[发明专利]一种经济的应用大规模平行测序技术检验多目标多基因的方法

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学领域，涉及医学诊断和生物技术，涉及一种应用大规模平行测序同时检验多目标相关基因突变的方法，具体的是一种采用大规模平行测序平台技术结合优化后的目标基因捕获技术。 

背景知识 

下一代测序技术(Next Generation Sequencing)又称为二代测序技术当前已经广泛应用于生物研究领域。其代表技术为罗氏公司(Roche)的454测序仪(Roche GS FLX sequencer)，Illumina公司的Solexa基因组分析仪(IlluminaGenome Analyzer)和ABI的SOLiD测序仪(ABI SOLiD sequencer)。它们的共同特点为： 

1.集成了生物医学、计算机、微电子学、光学、材料科学和精密加工等多学科技术。例如，Roche GS FLX sequencer的图像采集技术就借鉴现代天文望远镜的光学系统技术，即超高分辨率的CCD集成光纤束技术。 

2.测序策略主要基于循环芯片测序法(Cyclic-array sequencing)，即制备DNA文库，单分子扩增，在固相载体上形成DNA簇阵列，并行地利用DNA聚合酶或者连接酶进行酶促反应(模板变性、引物退火杂交、延伸或连接)，同时读取反应产生的特异性荧光信号，最终得到超大量的DNA序列信息。 

3.高通量并行测序。例如，Roche GS FLX sequencer一次就可对上百万条DNA分子同时进行序列测定，一次运行通量达到400Mb以上，而传统测序(一代测序)一轮测序的通量仅为80Kb左右。 

4.单分子测序。传统测序(一代测序)是对多个DNA分子的混合物进行测序，其测序结果是多个DNA分子综合的序列信息；而二代测序先对单个DNA分子进行PCR以放大DNA分子数量(相当于单个DNA分子的克隆复制)，再对这些DNA分子进行测序，就可以得到原来单个DNA分子的序列信息。 

新一代测序技术的应用领域相当广泛，除了在科研领域(例如通过人类基因组上的SNP位点、基因缺失、基因拷贝数变异来分析研究人类基因的多态性等)，在临床医学及食品安全领域也有着广泛的应用前景。 

(一)临床医学： 

1.遗传病的诊断 

遗传病是一种人类基因组DNA缺陷，即由基因突变或染色体畸变造成的疾病，包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病等。通过下一代测序技术强大的测序能力，就可分析出待检者的全部基因组中哪部分基因存在缺陷，一方面可以找到很多病因不明的遗传病的致病基因，另一方面结合产前筛查，可以有效的避免遗传病患儿的诞生，这对提高我们中华民族的人口质量，减少出生缺陷、残疾等至关重要。 

2.传染性疾病的快速诊断 

传染性疾病的突然爆发造成严重的公共安全威胁，但在疾病爆发初期往往没有有效的检测手段能快速鉴定出病原体，特别是未知的病原体。一个典型例子就是2003年的SARS(传染性冠状病毒肺炎)，是由一种具有强传染性的新型冠状病毒在人群中快速传播引起。而通过下一代测序技术，我们可快速检测分析出一个个体内基因组中有无外来病原体的基因序列，根据这些序列信息就能鉴定出人群中感染的病原体，为较短时间内制定疫情防控策略提供科学依据和坚实保障，避免疾病的大规模爆发流行。 

3.个体化医疗 

由于人类全基因组测序工作的完成以及对疾病与基因关系的深入研究，现在的临床医学已由群体治疗向个体化医疗转变，即根据个体的遗传学信息来针对性的制定预防疾病的措施以及合理的治疗方案。肿瘤的靶向治疗就是一个成功应用。另外，临床研究表明很多重大疾病往往与多个基因密切相关，而不是由单个基因决定。这些都需要我们对个体的遗传学信息有全面准确的了解，因此具有强大的测序能力的下一代测序技术显得至关重要。 

(二)食品安全： 

在食品安全领域，下一代测序技术同样有着广泛应用的前景。食品安全是各国公共安全的焦点，其中相当重要的问题是致病微生物污染食品导致的食源性疾病。根据世卫组织统计，每年全球发生的食源性疾病数以亿计。发达国家如美国每年因食源性疾病带来的医疗费用及相关损失达几十亿美元。此外，群体食源性疾病的爆发还会给社会带来严重的公共安全问题。由于可污染食品的致病微生物种类繁多，如何及时有效地检测出食品中致病微生物是哪一种，目前仍是一个巨大挑战。下一代测序技术是一个很好解决方案，利用其强大测序能力，可同时对食品中等所有微生物的基因组进行测序，有效鉴定出食品是 否存在以及何种致病微生物污染。