲得所述等位基因頻率的預(yù)測值的步驟中所使用的等位基因是次要等位基因，其等位基因頻率小于0.5。5.權(quán)利要求1的方法，其中在獲得所測量的等位基因頻率的分布的步驟及獲得所述等位基因頻率的預(yù)測值的步驟中所使用的等位基因是主要等位基因，其等位基因頻率大于0.5。6.權(quán)利要求1的方法，其中母體血清DNA的男性胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)是通過采用靶向X連鎖的鋅指(Zfx)基因和Y連鎖的鋅指(Zfx)基因的各捕獲探針捕獲ZFX和ZFY基因而獲得的。7.權(quán)利要求1的方法，其中母體血清DNA的女性胎兒DNA分?jǐn)?shù)(f)是通過使用在非變異區(qū)域中的中位值為0.1、范圍為0.02至0.3的等位基因頻率上所形成的SNP等位基因頻率的分布而獲得的。8.權(quán)利要求1的方法，其中所述單基因疾病選自：杜氏肌營養(yǎng)不良、佩利措伊斯-梅茨巴赫病、肌管性肌病、眼腦腎綜合征、門克斯綜合征、X-連鎖腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、Hoyeraal-Hreidarsson綜合征、脊髓性肌肉萎縮癥、異染性腦白質(zhì)病變和克拉伯病。9.一種提供胎兒單基因疾病的診斷信息的方法，其包括使用權(quán)利要求1-8中任一項的母體血清DNA來確定胎兒在單基因疾病相關(guān)的單基因中的基因缺失或重復(fù)型遺傳突變。10.一種使用母體血清DNA來檢測胎兒遺傳變異的方法，其包括：使用母體血清DNA的測序數(shù)據(jù)來定義在母體單基因疾病相關(guān)的單基因中的缺失或重復(fù)型遺傳突變類型及變異區(qū)域；使用具有遺傳變異的母體的母體血清DNA的測序分析數(shù)據(jù)來獲得母體血清DNA的單基因中變異區(qū)域中的血清讀碼深度和非變異區(qū)域中的血清讀碼深度；使用具有遺傳變異的母體的母體血球DNA的測序分析數(shù)據(jù)來獲得母體血球DNA的單基因中變異區(qū)域中的血清讀碼深度和非變異區(qū)域中的血清讀碼深度；計算單基因的變異區(qū)域中血清讀碼深度與血球讀碼深度的第一比率(血清讀碼深度/血球讀碼深度)及單基因的非變異區(qū)域中血清讀碼深度與血球讀碼深度的第二比率(血清讀碼深度/血球讀碼深度)；以及將所述第一比率和第二比率進行比較，確定胎兒是否在單基因疾病相關(guān)的單基因中具有基因缺失或重復(fù)型遺傳突變。11.權(quán)利要求1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：南宮錠賢，
申請(專利權(quán))人：SK電信有限公社，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國;KR