用于无创产前测试的数字PCR的设计制造技术

提供了用于确定用于检测来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的染色体非整倍体的dPCR实验的设置的技术。可以使用关于样本、dPCR过程以及期望准确度的数据来确定该设置。此类设置可以包括用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目以及预扩增程序中的PCR循环的数目。这些设置可以用来满足由准确度数据指定的准确度。因此，可以将dPCR实验设计成在降低成本的同时实现期望的准确度，例如通过不使用比需要的更多的样本且不执行比需要的更多的预扩增或不执行比需要的更多的操纵。

Design of digital PCR for noninvasive prenatal testing

Techniques for determining the setting of a dPCR experiment for detecting chromosomal aneuploidy in a plasma sample from a fetus female are provided. You can use the data about the sample, the dPCR process, and the expected accuracy to determine the setting. Such settings may include the minimum number of control chromosomes molecules used for the dPCR experiment, the minimum number of control chromosomes molecules used for the pre amplification program, and the number of PCR cycles in the pre amplification program. These settings can be used to satisfy the accuracy specified by the accuracy data. Therefore, dPCR can be designed to reduce the experimental cost at the same time to achieve the desired accuracy, for example by not using more than the sample need and do not perform more pre amplification or do not perform more manipulation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无创产前测试的数字PCR的设计
本公开一般地涉及数字式PCR，并且更具体地涉及设计用于执行无创产前测试的数字式PCR实验（例如，确定预扩增循环的数目）。
技术介绍
数字式PCR（dPCR）是用于无创产前测试（[1]、[2]、[3]、[4]）的简单、快速而且准确的技术。然而，尚未有用于设计此应用中的dPCR实验的任何很好地确立的统计工具。某些现有方法（例如，[1]和[7]）尚未考虑此应用中特定的重要量。例如，参考文献[1]提供了一种估计分区数的方法，其假设阳性隔室的比例是1/3以便以5%假阳性率检测非整倍体（aneuploidy）。除其它的之外，其方法并未考虑假阴性比率，并且未考虑预扩增步骤。参考文献[7]提供了用于dPCR精度的公式（可以以小于1%的假阳性和小于1%的假阴性可靠地检测的最小浓度差）。其环境处于SNV检测和拷贝数差异中，并且其未考虑胎儿分数。其也未考虑预扩增步骤。因此，需要用于设计用于产前测试的dPCR实验的改善的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了用于确定用于检测来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的染色体非整倍体的dPCR实验的设置的技术。可以使用关于样本、dPCR过程以及期望准确度的数据来确定该设置。此类设置可以包括用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目以及预扩增程序中的PCR循环的数目。这些设置可以用来满足由用于该应用的要求所指定的准确度。因此，可以将dPCR实验设计成在降低成本的同时实现期望的准确度，例如通过不使用比需要的更多的样本且不执行比需要的更多的预扩增。在一个方面，提供了一种确定用于涉及到来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的DNA分子的预扩增的数字式PCR（dPCR）实验的设置的方法，所述dPCR实验用于检测染色体非整倍体，该方法包括：在计算机系统处接收数据，该数据包括测试染色体和控制染色体中的每一个上的位点（locus）的数目；在血浆样本中测得的胎儿DNA分数；胎儿DAN分数的测量结果中的胎儿DNA分数误差容限；误差控制数，其控制未知预期胎儿DNA分数与来自血浆的所估计的胎儿DNA分数之间的相对误差在胎儿DNA分数误差容限内的概率；正在测试的非整倍体的程度；部分约束，其指定要输入到dPCR实验的预扩增程序所引起的DNA分子的一部分，预扩增程序将来自血浆样本的DNA扩增；关于用于预扩增程序的PCR效率的数据；以及包括假阳性比率和假阴性比率的差错率准则；由计算机系统基于差错率准则、胎儿DNA分数、关于PCR效率的数据以及非整倍体的程度来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目；由计算机系统基于胎儿DNA分数、胎儿DNA分数误差容限以及误差控制数来计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目；由计算机系统基于用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、关于用于预扩增程序的PCR效率的数据、用于预扩增的位点的数目以及部分约束来估计预扩增程序中的PCR循环的数目。在一个实施例中，所述方法还包括基于用于输入到预扩增程序的DNA分子的最小数目来确定样本的尺寸。在另一实施例中，所述方法还包括使用用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、预扩增程序中的PCR循环的估计数目以及用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目来执行预扩增程序和dPCR实验；基于用于来自测试染色体和一个或多个控制染色体的DNA片断的正分区来获得测试度量；以及将测试度量与截止值相比较以确定胎儿是否具有染色体非整倍体。在某些实施例中，输入到预扩增程序的样本尺寸至少提供用于输入到预扩增程序的DNA分子的最小数目，其中，预扩增程序至少执行估计数目的PCR循环，并且其中至少最小输入数目的控制染色体分子被输入到dPCR实验。在某些实施例中，关于PCR效率的数据包括以下各项中的至少一个：用于PCR效率的预先指定下界；关于测试染色体和控制染色体的相等平均PCR效率的假设；以及用于针对测试染色体和控制染色体的预扩增程序的PCR效率比率。在某些实施例中，该方法还包括使用差错率准则、胎儿DNA分数以及到数字式PCR实验的控制染色体分子的输入数目来计算用于数字式PCR实验的最小可检测相对差；以及使用最小可检测相对差来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目。在某些实施例中，计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目由下式确定：其中其中，f是胎儿DNA分数，h是非整倍体的程度，R是关于PCR效率的数据且对应于控制染色体和测试染色体的位点处的效率的比，g(1)是h＝1时的g(h)的值，α是假阳性比率且β是假阴性比率，z1-α是标准正态分布的第分位数，z1-β是标准正态分布的第分位数。在这些实施例中的某些中，其中，Lc是一个或多个控制染色体上的位点的数目，Lt是测试染色体上的位点的数目，p是预扩增循环的数目，并且y是特定位点处的效率。在这些实施例中的某些中，R是。在某些实施例中，计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目由下式确定：其中，ψ是胎儿DNA分数误差容限，f是胎儿DNA分数，η是误差控制数，并且是标准正态分布的第分位数。在某些实施例中，估计预扩增程序中的PCR循环的数目由下式确定：其中，是用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目，τ是部分约束，y0是预扩增程序中的用于PCR效率的下界，Lc是一个或多个控制染色体上的位点的数目，并且等于测试染色体上的位点的数目，并且是用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目。在某些实施例中，胎儿DNA分数误差容限是0.05，误差控制数是0.05，并且部分约束是0.005。在某些实施例中，仅使用一个控制染色体，其中，在测试染色体和控制染色体上使用多个位点，并且其中，在测试染色体和控制染色体上使用相同数目的位点。在另一方面，提供了一种计算机产品，其包括存储多个指令的非临时计算机可读介质，所述多个指令在被执行时控制计算机系统以确定用于涉及到来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的DNA分子的预扩增的数字式PCR（dPCR）实验的设置，所述dPCR实验用于检测染色体非整倍体，所述指令包括：接收数据，该数据包括测试染色体和控制染色体中的每一个上的位点的数目；在血浆样本中测得的胎儿DNA分数；胎儿DAN分数的测量结果中的胎儿DNA分数误差容限；误差控制数，其控制未知预期胎儿DNA分数与来自血浆的所估计的胎儿DNA分数之间的相对误差在胎儿DNA分数误差容限内的概率；正在测试的非整倍体的程度；部分约束，其指定要输入到dPCR实验的预扩增程序所引起的DNA分子的一部分，预扩增程序将来自血浆样本的DNA扩增；关于用于预扩增程序的PCR效率的数据；以及包括假阳性比率和假阴性比率的差错率准则；基于差错率准则、胎儿DNA分数、关于PCR效率的数据以及非整倍体的程度来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目；基于胎儿DNA分数、胎儿DNA分数误差容限以及误差控制数来计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目；基于用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、关于用于预扩增程序的PCR效率的数据、用于预扩增的位点的数目以及部分约束来估本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定用于涉及到来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的DNA分子的预扩增的数字式PCR（dPCR）实验的设置的方法，所述dPCR实验用于检测染色体非整倍体，该方法包括‑ 在计算机系统处接收数据，该数据包括：‑ 测试染色体和控制染色体中的每一个上的位点的数目；‑ 在血浆样本中测得的胎儿DNA分数；‑ 胎儿DAN分数的测量结果中的胎儿DNA分数误差容限；‑ 误差控制数，其控制未知预期胎儿DNA分数与来自血浆的所估计的胎儿DNA分数之间的相对误差在胎儿DNA分数误差容限内的概率；‑ 正在测试的非整倍体的程度；‑ 部分约束，其指定要输入到dPCR实验的预扩增程序所引起的DNA分子的一部分，预扩增程序将来自血浆样本的DNA放大；‑ 关于用于预扩增程序的PCR效率的数据；以及‑ 包括假阳性比率和假阴性比率的差错率准则；‑ 由计算机系统基于差错率准则、胎儿DNA分数、关于PCR效率的数据以及非整倍体的程度来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目；‑ 由计算机系统基于胎儿DNA分数、胎儿DNA分数误差容限以及误差控制数来计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目；‑ 由计算机系统基于用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、关于用于预扩增程序的PCR效率的数据、用于预扩增的位点的数目以及部分约束来估计预扩增程序中的PCR循环的数目。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.22 US 14/4932711.一种确定用于涉及到来自怀有胎儿的女性的血浆样本中的DNA分子的预扩增的数字式PCR（dPCR）实验的设置的方法，所述dPCR实验用于检测染色体非整倍体，该方法包括-在计算机系统处接收数据，该数据包括：-测试染色体和控制染色体中的每一个上的位点的数目；-在血浆样本中测得的胎儿DNA分数；-胎儿DAN分数的测量结果中的胎儿DNA分数误差容限；-误差控制数，其控制未知预期胎儿DNA分数与来自血浆的所估计的胎儿DNA分数之间的相对误差在胎儿DNA分数误差容限内的概率；-正在测试的非整倍体的程度；-部分约束，其指定要输入到dPCR实验的预扩增程序所引起的DNA分子的一部分，预扩增程序将来自血浆样本的DNA放大；-关于用于预扩增程序的PCR效率的数据；以及-包括假阳性比率和假阴性比率的差错率准则；-由计算机系统基于差错率准则、胎儿DNA分数、关于PCR效率的数据以及非整倍体的程度来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目；-由计算机系统基于胎儿DNA分数、胎儿DNA分数误差容限以及误差控制数来计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目；-由计算机系统基于用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目、用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、关于用于预扩增程序的PCR效率的数据、用于预扩增的位点的数目以及部分约束来估计预扩增程序中的PCR循环的数目。2.权利要求1的方法，还包括：-基于用于输入到预扩增程序的DNA分子的最小数目来确定样本的尺寸。3.权利要求2的方法，还包括：-使用用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目、预扩增程序中的PCR循环的估计数目以及用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目来执行预扩增程序和dPCR实验；-基于用于来自测试染色体和一个或多个控制染色体的DNA片断的正分区来获得测试度量；以及-将测试度量与截止值相比较以确定胎儿是否具有染色体非整倍体。4.权利要求2或3的方法，其中，输入到预扩增程序的样本尺寸至少提供用于输入到预扩增程序的DNA分子的最小数目，其中，所述预扩增程序执行至少估计次数的CPR循环，并且其中，至少最小输入数目的控制染色体分子被输入到dPCR实验。5.权利要求1至4中的任一项的方法，其中，关于PCR效率的数据包括以下各项中的至少一个：-用于PCR效率的预先指定下界；-关于测试染色体和控制染色体的相等平均PCR效率的假设；以及-用于针对测试染色体和控制染色体的预扩增程序的PCR效率比率。6.权利要求1至5中的任一项的方法，还包括：-使用差错率准则、胎儿DNA分数以及到数字式PCR实验的控制染色体分子的输入数目来计算用于数字式PCR实验的最小可检测相对差；以及-使用最小可检测相对差来计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目。7.权利要求1至6中的任一项的方法，其中，计算用于dPCR实验的控制染色体分子的最小输入数目由下式确定：其中其中，f是胎儿DNA分数，h是非整倍体的程度，R是关于PCR效率的数据且对应于控制染色体和测试染色体的位点处的效率的比，g(1)是h＝1时的g(h)的值，α是假阳性比率且β是假阴性比率，z1-α是标准正态分布的第分位数，z1-β是标准正态分布的第分位数。8.权利要求7的方法，其中：其中，Lc是一个或多个控制染色体上的位点的数目，Lt是测试染色体上的位点的数目，p是预扩增循环的数目，并且y是特定位点处的效率。9.权利要求7的方法，其中，R是。10.权利要求1至9中的任一项的方法，其中，计算用于预扩增程序的控制染色体分子的最小数目由下式确定：其中，ψ是胎儿DNA分数误差容限，f是胎儿DNA分数，η是误差控制数，并且是标准正态分布的第分位数。11.权利要求1至10中的任一项的方法，其中，估计预扩增程序中的PCR循环的数目由下式确定：其中，是用于dPCR实验的控制染色体分子的最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：N舍恩布伦纳，YC台，
申请(专利权)人：豪夫迈·罗氏有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH