[发明专利]预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法

说明书

本发明公开预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法，包括以下步骤：先建立线粒体突变发病概率预测模型并估算突变阈值s，再建立生育风险预测模型并预测突变携带者的生育风险p，然后利用二项分布建立卵母细胞提取预测模型并计算突变携带者的PGT取卵数；本发明使用发病概率预测模型估算常见mtDNA突变的阈值，并预测母亲的生育风险和PGT取卵数，在建立的生育风险预测模型和取卵预测模型的基础上，只需要知道突变携带者的线粒体DNA突变比例就可以计算其生育风险与生育一个健康子代所需的最小PGT取卵数，有助于临床医生对携带mtDNA异质突变的家庭进行遗传管理并提供遗传咨询，并提供PGT的标准指南。

技术领域

本发明涉及线粒体疾病预测技术领域，尤其涉及预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法。

背景技术

线粒体疾病是最常见和最严重的遗传疾病之一，估计发病率为1:4300，线粒体DNA(mtDNA)突变是线粒体疾病的常见原因，由于缺乏保护性组蛋白和DNA修复机制不完善，mtDNA突变率高于核DNA，鉴于线粒体可以包含多个DNA拷贝，mtDNA突变可以同时影响所有基因拷贝(称为同源性)或部分拷贝(称为异质性)，一般来说，同质突变通常相对较轻，仅影响一个器官或组织，而异质突变可影响多个器官系统，导致严重的系统性线粒体遗传疾病，目前，据估计全球约0.5％的人群携带致病性mtDNA突变，已报道的致病性mtDNA突变超过300个，然而，目前还没有针对线粒体突变的有效治疗方法，由于mtDNA突变仅从母体传递给后代，因此，研究防止线粒体突变母系传播的方法迫在眉睫。

一个人卵母细胞含有大约10万个mtDNA分子，由于线粒体的遗传瓶颈，在卵子发生过程中只有少量的mtDNA可以传递下去，导致后代的突变水平有相当大的差异，突变水平，即突变与正常mtDNA的比值，与临床症状的发生和疾病的严重程度有关，只有当突变水平达到特定阈值时，临床症状才会出现，遗传瓶颈的存在，导致携带mtDNA突变的女性，其后代的mtDNA突变水平不确定，使得线粒体疾病的发病不可预测，胚胎植入前遗传学检测(PGT)可以检测早期胚胎的mtDNA突变水平，选择最佳胚胎进行移植，以预防下一代发病，PGT已广泛应用于预防mtDNA突变的母系传播，然而，PGT的标准操作标准并没有建立起来，目前尚不清楚如何选择适合移植的卵母细胞，以及在移植合适的胚胎前最多需要获得多少卵母细胞，因此，本发明提出预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法，该方法使用发病概率预测模型估算常见mtDNA突变的阈值，预测母亲的生育风险和PGT取卵数，在建立的生育风险预测模型和取卵预测模型的基础上，只需要知道突变携带者的线粒体DNA突变比例就可以计算其生育风险与生育一个健康子代所需的最小PGT取卵数。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：预测线粒体DNA突变阈值、生育风险和取卵数的方法，包括以下步骤：

步骤一：先以m.8993TG、m.8344AG和m.3243AG三种特定的mtDNA异质突变为基础，建立线粒体家系数据库，作为线粒体常见突变数据库，再基于突变水平采用二元logistic回归预测发病概率，并建立线粒体突变发病概率预测模型，接着利用发病概率预测模型估算突变阈值s；

步骤二：基于母体多种细胞线粒体异质性数组和囊胚滋养层细胞线粒体异质性数组，先采用简化Sewell-Wright公式和Kimura公式建立后代mtDNA突变水平的分布模型，即生育风险预测模型，再根据估算的突变阈值s和后代mtDNA突变水平的分布模型计算出0％到突变阈值s之间，mtDNA分布中受影响的累积概率，累积概率即生育风险p；

步骤三：假设待取卵母细胞为X，以确保至少A个胚胎的突变水平低于突变阈值s的概率大于95％，受精卵发育成正常胚胎的比例为K，基于生育风险和假设条件，利用二项分布建立卵母细胞提取预测模型，即取卵预测模型，通过取卵预测模型计算突变携带者的PGT取卵数；