[发明专利]用于基因绘图和单元型分型的原位方法

说明书

发明领域

本发明广泛涉及遗传学领域。更具体的说，本发明涉及使用原位方法绘 制基因组图的方法和测定受试者单元型的方法。

发明背景

基因组图描绘每条染色体上基因或其它标志物的次序及它们之间的间 距。以数个不同分辨率水平或尺度构建了人类基因组图。最粗的分辨率是遗 传连锁图，其通过DNA标志物(基因和其它可鉴定DNA序列)的继承样式 描绘它们的相对染色体位置。遗传连锁图显示沿着染色体的特定DNA的相对 位置。个体间不同的且在实验室中可检测的任何继承的身体或分子特征是潜 在遗传标志物。标志物可以是表达的DNA区(基因)或没有已知编码功能但 其继承样式可跟踪的DNA区段。DNA序列差异是尤其有用的标志物，因为 它们是丰富的且易于精确表征。

要在绘图中有用，标志物必须是多态性的；也就是说，在个体间必须存 在可变形式，使得它们在家族研究中的不同成员间是可检测的。多态性指 DNA序列中平均每300-500bp发生一次的变异。外显子序列内的变异能导致 看得见的变化，诸如眼睛颜色、血型、和疾病易感性的差异。大多数变异发 生在内含子内，而且对生物体的外观或功能影响很小或没有影响，但是它们 在DNA水平检测得到且能用作标志物。这些类型的标志物的例子包括(1)限 制性片段长度多态性(RFLP)，其反映能被DNA限制酶切割的DNA位点的序 列变异，和(2)串联重复序列的可变数目，串联重复序列指短的、重复的序列， 其重复单元的数目有变化，因此长度也有变化(一项易于测量的特征)。通 过观察两种标志物是如何频繁地一起继承，构建了人类遗传连锁图。

在同一染色体上位置彼此靠近的两种标志物会趋于一起自双亲传递至 孩子。在精子和卵细胞的正常生成期间，DNA链偶尔断裂并在同一染色体上 的不同位置中或在同一染色体的另一拷贝(即同源染色体)上重新连接。此 过程(减数分裂重组)能导致最初在同一染色体上的两种标志物分开。彼此 越靠近的标志物连锁越紧密，越不可能在它们之间发生重组事件并将它们分 开。如此，重组频率提供了对两种标志物之间距离的评估。

遗传图的价值在于通过跟踪在患病个体中存在的(但在未患病个体中缺 失的)DNA标志物的继承，能在图上定位遗传病，即使可能尚未了解该疾病 的分子基础或尚未鉴定负责该疾病的基因。遗传图已经用于寻找数种重要疾 病基因的精确染色体位置，包括囊性纤维化病、镰状细胞病、泰-萨克斯病、 脆性X综合征、和强直性肌营养不良。

当前用于鉴定基因组内影响基因功能的基因的办法具有两项共同特征： 首先，采用非编码序列变体标志物来揭示含有候选基因的染色体区；其次， 基因组范围的分析寻找序列变体标志物与感兴趣表型之间的关联。通过基因 组范围的关联分析(也称作连锁不平衡绘图)进行的基因发现是美国专利No. 5,851,762的主题。

虽然基因组信息在连锁研究中是有用的，但是认为关于单倍组(haplome) 的信息对于在限定疾病相关基因功能中鉴定感兴趣基因组区域的标志物是 更加有用的。单倍组序列的使用减少了连锁研究中的错误，因为不需要考虑 基因第二拷贝(像在同源染色体上提供的)对所考虑性状的影响。

在2003年，美国卫生研究院(National Institutes of Health)资助的国际联盟 启动了一项为期3年、花费100,000,000美元的项目来创建人类基因组单元型 图(称作“HapMap”)以推动复杂疾病中通过基于单元型的标志物等位基因 -疾病基因关联进行的基因发现。此连锁不平衡等位基因关联绘图(“关联绘 图”)策略涉及无关的患者个体，而且是家族不可得时家族(家谱)连锁分 析的传统办法的最新替代方法。

被HapMap作为基础的假设是来自二倍体DNA基因分型的单元型推论充 分分辨以进行关联绘图，保证继续作为基因组范围的基因发现的策略。

另一项假设是来自4个群体(西非尼日利亚、日本、中国、美国)的几 百个体的SNP(单核苷酸多态性)分析会足以鉴定多余的SNP，由此鉴定足 以表征所有(包括混合的)群体中单元型块的单元型标记单SNP或最小SNP 集合。HapMap联盟还提出只有常见单元型(＞5-10％)会是常见的多基因疾 病中和药物反应性中重要的，而且这些常见单元型会是200名左右个体的研 究中可鉴定的。