檢測染色體非整倍性的試劑盒和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物醫藥領域，具體而言，涉及一種檢測染色體非整倍性的試劑盒和 裝置。
【背景技術】
[0002] 胎兒游離DNA(cff-DNA)自從1997被Lo發現至今已經有將近20個年頭，正是這 項發現為許多無創的產前檢測方法（NIPT)提供了可能。無創的產前檢測方法主要有以下 兩方面優勢：第一方面：NIPT無需承擔任何流產風險，而臨床上通過羊水穿刺和臍穿等有 創方式進行的染色體核型分析則會帶來約1/200的流產風險，也有研宄表明過早的臍穿還 可能造成胎兒位置傾斜；另一方面：NIPT可以最早于孕周8周時進行檢測，更早地給出風險 判斷，減少引產給孕婦帶來的風險。
[0003] 正是這些優勢使得無創產前相關的研宄方法日新月異，應用范圍越來越廣，現有 的方法比如NIPT胎兒染色體非整倍性檢測，NIPT胎兒單基因病檢測，NIPT胎兒拷貝數異常 片段（Copy Number Variation，CNV)檢測，NIPT胎兒全基因組檢測，NIPT胎兒親子鑒定等 等。
[0004]目前，在所有NIPT的應用中，應用最廣泛也相對最成熟的當屬胎兒染色體非整倍 性檢測。在對胎兒染色體非整倍性檢測的眾多算法中，Chui于2008年發明的基于高通量 測序（MPS)的方法被認為臨床使用中合適的，已經展現了它的穩健性。對于唐氏綜合征，假 陽性率（FPR)可以達到0.443%，假陰性率（FNR)低至0.004% ;對于愛德華綜合癥，FPR則 為 0? 22%，FNR 為 0? 025%。
[0005] 雖然上述方法已經達到一個極低的錯誤率，但仍存在判斷錯誤的風險。因此，仍需 要對現有的檢測裝置和檢測試劑進行改進，以盡可能降低檢測的錯誤率。
【發明內容】
[0006] 本發明的主要目的在于提供一種檢測染色體非整倍性的試劑盒和裝置，以降低檢 測的假陽性率。
[0007] 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種檢測染色體非整倍性的 裝置，該裝置包括以下模塊：測序數據檢測模塊：用于對待測孕婦的外周血游離DNA進行 高通量測序，以得到包含所有染色體的測序數據；第一覆蓋度計算模塊：用于對測序數據 中的所有染色體以切分成的窗口形式計算覆蓋度，以得到各染色體的矯正前覆蓋度；單一 序列計算模塊：用于對待測孕婦在各窗口中的單一序列的數量的Z CNV值進行計算；拷貝數 異常片段查詢模塊：用于在測序數據中查詢300Kb以上的片段，且在300Kb以上的片段中， 80%以上的窗口中染色體片段的Z CNV值都大于等于4或小于等于-4的片段；拷貝數異常片 段確定模塊：用于將從測序數據中查詢得到的300Kb以上的片段且在80%以上的窗口中染 色體片段的Z eNV值都大于等于4或小于等于-4的片段確定為待測孕婦的拷貝數異常片段； a第一計算模塊：用于在胎兒遺傳了母體的拷貝數異常片段的情況下，按照如式（1)所示 的計算公式計算參數a，
【主權項】
1. 一種檢測染色體非整倍性的裝置，其特征在于，所述裝置包括w下模塊： 測序數據檢測模塊；用于對待測孕婦的外周血游離DNA進行高通量測序，W得到包含 所有染色體的測序數據； 第一覆蓋度計算模塊：用于對所述測序數據中的所有染色體W切分成的窗口形式計算 覆蓋度，W得到各所述染色體的矯正前覆蓋度； Zew值計算模塊；用于對所述待測孕婦在各所述窗口中的單一序列的數量的Z0W值進 行計算； 拷貝數異常片段查詢模塊；用于在所述測序數據中查詢300肺W上的片段，且在所述 300肺W上的片段中，80%W上的窗口中染色體片段的Zew值都大于等于4或小于等于-4 的片段； 拷貝數異常片段確定模塊；用于將從所述測序數據中查詢得到的所述300肺W上的片 段且在80%W上的窗口中染色體片段的Zewv值都大于等于4或小于等于-4的片段確定為 待測孕婦的拷貝數異常片段； a第一計算模塊：用于在胎兒遺傳了母體的拷貝數異常片段的情況下，按照如式（1) 所示的計算公式計算參數a，其中，所述參數a是指孕婦的拷貝數異常片段對各所述染色 體的矯正前覆蓋度的影響；m表示所述拷貝數異常片段所在染色體的有效長度，單位為Mb; n表示所述孕婦在所述拷貝數異常片段的長度，單位為Mb;cn表示所述孕婦的所述拷貝數 異常片段出現的次數；
a第二計算模塊；用于在胎兒未遺傳母體的拷貝數異常的染色體的情況下，按照如式 (2)所示的計算公式所述參數a，m表示所述拷貝數異常片段所在染色體的有效長度，單位 為Mb;n表示所述孕婦在所述拷貝數異常片段的長度，單位為Mb;cn表示所述孕婦的所述 拷貝數異常片段出現的次數；f表示所述待測孕婦的外周血游離DNA中所含的胎兒游離DNA 的濃度且假定所述胎兒游離DNA的濃度f小于50% ;
矯正模塊：用于利用X 對各所述染色體的矯正前覆蓋度進行矯正，得到各所述染 a 色體的矯正后覆蓋度；其中，i代表各所述染色體的矯正前覆蓋度，X'代表各所述染色體的 矯正后染色體覆蓋度； 第二覆蓋度計算模塊：用于利用各所述染色體的矯正后覆蓋度來計算各染色體的Z。。。。 值； Z'值判斷模塊；用于判斷所述值是否大于等于3 ; 染色體非整倍性確認模塊；用于在所述Z。。。。值大于等于3的情況下，確定所述染色體 具有非整倍性。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一覆蓋度計算模塊包括： 染色體窗口切分子模塊：用于對所述測序數據中的所有染色體w切分成相等大小的窗P; 第一覆蓋度計算子模塊；用于W所述相等大小的窗口的形式計算覆蓋度，W得到各所 述染色體的校正前覆蓋度。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述染色體窗口切分子模塊中，每個所述 窗口的大小為100肺，且相鄰兩個所述窗口之間的重疊度為50 %。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述Zewv計算模塊包括： 單一序列統計單元；用于根據所述測序數據中各序列的測序深度，統計各所述窗口的 單一序列的數量； 單一序列的覆蓋度計算單元：用于根據各所述染色體的GC含量和比對率對各所述單 一序列的數量進行計算，得到各所述單一序列的數量的矯正前覆蓋度； 單一序列Zewv值計算單元；用于對各所述單一序列的數量的矯正前覆蓋度進行標準化 處理，得到各所述單一序列的數量的Zewv值。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述第二覆蓋度計算模塊中，所述Z。。。。 值按照來計算，其中，J是根據LOESS算法，通過已知陰性樣本群體得到的矯 正前覆蓋度值，S表示陰性樣本群體里(X-巧的標準差。
6. -種檢測染色體非整倍性的試劑盒，其特征在于，所述試劑盒包括： 檢測試劑和檢測器械：用于對待測孕婦的外周血游離DNA進行高通量測序，W得到包 含所有染色體的測序數據； 第一覆蓋度計算器械：用于對所述測序數據中的所有染色體W切分成的窗口形式計算 覆蓋度，W得到各所述染色體的矯正前覆蓋度； Z〇w值計算器械；用于對所述待測孕婦在各所述窗口中的單一序列的數量進行Z檢驗， 得到Zew值； 拷貝數異常片段查詢器械；用于在所述測序數據中查詢300肺W上的片段，且在所述 300肺W上的片段中，80%W上的窗口中染色體片段的Zew值都大于等于4或小于等于-4 的片段； 拷貝數異常片段確認器械；用于根據所述Zew值大小得到所述待測孕婦的拷貝數異常 片段； a第一計算器械：用于在胎兒遺傳了母體的拷貝數異常片段的情況下，按照如式（1) 所示的計算公式計算參數a，所述參數a為孕婦的拷貝數異常片段對各所述染色體的矯 正前覆蓋度的影響，
m表示所述拷貝數異常片段所在染色體的有效長度，單位為Mb;n表示所述孕婦在所述 拷貝數異常片段的長度，單位為Mb;cn表示所述孕婦的所述拷貝數異常片段出現的次數； a第二計算器械；用于在胎兒未遺傳母體的拷貝數異常的染色體的情況下，按照如式 (2)所示的計算公式所述參數a;
m表示所述拷貝數異常片段所在染色體的有效長度，單位為Mb;n表示所述孕婦在所述 拷貝數異常片段的長度，單位為Mb;cn表示所述孕婦的所述拷貝數異常片段出現的次數； f表示所述待測孕婦的外周血游離DNA中所含的胎兒游離DNA的濃度且假定所述胎兒游離 DNA的濃度f小于50% ; 矯正器械：用于利用X 對各所述染色體的矯正前覆蓋度進行矯正，得到各所述染 a 色體的矯正后覆蓋度；其中，i代表各所述染色體的矯正前覆蓋度，X'代表各所述染色體的 矯正后染色體覆蓋度； 第二覆蓋度計算器械：用于利用各所述染色體的矯正后覆蓋度來計算各染色體的Z。。。。 值； Z'值判斷器械；用于判斷所述值是否大于等于3 ; 染色體非整倍性確認器械；用于在所述Z。。。。值大于等于3的情況下，確定所述染色體 具有非整倍性。
7. 根據權利要求6所述的試劑盒，其特征在于，所述第一覆蓋度計算器械包括： 染色體窗口切分部件：用于對所述測序數據中的所有染色體W切分成相等大小的窗P; 第一覆蓋度計算部件：用于W所述相等大小的窗口的形式計算覆蓋度，W得到各所述 染色體的校正前覆蓋度。
8. 根據權利要求7所述的試劑盒，其特征在于，所述染色體窗口切分部件中，每個所述 窗口的大小為100肺，且相鄰兩個所述窗口之間的重疊度為50 %。
9. 根據權利要求6所述的試劑盒，其特征在于，所述Zewv值計算器械包括： 單一序列統計部件；用于根據所述測序數據中各序列的測序深度，統計各所述窗口的 單一序列的數量； 單一序列的覆蓋度計算部件：用于根據各所述染色體的GC含量和比對率對各所述單 一序列的數量進行計算，得到各所述單一序列的數量的矯正前覆蓋度； 單一序列Zewv值計算部件；用于對各所述單一序列的數量的矯正前覆蓋度進行標準化 處理，得到各所述單一序列的數量的Zewv值。
10. 根據權利要求6所述的試劑盒，其特征在于，在所述第二覆蓋度計算器械中，所述 I _ Z^eu按照Z。胃來計算，其中是根據LOESS算法，通過已知陰性樣本群體得到的 矯正前覆蓋度值，S表示陰性樣本群體里(.V-巧的標準差。
【專利摘要】本發明公開了檢測染色體非整倍性的試劑盒和裝置。該裝置包括測序數據檢測模塊以得到所有染色體的測序數據；第一覆蓋度計算模塊以得到各染色體的矯正前覆蓋度；ZCNV值計算模塊：用于計算各窗口的單一序列數量的ZCNV值；拷貝數異常片段查詢模塊以在測序數據中查詢300Kb以上且其80％以上窗口的ZCNV值都≧4或≦-4的片段；拷貝數異常片段確定模塊以確定待測孕婦的拷貝數異常片段；α第一計算模塊用于按式(1)計算參數α；α第二計算模塊用于按式(2)計算參數α；矯正模塊以對矯正前覆蓋度矯正得到矯正后覆蓋度；第二覆蓋度計算模塊以計算各染色體的Zaneu值；Zaneu值判斷模塊以判斷Zaneu值是否≧3；染色體非整倍性確認模塊以確定染色體具有非整倍性。該檢測更準確。
【IPC分類】C12M1-34
【公開號】CN104789466
【申請號】CN201510228241
【發明人】陳重建, 梁峻彬, 玄兆伶, 李大為
【申請人】安諾優達基因科技(北京)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月6日