[发明专利]对染色体测序结果进行GC校正的方法及装置

说明书

相关申请

本申请是申请日为2011年6月29日、名称为《胎儿遗传异常的无创性检测》的中国专利申请201180067286.X的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过对来自孕妇的样品进行DNA测序来检测胎儿遗传异常的无创性方法。更具体而言，本发明涉及数据分析，以除去由扩增和测序DNA样品引入的GC偏差。本发明还涉及统计分析，目的是检测胎儿遗传异常，例如包括非整倍性的染色体异常。

背景技术

包含有创步骤的常规产前诊断方法例如绒膜绒毛取样和羊膜腔穿刺术对胎儿和母亲二者都有潜在的风险。使用产妇血清标记物和超声波来无创性筛查胎儿非整倍性是可行的，但敏感性和特异性有限(Kagan,et al.,Human Reproduction(2008)23:1968–1975；Malone,et al.,N Engl J Med(2005)353:2001–2011)。

最近的研究已经证明，通过对孕妇血浆中的DNA分子进行大规模平行测序而无创性检测胎儿非整倍性是可行的。胎儿DNA已经在母体血浆和血清中被检测到并被定量(Lo,et al.,Lancet(1997)350:485 487；Lo,et al.,Am.J.hum.Genet.(1998)62:768-775)。多种胎儿细胞类型在母体循环系统出现，包括胎儿粒细胞、淋巴细胞、有核红细胞、血液细胞和滋养细胞(Pertl and Bianchi,Obstetrics and Gynecology(2001)98:483-490)。胎儿DNA可以在妊娠第7周在血清中被检测到，并且随妊娠期增加。产妇血清和血浆中存在的胎儿DNA与从胎儿细胞分离方法得到的DNA浓度相当。

循环的胎儿DNA已经被用于确定胎儿的性别(Lo,et al.,Am.J.hum.Genet.(1998)62:768-775)。同时，已经使用胎儿DNA检测到胎儿恒河猴D基因型。然而，循环的胎儿DNA的诊断应用和临床应用限于存在于胎儿但不存在于母亲的基因(Pertl and Bianchi,Obstetrics and Gynecology(2001)98:483-490)。因此，仍存在这样的无创性方法的需求，即该无创性方法可以确定胎儿DNA序列并提供对胎儿染色体异常的确定性诊断。

过去数十年在母体血液中发现胎儿细胞和无细胞胎儿核酸以及对母体血浆无细胞DNA应用高通量鸟枪测序使得如下是可行的：检测母体血浆样品中由非整倍体胎儿造成的染色体的小变化。无创检测三体性13、18和21妊娠已经被实现。

然而，如一些研究表明的，通过扩增和测序引入的GC偏差对非整倍性检测的敏感性产生了操作限制。在不同条件例如试剂组成、簇密度和温度下，GC偏差可能在样品制备和测序过程中引入，这造成对不同GC组成的DNA分子的差异取样和富含GC或少含GC的染色体的测序数据的显著偏差。

为了提高敏感性，已经开发了用于去除GC偏差效应的方法。Fan and Quake开发了一种通过计算去除GC偏差的方法，该方法通过基于局部基因组GC含量对每个GC密度给予权重，以通过乘以相应权重改善映射到每一区段(bin)中的读段(read)数目(Fan and Quake PLoS ONE(2010)5:e10439)。然而，该方法在处理性染色体病症特别是Y染色体相关病症方面有困难，原因是该方法可能造成数据轻微失真，这会干扰检测的准确性。

在本文中，发明人描述了一种通过计算去除GC偏差的方法，目的是除了避免数据失真以外还获得更高的胎儿遗传异常检测的敏感性。该方法根据GC含量定义用于统计测试的参数。另外，发明人通过显示出更高的敏感性和特异性的二元假设将估计的胎儿分数引入诊断。发明人的方法还表明，对于含低胎儿DNA分数的母体样品，通过测序更多的多核苷酸片段，有可能将对胎儿遗传异常的无创性检测的敏感性增加至预设精度。在后面的孕周对母体血浆再次取样也可以增加诊断的敏感性。

发明内容

本发明涉及通过大规模测序来自母体生物样品的核苷酸而无创性检测胎儿遗传异常的非诊断方法。还提供了去除由于染色体GC含量差异而造成的测序结果GC偏差的方法。