[发明专利]基于家系的低深度测序检测染色体单亲二体的方法

说明书

本发明通过利用胎儿与父母的样本之间各染色体均大量存在cdSNPs的特点，公开了一种基于家系的低深度测序检测染色体单亲二体的方法，包括如下步骤：S1、序列比对，家系CNV‑seq的三个原始数据文件通过比对后得到三个有比对信息的文件；S2、序列过滤；S3、选择人群高频杂合的SNP位点数据集；S4、获取cdSNP位点列表；S5、统计母子、父子的样本间总体CR值和各染色体的CR值；S6、根据CR值进行胎儿的染色体UPD分析，得出结论。本发明无需改变CNV‑seq检测流程和检测成本，仅需利用家系的CNV‑seq原始数据文件进行分析比较，即可鉴定胎儿的染色体是否存在UPD，具有检测成本低，检测准确度高的优点。

技术领域

本发明涉及产前诊断分子遗传学检测技术领域，特别涉及一种基于家系的低深度测序检测染色体单亲二体的方法。

背景技术

经典的人类发育生物学的减数分裂理论认为受精卵形成过程中，两性通过减数分裂的精子和卵子，各自的染色体都从23对减数成为23条染色体，再经过受精进行重新组合后，受精卵和后续生长的胚胎细胞，恢复为23对染色体。因此，正常情况下胎儿的染色体应该一半来自父亲，另一半来自母亲。如果这一过程发生异常，就可能导致某些遗传疾病的发生。

单亲二体(uniparental disomy，UPD)指一对同源染色体或染色体的部分区段起源于双亲中的一方。按其来源可分为单亲同二体(isodisomy，isoUPD)和单亲异二体(heterodisomy，hetUPD)。UPD是配子形成过程中出错或者合子后的胚胎早期有丝分裂错误而导致的结果。常见的情况是减数分裂中的错误，使得卵子或精子的两条相同染色体，没有分开，因此受精卵及胚胎的细胞中存在三条同源染色体。这类染色体非整倍体异常的胚胎通常会孕早期自发流产，但有时可通过某些保护性机制，把额外的第三条染色体丢掉，最终使胎儿细胞能恢复正确数量的二倍体染色体，但由于“三体自救”丢掉的那条染色体是个随机的过程，因此胎儿细胞保留下的这对染色体，就可能不一定是来源于双亲而可能是都来源于父亲，或者都来源于母亲，即形成所谓的UPD。此外受精卵的某个染色体只有一条，则会通过“单体自救”机制产生单亲同二体。

研究表明，在活产婴儿中染色体发生UPD现象约为1:3500。一些染色体的UPD不会对个体产生不良影响，然而某些特定的染色体如6,7,11,14,15和20号染色体，UPD可通过基因组印迹障碍导致疾病的发生。当UPD出现在基因印记区域时，子代可能会遗传两个均有表达活性的等位基因，也可能遗传两个表达沉默的等位基因，从而导致基因剂量表达异常。产前筛查或诊断中如果发现涉及以上染色体的嵌合、无创筛查三体高风险或相关超声异常(如父源性14号染色体UPD的特殊钟形胸廓)或涉及14、15号染色体的罗伯逊易位、平衡易位等，应考虑进行UPD的检测。

UPD的检测方法主要包括STR分型技术、SNP基因芯片技术、甲基化PCR与甲基化MLPA 技术。其中最为经典的实为STR分析，STR标记物在整个基因组中非常丰富，许多具有非常高的杂合度，它反映群体中等位基因频率的差异，使用特定的STR可以诊断目标染色体的UPD，但通常不用于一线筛查，实验的STR位点仅覆盖13,18，21和性染色体，对常见的UPD致病的染色体缺乏有效的检测能力。具有SNP探针的基因芯片(CMA)平台可以通过 SNP杂合性缺失识别潜在的UPD，全外显子组或全基因组测序通过对算法的调整可以对ROH 有识别能力，但是使用SNP准确分型技术识别UPD通常依赖于纯合区域(ROH)的存在，ROH 区域太小可能导致漏检，此外筛查出来的ROH所在的染色体需要进行家系的基因芯片检测的验证，因此存在成本高、耗时长的不足，更致命的是这些技术对单亲异二体(hetUPD) 这类不存在ROH区域的UPD病例缺乏筛查的能力。甲基化PCR和MLPA技术分析染色体较大区域(通常是几兆碱基)内的差异甲基化区或印记中心甲基化状态，对于UPD导致的印记基因疾病，直接针对关键基因的甲基化状态进行分析，对于病因确诊有重要意义，但受制于实验室的检测条件，一般不应用于一线的筛查和初步诊断，通常用于对SNP芯片发现存在ROH的染色体进行验证。