[发明专利]通过使用靶向大规模并行测序的等位基因比率分析进行的胎儿三体性的非侵入性产前诊断

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为非临时申请，并要求2012年4月6日递交的标题为“通过使用靶向大规模并行测序的等位基因比率分析进行的胎儿三体性的非侵入性产前诊断(NONINVASIVE PRENATAL DIAGNOSIS OF FETAL TRISOMY BY ALLELIC RATIO ANALYSIS USING TARGETED MASSIVELY PARALLEL SEQUENCING)”的美国临时专利申请第61/621,454号的权益，其通过引用整体并入本文，用于所有目的。

发明背景

胎儿非整倍性如21三体(T21)的产前筛查和诊断为现代产科护理的既定部分。常规的产前筛查以诸如母体年龄、声像图和生化标记的参数为基础[1]。因为这些参数主要是基于基本上作为与核心分子病理学相关的副现象的表型特征，它们的诊断性能通常是不理想的。通过上述筛查方法分级为高风险的怀孕需要进一步研究通过侵入性方案如绒毛膜取样(CVS)和羊膜穿刺术获得的胎儿遗传物质。后面的这些方案具有小的但确定的流产风险[2]。1997年证明了母体血浆中存在胎儿DNA，这开辟了非侵入性产前诊断(NIPD)的可能[3]。

母体血浆DNA含有片段化的母体和胎儿基因组DNA的混合物[4]。大量的母体DNA背景代表了对探测胎儿染色体状态的挑战。早期对T21的NIPD的研究为基于多态性的，需要测量等位基因比率并将其与预期的正常值比较[5-7]。这些早期的方法是基于胎儿特异性分子标签如DNA甲基化标记[5]和RNA标记[6]，或者需要人们例如使用母体血浆的甲醛处理来将分数形式的胎儿DNA浓度增加至足够高的水平[7]。然而，对于后一方法，对甲醛处理的有效性存在争议，因为该方法不能被不同的小组一致地重现[8-10]。因此，该方法的临床适用性仍不清楚。

因此，需要提供使用等位基因比率的非侵入性产前诊断的新技术。

发明概述

实施方案提供了用于非侵入性地确定胎儿是否具有与第一染色体相关的非整倍性的方法、装置和系统，其通过分析含有无细胞的胎儿DNA和母体DNA的混合物的生物样品。例如，可确定第一染色体的第一等位基因比率，并可确定一个或多个参照染色体的第二等位基因比率。为了确定该比率，可针对与多态性基因座相关的靶标区域富集DNA，然后进行测序。确定第一染色体和一个或多个参照染色体上具有胎儿特异性等位基因的靶标区域中的基因座。这些基因座可用于确定各个等位基因比率。可将第一等位基因比率与第二等位基因比率之间的第三比率与阈值比较以确定是否存在针对第一染色体的非整倍性，以及非整倍性是母本来源的还是父本来源的。

其他实施方案涉及与本文所述方法相关的系统、便携式用户装置和计算机可读介质。

参照以下详细描述和附图可获得对本发明实施方案的性质和优势的更好的理解。

附图说明

图1A显示了母体和整倍性胎儿的基因座处的等位基因的图100，以及根据本发明实施方案的计算实例。图1B显示了母体和父本来源的非整倍性胎儿的基因座处的等位基因的图120，以及根据本发明实施方案的计算实例。图1C显示了母体和母本来源的非整倍性胎儿的基因座处的等位基因的图140，以及根据本发明实施方案的计算实例。

图2是说明分析来自怀有胎儿的女性个体的生物样品以确定胎儿是否具有非整倍性的方法200的流程图。

图3显示了根据本发明实施方案的14名孕妇的测序结果表。

图4显示了通过非靶向与靶向测序数据的F-S比进行的T21检测。计算了值以将非靶向(A)和靶向(B)测序数据中来自整倍性胎儿的父本和母本来源的T21区分开来。(Ma-T21：母本来源的T21。Pa-T21：父本来源的T21。)

图5A和5B显示了根据本发明实施方案的分数形式的胎儿DNA浓度为5％(图5B)和15％(图5A)的T21检测的计算机模拟图。

图6显示了研究用于T21检测的特征性(informative)等位基因计数的最小数目的计算机模拟的图600。

图7显示了可用于根据本发明实施方案的系统和方法的计算机系统实例700的方框图。

定义

如本文所用的术语“生物样品”是指采集自个体(例如，人，如孕妇)且含有一个或多个目标核酸分子的任何样品。实例包括血浆、唾液、胸膜液、汗液(sweath)、腹水、胆汁、尿液、血清、胰液、粪便和宫颈刮片样品。