[发明专利]确定个体染色体结构异常的方法和系统

说明书

本发明提出了一种确定个体染色体结构异常的方法。该方法包括：(1)利用核型分析和微阵列芯片分析的至少之一，确定所述个体的第一候选染色体结构异常类型，以便获得第一候选染色体异常类型集合；(2)对所述个体的组织样本进行全基因组测序，并对所得到的测序结果进行第一数据分析，以便获得第二候选染色体异常类型集合；(3)对所述个体的单细胞样本进行全基因组测序，并对所得到的测序结果进行第二数据分析，以便获得第三候选染色体异常类型集合；(4)基于所述第一候选染色体异常类型集合、第二候选染色体异常类型集合和第三候选染色体异常类型集合，确定所述个体的最终染色体结构异常类型。

技术领域

本发明涉及生物检测领域，具体地，本发明涉及确定个体染色体结构异常的方法和系统。

背景技术

染色体变异在影响人类健康中发挥着至关重要的作用，尤其与智力发育、癌症、不孕不育等疾病的发生有密切关联。自1971年巴黎国际染色体命名会议以来，已发现人类染色体数目异常和结构畸变3000余种，目前已确认染色体病综合征100余种，智力低下和生长发育迟滞是染色体病的共同特征。Down综合征(Down’s syndrome)是人类最常见的染色体疾病，其他已知的染色体综合症疾病包括DiGeorge综合症、Patau综合征、Williams综合征、Prader-Willi和Angelman综合征等。而染色体其他类型的结构畸变如易位(translocation)、倒位(inversion)甚至是染色体的碎裂(chromothripis)也是致病致死的重要原因之一。2012年Talkowski团队报道了一例胎儿患有CHARGE综合症而死胎，其原因为6号和8号染色体的自发性平衡易位导致基因CHD7基因融合而功能失活。对植入前胚胎、孕妇进行相应的检测手段可以及时发现进而采取相应的干预措施，可以显著降低新生儿的出生缺陷率，提高人口的优生率。另一方面，染色体的畸变以及因畸变而形成的融合基因也是癌症的发生发展重要机制之一。1960年第一个融合基因就被Nowell和Hungerford等在白血病慢性髓细胞性白血病的白细胞中发现。而至今已有多种融合基因被认定为肿瘤的致病突变，如前列腺癌中的TMRPSS2-ERG在高加索人中达到50％。因此，通过早期无创的检测手段鉴定此类畸变将为肿瘤的早期诊断和干预带来历史性突破。

另一方面，针对植入前筛查诊断和孕妇产前筛查诊断、疑似癌症患者的无创染色体畸变检测需求，目前尚无有效的检测方法。目前，单细胞的提取后进行检测分析特别是进行高通量测序已经较为广泛的应用于肿瘤研究和早期胚胎的植入前诊断与筛查。PeasonHA在1967年发现孕妇血液中存在胎儿有核红细胞(Fetal Nucleated Red Blood Cell,NRBC)，而Thomas Ashworth更早在1869年患有转移癌症的患者血液里面发现了循环肿瘤细胞(Circulating Tumor cells,CTCs)等，这无创方式检测染色体结构畸变提供了可能。另外，部分早期胚胎存在的导致植入成功率降低的畸变以及只存在于少数细胞(如早期癌细胞)中的突变也可以通过单细胞检测技术得到还原。

基于基因组DNA采用高通量测序进行易位重组检测早在2011年Talkowski团队完成有效查找，但并未有效解决由于建库测序以及后期比对分析带来的系统性误差带来的高假阳性。

因此，对于染色体结构异常的检测方法仍有待进一步开发和改进。

发明内容

本申请是发明人基于对以下问题和事实的发现而提出的：

现有技术中核型分析作为检测染色体畸变的金标准目前在临床诊断上广泛应用，但因其精度较低(仅能检测5Mb以上的异常)，而无法准确诊断微小染色体结构变异。微阵列芯片(array Comparative Genomic Hybridization,aCGH)目前已经由美国国家食物药品监管局推荐在有创产前诊断中推广应用，但其仅能够检测出剂量(dosage)增加或减少的畸变类型。并且目前已开发出的高通量测序检测技术，针对单细胞染色体变异检测，也仅能检测微缺失微重复，针对倒位、平衡易位目前还没有有效的高通量检测方法。