[发明专利]一种通过转录组检测单细胞染色体拷贝数变异方法

说明书

本发明涉及一种鉴定人类胚胎细胞染色体变异的方法，所述方法通过建立正常二倍体基因表达矩阵，得到以基因为单位的可以用来作为表达量参照的参考系。计算待测胚胎染色体表达量的相对值即可以表明该胚胎染色体倍型。胚胎的活检可以捕获整个胚胎中可用的信息，来确保转录组测序作为植入前筛选的有效的工具。本发明方法可用于生成基于RNA表达变化的染色体核型，并且该结果与现有的全基因组测序计算CNV的结果基本一致。

技术领域

本发明涉及医学检测领域，更为具体的，本发明涉及一种鉴定人类胚胎细胞染色体变异的方法及应用。

背景技术

不到一半的人类受精卵能够存活到出生，并且还有一些胎儿出生即带有遗传性疾病，这主要是由于减数分裂或有丝分裂起源的染色体缺失或者重复。目前，选择胚胎进行子宫移植的过程使用形态学标准，发育动力学和非整倍性基因检测的临时组合。然而，没有一个单一的标准可以确保选择一个有活力的胚胎。转录组可得到高发育潜能胚胎，但是在得到发育潜能的同时，也需要知道胚胎的染色体拷贝数变异（CNV, Copy NumberVariation）。虽然已有一些方法可以通过基于批量DNA测定或对少数胚胎细胞的多次活检的比较得到染色体CNV，但是这些方法都基于基因组测序，无法同时获得转录组的信息。

目前，关于单细胞转录组技术鉴定植入前人类胚胎细胞染色体变异的现有技术有如下两种：

（1）通过从滋养外胚层活检和剩余的整个胚胎中生成 RNA-seq 文库。具体而言，基于每个样本的RNA表达值，该方法用z 分数作为标准化方式，对一批样本的每条常染色体分别建立了RNA 数字核型，并划分阈值，将z分数大于2或者小于-2的染色体作为异常值，报染色体变异。

（2）通过转录组数据来分胚胎核型，但需要更加深度的RNA-seq测序，基于SNP 基因分型，通过整合等位基因失衡的特征，检测与剂量相关的基因表达变化来推断非整倍性。

前述现有技术对染色体的方法去除了最嘈杂的基因（那些在所有样本中表达 1RPKM的基因），然后将每个整个染色体视为一个转录单位，针对每条染色体上的基因表达量总量，做一个z 分数标准化。z分数大于2或者小于-2的染色体作为异常值。从而判断胚胎的染色体核型。但该方法有两个缺点：

首先，基因表达不稳定，会影响对染色体拷贝数的判断。有些基因的表达量非常高，RPKM高达万级别，而有些基因的表达量却只有个位数。因此，高表达的基因对该基因所在的染色体转录本总量影响很大。尤其是，当一些高表达的基因本身表达不稳定时，这些基因会为染色体核型的判断带来过大的内在噪音。但该方法只筛除了不表达的基因，却没有对高表达的基因做任何处理。导致一些基因数量较少的染色体，比如21号染色体，其核型的计算易被高表达基因所影响。

其次，系统误差的存在。对于二倍体的人类胚胎滋养层细胞，往往个体之间基因的表达异质性较强，因此，直接以基因的表达量来衡量染色体倍型会带来较大的误差。而该方法仅仅在染色体层面上进行了标准化，并未在样本层面上进行任何矫正或者标准化，因此，样本间的表达总量差异本身就会带来偏差，导致低表达量（或低样本细胞数）的样本的染色体更容易被判定为缺失；反之亦然。

最后，对染色体拷贝数的计算建立在一批样本同时进行标准化之后的相对值，该方法需要一定数量的样本同时进行对比，前提假设是，大部分样本都是正常二倍体，从而找到标准化之后的异常值，这对样本的要求较高，临床上有时候较难达到。

因此目前对于通过转录组检测单细胞染色体拷贝数变异仍然没有一个有效的方法。

发明内容