一种应用于人群复杂亲缘关系鉴定的无创高通量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种鉴定亲缘关系的无创高通量检测方法，本发明专利技术对每个染色体选取500个SNP，且SNP的MAF的频率在0.4到0.6之间。并且是在500份中的每份区域里面选取1个MAF值在在0.4到0.6范围的tagSNP；且在检测过程中特殊地加入了142个线粒体SNP和37特殊基因，有利于复杂亲缘关系的鉴定。SNP位点数高达11714个，大大提高了亲权鉴定的有效SNP数量。本发明专利技术SNP位点覆盖整个基因组区域的不同区域，避免了个体可能的微缺失微重复导致的大量SNP信息丢失的情况。本发明专利技术方法可适用同胞/非同胞姐妹等的亲权关系的鉴定。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于人群复杂亲缘关系鉴定的无创高通量检测方法
本专利技术属于基因工程领域和法庭科学领域，具体涉及一种应用于人群复杂亲缘关系鉴定的无创高通量检测方法，可用于无创亲子关系鉴定，同时能应用于同胞/非同胞兄弟姐妹的母系追踪，因此，特别地，本方法能适用于第三代试管婴儿(非卵子供体受孕)的特殊的无创亲子关系鉴定(仅用于为法庭纠纷提供基因证据)。同时，本方法集中捕获中国人群的高频SNP位点，更适合中国人群的亲缘关系鉴定。
技术介绍
1.亲权鉴定亲权鉴定指应用医学、生物学和人类学的方法检测遗传标记，并依据遗传学理论进行分析，从而对被检者之间是否存在生物学亲缘关系所作的科学判定。亲权鉴定涉及的范围非常广泛，即包括两代直系间亲缘关系的判定，也包括同胞间、隔代直系间，以及旁系个体(叔侄、姨甥等)间亲缘关系的判定。2.SNP及分型SNP主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90％以上。SNP在人类基因组中广泛存在，平均每500～1000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多。SNP全称SingleNucleotidePolymorphisms，是指在基因组上单个核苷酸的变异，包括转换、颠换、缺失和插入，形成的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。从理论上来看每一个SNP位点都可以有4种不同的变异形式,但实际上发生的只有两种，即转换和颠换,二者之比为2：1。SNP在CG序列上出现最为频繁，而且多是C转换为T,原因是CG中的胞嘧啶常被甲基化,而后自发地脱氨成为胸腺嘧啶。一般而言,SNP是指变异频率大于1％的单核苷酸变异。在人类基因组中大概每1000个碱基就有一个SNP,人类基因组上的SNP总量大概是3×10^6个。因此,SNP成为第三代遗传标志,人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与SNP有关。3.线粒体DNA与母系遗传线粒体中有遗传物质DNA，称为母系遗传。线粒体DNA与存在于细胞核的DNA不同，它们遗传自双亲，而线粒体DNA只来源于母体基因。线粒体只能通过母亲遗传给孩子得从精子与卵子的生成说起。卵子和精子都是由生殖细胞(卵原细胞)经过减数分裂而成，卵原细胞通过增殖和分化形成初级卵母细胞。一个初级卵母细胞经过减数第一次分裂形成一个次级卵母细胞和一个极体(第一极体)，次级卵母细胞减数第二次分裂形成一个卵细胞和一个极体(第二极体)，最后两个极体都死亡，只留下卵细胞。卵原细胞在两次分裂时大部分细胞中的物质都集中在卵细胞中，只有很少的一部分留在极体中，所以极体是没有用的，会死亡，留下卵细胞，卵细胞中细胞核，线粒体等遗传物质和细胞器，还有营养物质，用于胎儿最初的发育。而精子的减数分裂和卵细胞是不一样的，虽然也经历两次减数分裂，但是精子在分裂过程中是均匀分裂，分为四个精子，而没有极体生产，而且在分裂过程中所有的细胞器和营养物质都会被遗弃，只留下细胞核，就是遗传物质。简单来说就是，女性的的生殖细胞虽然分裂的四个细胞，但只留下了一个卵子，并留下了线粒体和遗传物质以及营养物质，卵子比较大；而男性的生殖细胞经过两次分裂留下4个精子，但是精子中只有遗传物质。所以卵子比较少，比较大，精子比较多比较小。4.高通量目标区域测序高通量测序技术(High-throughputsequencing)又称“下一代”测序技术("Next-generation"sequencingtechnology)，以能一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定和一般读长较短等为标志。全基因组测序可获得整个基因组的突变、插入、缺失以及拷贝数目等结构变异。然而，由于全基因组数据量巨大，以30X进行测序为例，人类全基因组就会产生超过9OG的测序数据量。而肿瘤等相关的低突变频率，或者孕妇外周血的胎儿游离dna检测，则需要至少5000X层次以上的覆盖度，全基因组测序会产生15T以上的测序数据量。特别是体液标本中肿瘤相关的游离DNA，或者孕妇外周血中源自胎儿的游离DNA含量极低，全基因组的测序量将超过200T。这样大规模的测序数据，显著增加测序的成本，对数据的分析工作造成极大的困难，进而制约测序的应用。因此，在不做任何信号扩增就进行NGS高通量测序，得到的绝大多数信息是正常细胞基因组的信息。在这么强大的背景噪音下，检测的特异性和敏感性就都成问题。不但如此，因为花费大量的人力和财力来做测序得到的99.99％都是无用的信息，相当于高通量地产生垃圾。为解决这个难题，针对高通量测序平台而建立的多重PCR目标区域的捕获与富集技术应运而生。现在亲缘关系鉴定主要存在的缺点有：1)传统一代测序技术没法同时检测多个SNP位点(需要付出很大的代价，和极大的DNA量)。2)目前已有的无创亲子鉴定试剂盒，选用千人基因组中的人群频率较高的SNP位点组合，但是中国人群和国外人群的频率仍有大部分的差异。3)目前已有亲权关系鉴定的高通量测序试剂盒，没法适用在同胞/非同胞姐妹等的亲权关系鉴定上。4)第三代试管婴儿(非卵子供体受孕)虽不受政策允许，涉嫌违法，但是相应纠纷在各大新闻平台还是屡见不鲜。该亲子鉴定涉及卵子供体女性、受孕女性、精子供体和胎儿的四方关系，比寻常的三联体亲权鉴定更为复杂，目前的无创亲子鉴定试剂盒暂时不适合解决这个问题。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提供一种基于高通量测序平台的可同时检测11714个SNP位点和37个特殊基因的无创性亲缘关系鉴定方法。本专利技术的目的在于一种应用于人群复杂亲缘关系鉴定的无创高通量检测方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种鉴定亲缘关系的无创高通量检测方法，包括以下步骤：1)将人类全基因组24条染色体chrN,N＝{1-22,X,Y}中所有SNP在对应基因组数据库中的频率MAF全部比对出来，此时24条染色体中所有SNP的总集合为S1chrN；2)挑选出24条染色体中MAF值为0.4～0.6的SNP，符合该条件的SNP集合为S2chrN；3)找出集合S2chrN中所有SNP在每条染色体上的位置；针对每条染色体，截取位置最小SNP与位置最大SNP之间的区域，对该区域平均分为500等份，从每1个等份中选取1个tagSNP，从而得到SNP集合为S3chrN；4)选取142个线粒体SNP，与S3chrN合并得到SNP集合为S4chrN；5)再选取37个线粒体DNA区域作为检测目标区域的一部分，作为S4chrN集合的补充区域；6)设计能够检测上述S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的高通量测序多重PCR引物；7)提取待检样品的DNA，利用上述设计好的引物进行多重PCR构建文库，并对文库进行高通量测序；8)对上述测序结果进行分析，得到待测样品中S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的具体基因型；9)根据具体亲缘关系的鉴定方式，结合对待测样品上述具体基因型的比对分析，判定是否具有相应亲缘关系。进一步的，所述37个线粒体DNA区域在线粒体基因组中的具体位置如下所示：进一步的，步骤1)中，所述基因组数据库为千人基因组数据库。进一步的，步骤1)中，所述频率MAF为东亚人群中的频率MAF。进一步的，步骤3)中，选取tagSNP的具体方法为：将500等份中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鉴定亲缘关系的无创高通量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将人类全基因组24条染色体chrN,N＝{1‑22,X,Y}中所有SNP在对应基因组数据库中的频率MAF全部比对出来，此时24条染色体中所有SNP的总集合为S1chrN；2)挑选出24条染色体中MAF值为0.4～0.6的SNP，符合该条件的SNP集合为S2chrN；3)找出集合S2chrN中所有SNP在每条染色体上的位置；针对每条染色体，截取位置最小SNP与位置最大SNP之间的区域，对该区域平均分为500等份，从每1个等份中选取1个tagSNP，从而得到SNP集合为S3chrN；4)选取142个线粒体SNP，与S3chrN合并得到SNP集合为S4chrN；5)再选取37个线粒体DNA区域作为检测目标区域的一部分，作为S4chrN集合的补充区域；6)设计能够检测上述S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的高通量测序多重PCR引物；7)提取待检样品的DNA，利用上述设计好的引物进行多重PCR构建文库，并对文库进行高通量测序；8)对上述测序结果进行分析，得到待测样品中S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的具体基因型；9)根据具体亲缘关系的鉴定方式，结合对待测样品上述具体基因型的比对分析，判定是否具有相应亲缘关系。...

【技术特征摘要】
1.一种鉴定亲缘关系的无创高通量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将人类全基因组24条染色体chrN,N＝{1-22,X,Y}中所有SNP在对应基因组数据库中的频率MAF全部比对出来，此时24条染色体中所有SNP的总集合为S1chrN；2)挑选出24条染色体中MAF值为0.4～0.6的SNP，符合该条件的SNP集合为S2chrN；3)找出集合S2chrN中所有SNP在每条染色体上的位置；针对每条染色体，截取位置最小SNP与位置最大SNP之间的区域，对该区域平均分为500等份，从每1个等份中选取1个tagSNP，从而得到SNP集合为S3chrN；4)选取142个线粒体SNP，与S3chrN合并得到SNP集合为S4chrN；5)再选取37个线粒体DNA区域作为检测目标区域的一部分，作为S4chrN集合的补充区域；6)设计能够检测上述S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的高通量测序多重PCR引物；7)提取待检样品的DNA，利用上述设计好的引物进行多重PCR构建文库，并对文库进行高通量测序；8)对上述测序结果进行分析，得到待测样品中S4chrN集合SNP和37个线粒体DNA区域的具体基因型；9)根据具体亲缘关系的鉴定方式，结合对待测样品上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦麟，黄凯铃，骆颖筠，
申请(专利权)人：陈梦麟，张楠，黄凯铃，骆颖筠，刘艳卉，
类型：发明
国别省市：广东,44