基于单样本外周血检测胎儿染色体非整倍性的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种诊断装置，特别设及一种胎儿染色体非整倍性的检测装置。
【背景技术】
[0002] 染色体非整倍体是指相对于人的正常的46条染色体而言，细胞中的某一条或几 条染色体数目增加或减少，与婴幼儿期显著的发病率和死亡率有着密切的关系。我国新生 儿中染色体异常的发病率为1/60,其中21- S体综合征（唐氏综合征）、18- S体综合征 (爱德华氏综合征）和13-=体综合征（帕陶氏综合征）是=种最主要常染色体非整倍体 疾病，在新生儿中发病率分别为1/化00-800)、1/(3500-8000)和1/(7000-20000)。对胎儿 染色体非整倍体病变的产前诊断是降低出生缺陷、提高出生人口素质的重要手段。传统的 羊膜腔穿刺、绒毛活检、厮静脉穿刺等方法准确性高，但均为侵入性的，会给孕妇和胎儿带 来一定的风险[1]。临床血清学筛查和超声检查虽为无创的，但假阳性率和假阴性率较高 口]。
[0003] 孕妇外周血中胎儿游离DNA(fTDNA)的发现[3]和高通量测序技术的发展为非侵 入性的无创检测技术的研发奠定了坚实的基础。目前采用高通量测序技术来检测胎儿染 色体非整倍体的主要方法是分析孕妇外周血中游离DNA的21号、18号及13号染色体数量 的差异。首先正常样本构建参考数据库，然后计算待测样本的Zscore，根据Zscore来判断 样本是否为非整倍体[4]。该方法的难题主要是；1)，母体血浆中胎儿游离DNA的含量低于 4%时容易出现假阴性[5] ;2)，对每一个样本的检测都依赖于由正常阴性对照样本建立的 对照值，故样本间的相互依赖性比较强，而实验操作，实验试剂，测序GC偏好等因素都会影 响检测结果，一旦数据出现较大偏离，就容易产生假阳性和假阴性。
[0004] 研究发现，循环DNA分子大部分都是小于20化P的短片段，而且通常胎儿游离DNA 比母源DNA短[6];随着孕妇血浆中胎儿游离DNA浓度的增加，小于15化P的DNA比例增 加，而大于16化P的DNA比例减少[7]。2014年，卢燈明教授[引等发表在《美国科学院院 干IJ》上的研究论文，详细描述了一种利用大规模高通量测序，根据游离DNA片段长度分布进 行胎儿染色体非整倍体的无创产前诊断的方法。所述方法为；提取孕妇外周血中的DNA，并 对其进行第二代高通量测序，通过将测序序列与染色体组序列进行比对，得到每条染色体 上的序列长度分布；然后计算每条染色体上小于15化P的序列占样本该长度下DNA序列总 数的比例；接着确定待测染色体上小于15化P的DNA片段比例与其他所有常染色体（去除 13、18、21号染色体）中小于15化P的DNA片段比例之差，并将该差值与由正常血样所构建 的阔值做比较，即待测染色体上短片段序列的变异是否在正常范围内，确定胎儿是否具有 非整倍体异常。
[0005] 然而，上述检测方法也存在着自身的局限性。该方法在判断染色体非整倍体时， 用正常阴性样本建立的阔值作为参考，样本间的相互依赖性明显，实验条件、试剂批次和GC 值偏好等都会影响检出率；其次在胎儿DNA浓度较低的情况下，相对正常样本构建的参考 数据库，=体样本短片段的变化值小而出现假阴性。
[0006] 参考文献 1. Nanai,民.，P.Kyle,andP.W.Soothill,Aclassificationofpregnancylosses afterinvasiveprenataldiagnosticprocedures:anapproachtoallowcomparison ofunitswithadifferentcasemix.PrenatDiagn，2003. 23(6) :p. 488-92. 2. Wapner,民.，etal.，First-trimesterscreeningfortrisomies21and18.NEngl JMed, 2003. 349(15):p. 1405-13. 3. Lo,Y.M.，etal.，PresenceoffetalDNAinmaternalplasmaandserum. Lancet, 1997. 350巧076) :p. 485-7. 4.Chiu,民.W.，etal.，Noninvasiveprenataldiagnosisoffetalchromosomal aneuploidybymassivelyparallelgenomicsequencingofDNAinmaternalplasma. ProcNatlAcadSciUSA, 2008. 105&l):p.20458-63. 5.Canick,J.A.，etal.,TheimpactofmaternalplasmaDNAfetalfraction onnextgenerationsequencingtestsforcommonfetalaneuploidies.Prenat Diagn，2013. 33 (7) :p. 667-74. 6. Chan,K.C.，etal.，SizedistributionsofmaternalandfetalDNAinmaternal plasma.ClinOiem，2004.50(l):p.88-92. 7. Lo,Y.M.，etal.，MaternalplasmaDNAsequencingrevealsthegenome-wide geneticandmutationalprofileofthefetus.SciTranslMed，2010. 2 (61) :p. 61ra91. 8.Yu,S.C.，etal. ,Size-basedmoleculardiagnosticsusingplasmaDNAfor noninvasiveprenataltesting.ProcNatlAcadSciUSA,2014.Ill(23):p. 8583-8. 9.Liao,C.，etal.，Noninvasiveprenataldiagnosisofcommonaneuploidiesby semiconductorsequencing.ProcNatlAcadSciUSA, 2014.Ill(20):p. 7415-20.。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于单样本外周血检测胎儿染色体非整倍性的装置。
[0008] 本发明所采取的技术方案是： 一种基于单样本外周血检测胎儿染色体非整倍性的装置，包括； 测序数据处理单元；用于将测序得到的核巧酸序列与人类基因组标准序列进行对比， 确定核巧酸序列对应的染色体； 结果分析单元；将属于同一染色体上的核酸序列划分为短序列和长序列，其中，短序列 的长度为101~15化P，长序列的长度为151~2(K)bp;当染色体为常染色体时，属于同一染 色体的短序列的量比长序列的量多时，判断为该待测染色体为非整倍染色体。
[0009] 进一步的，测序数据处理单元在进行数据处理时，剔除处于串联重复位置及转座 子重复位置的核巧酸序列，W及低质量的、多匹配和非完全匹配到染色体上的核巧酸序列； 剔除100~2(K)bpW外的核巧酸序列。
[0010] 进一步的，结果分析单元进行分析时，采用滑窗法计算待测染色体上每个长度区 间的DNA片段比例，通过对比短序列和长序列区间的DNA片段比例判断待测染色体是否为 非整倍染色体。
[0011] 特别的，结果分析单元进行分析时，采用滑窗法计算待测染色体上每个长度区间 的DM片段比例，具体为： W5 为长度梯度，2 为 overlap，短片段区间为；[100,105)，[103,108)，[106， 111)，……，[139,144)，[142,147)，[145,150);长片段区间为；[150,155)，[153,158)，
[156,161)，......，[189,194)，[192,197)，[195,200); 根据公式rati0u= reads_n ij/reads_nj统计待测染色体上每个长度区间的DNA片段 比例；式中，i;染色体编号； j ;长度区间编号； ratiou;第j个长度区间下的第i号染色体的DNA片段比例； reads_nu;第j个长度区间下的第i号染色体的DNA片段数； readsjij;样本在第j个长度区间下的所有常染色体的DNA片段数总和。
[0012] 进一步的，上述装置还包括用于对外周血DNA进行测序，确定每条核巧酸的序列 和长度的测序单元。
[0013] 本发明的有益效果是： 本发明的装置通过样本自身对照，不依赖于由正常阴性样本构建的参考数据库，解决 了由于实验条件变异，染色体内及染色体间因序列GC含量的差异而造成的离群值对检测 结果准确性的影响；与传统的计数法检测S体的方法相比，本发明对胎儿游离DNA浓度的 依赖性较小，很大程度上解决了低胎儿游离DNA浓度下染色体非整倍体的假阴性问题；而 且对测序的数据量要求巧]比原有的方法低，从而可W进一步降低成本。而且该方法可W 与【背景技术】中的方法结合使用，互相验证，进一步提高检测的准确性。一方面，本发明的装 置可用于胎儿染色体非整倍体无创产前诊断，帮助有效控制染色体非整倍体胎儿的出生 率。另一方面，本发明中所建立的染色体非整倍体的判定装置的扩展性好，应用范围广泛， 不仅能对染色体非整倍体进行持测，还可扩展到一些感兴趣的染色体片段。
【附图说明】
[0014] 图1是13 S体阳性样本和其他样本的C虹13的游离DNA在各区间的ratio值分布 图；图2是18 S体阳性样本和其他样本的chrl8的游离DNA在各区间的ratio值分布图； 图3是21 S体阳性样本和其他样本的chr21的游离DNA在各区间的ratio值分布图。
【具体实施方式】
[0015] 一种基于单样本外周血检测胎儿染色体非整倍性的装置，包括： 测序数据处理单元；用于将测序得到的核巧酸序列与人类基因组标准序列进行对比， 确定核巧酸序列对应的染色体； 结果分析单元；将属于同一染色体上的核酸序列划分为短序列和长序列，其中，短序列 的长度为101~15化P，长序列的长度为151~2(K)bp ;当染色体为常染色体时，属于同一染 色体的短序列的量比长序列的量多时，判断为该待测染色体为非整倍染色体。