[发明专利]一种检测胎儿基因单倍体型的方法、装置和存储介质

说明书

本申请公开了一种检测胎儿基因单倍体型的方法、装置和存储介质。本申请方法包括，获取孕妇及其丈夫基因组基因型和孕妇血浆游离DNA基因型；根据孕妇及其丈夫基因组基因型，通过基因型与基因单倍体型对应数据库和单倍体型分析软件，获得孕妇及丈夫基因单倍体型；根据孕妇血浆游离DNA基因型，孕妇及丈夫基因单倍体型，根据孕妇血浆中胎儿遗传父母单倍体型剂量信息不平衡原理，利用隐马可夫模型和维特比算法获得胎儿基因单倍体型。本申请方法所需样本简单，可操作性强，仅需孕妇及丈夫外周血，通过孕妇及丈夫基因组基因型和孕妇血浆游离DNA基因型，即可实现胎儿基因单倍体型构建。本申请方法检测周期短，成本低，能更好满足临床使用需求。

技术领域

本申请涉及基因单倍体型检测技术领域，特别是涉及一种检测胎儿基因单倍体型的方法、装置和存储介质。

背景技术

目前，确定胎儿单倍体型方法通常分为有创和无创两种，考虑到有创存在一定流产风险和并发症可能性，无创方法越来越得到推广和应用。

当前基于孕妇血浆游离DNA无创确定胎儿单倍体型方法主要包含以下几种：(1)对父母及先证者进行高通量测序(Massive parallel sequencing，MPS)构建单倍体型，或者对父母、祖父母及外祖父母进行高通量测序构建单倍体型，对孕妇的血浆进行高通量测序，根据血浆中胎儿遗传父母单倍体剂量信息不平衡原理，利用孕妇血浆数据推测胎儿遗传父母的单倍体型；(2)对父母双方进行复杂的实验，例如微流体稀释结合分子标签标记、分子交联、Fosmid质粒克隆、DNA稀释结合转座酶分子标签建库等，实验处理完后进行NGS文库构建和高通量测序，根据关联的分子标签信息把短的测序片段组装成长的父母单倍体型，对孕妇的血浆进行高通量测序，根据血浆中胎儿遗传父母单倍体剂量信息不平衡原理，利用孕妇血浆数据推测胎儿遗传父母的单倍体型；(3)对父母双方进行第三代测序文库构建和测序，根据长度长序列的杂合的SNP信息构建父母的单倍体型，对孕妇的血浆进行高通量测序，根据血浆中胎儿遗传父母单倍体剂量信息不平衡原理，利用孕妇血浆数据推测胎儿遗传父母的单倍体型。

综上所述，现有无创方式获取胎儿单倍体型的方法主要是以下两大类：

1.家系方法：对父母及先证者，或者对父母、祖父母及外祖父母进行高通量测序，利用家系数据推测出父母单倍体型，利用相同方法对孕妇血浆进行高通量测序。根据血浆中胎儿遗传父母单倍体剂量信息不平衡原理，利用隐马可夫模型和维特比算法推测胎儿的单倍体型。

2.实验方法：利用复杂的实验方法直接对夫妇双方进行单倍体型构建，目前主流的实验方法包括分子交联TLA、微流体技术、分子标签结合转座酶建库技术和三代建库等方法。前述几种方法，通过无限次的物理稀释或者物理分隔，再通过等温扩增的方式引入分子标签，测序后数据根据标签信息进行长片段组装，进而获得父母的单倍体型。获得父母单倍体型后，还需要对孕妇血浆进行NGS高通量测序，根据血浆中胎儿遗传父母单倍体剂量信息不平衡原理，利用隐马可夫模型和维特比算法推测胎儿的单倍体型。

无论是家系方法，还是实验方法都存在各自的优缺点。对家系方法而言，该方法需要借助夫妇双方父母或者已生育先证者，对无法获得先证者或其夫妇双方父母样本的不适用，检测样本数目多，检测方法成本昂贵，限制其应用。对于实验方法而言，需要通过无限次的物理稀释或者物理分隔，再通过等温扩增的方式引入分子标签，测序后数据根据标签信息进行长片段组装，进而获得父母的单倍体型；操作复杂，专业性极强，成本昂贵，普遍在2000美金以上，且检测周期长，需要20天-30天，很难在临床上推广使用。三代测序的方法，利用长片段建库和测序方法获取父母长片段序列，进行单倍体组装，同样存在实验操作复杂，对原始DNA片段完整性有很高要求，周期长，成本贵等不足；并且，三代测序准确性要远低于高通量测序的方法。三代测序的方法需要同时具备三代测序和二代测序平台，成本太高。

由此可见，现有的胎儿单倍体型检测方法，存在需要家系成员、实验操作复杂、对操作人员专业能力要求很高、检测成本昂贵及检测周期很长等缺点，极大限制其推广应用。