Dna标签、pcr引物及其应用_2

文档序号:9560519阅读:来源:国知局
所述DNA样品的核酸测序文库;测序装置,所述测序装置与所述文库构建装 置相连,用于对所述核酸测序文库进行测序,以便获得测序结果;以及分析装置,所述分析 装置与所述测序装置相连,用于基于所述测序结果,确定所述DNA样品的预定STR基因座基 因型,其中,所述测序结果包括所述DNA样品预定STR基因座的序列信息。基于该系统,能 够有效地获得DNA样品预定STR基因座的序列信息及其基因型。
[0019] 根据本发明实施例,所述测序装置选自Solexa、SOLID、单分子和454测序平台的 至少一种。由此,测序通量高,STR检测结果准确可靠。
[0020] 根据本发明实施例,所述预定STR基因座为D8S1179、D21S11、D7S820、CSF1P0、 D3S1358、TH01、D13S317、D16S539、D2S1338、D19S433、VWA、ΤΡ0Χ、D18S51、D5S818、FGA、 D6S1043、D12S391、Penta D、Penta E 和 Amelogenin 的至少一种。
[0021] 根据本发明实施例,在该系统中,当所述DNA样品为多种,所述多种为2-95种时, 所述文库构建装置用于针对所述多种DNA样品的每一种,分别独立地根据前面所述的方法 构建所述DNA样品的核酸测序文库,并将所述多种DNA样品的核酸测序文库进行混合,以便 获得核酸测序文库混合物,其中,不同的DNA样品采用相互不同的DNA标签;所述测序装置 用于对所述核酸测序文库混合物进行测序,以便获得测序结果,所述测序结果包括DNA样 品预定STR基因座的序列信息以及所述DNA标签的序列信息;所述分析装置用于基于所述 DNA标签的序列信息对所述DNA样品预定STR基因座的序列信息进行分类,以便确定所述 多种DNA样品的预定STR基因座的序列信息,并基于所述多种DNA样品的预定STR基因座 的序列信息,分别确定所述多种DNA样品的预定STR基因座基因型。由此,能够同时构建多 种DNA样品的用于确定预定STR基因座基因型的核酸测序文库,从而可以通过将来源于不 同样品的核酸测序文库进行混合,同时进行测序,基于DNA标签对DNA样品预定STR基因座 的序列信息进行分类,获得多种DNA样品的预定STR基因座的序列信息。从而可以充分利 用高通量的测序技术,例如利用Solexa、SOLID、单分子和454测序平台的至少一种测序技 术,同时对多种DNA样品进行测序和STR检测,从而提高了 STR检测的效率和通量。
[0022] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0023] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
[0024] 图1为根据本发明实施例的用于多种DNA样品STR基因座基因型分型检测方法的 流程示意图;
[0025] 图2为根据本发明实施例的用于多种DNA样品STR基因座基因型分型检测系统的 结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发 明,而不能理解为对本发明的限制。
[0027] 为了更好地理解本发明,下面提供相关术语的定义和解释。
[0028] 如本文中所使用的,术语"PCR"是指聚合酶链式反应。
[0029] 如本文中所使用的,术语"Solexa测序法"是指近几年开发的新一代DNA测序法, 属于第二代测序法。Solexa测序法与传统测序法(例如,Sanger测序法)的不同之处在 于,其采用边合成边测序的原理进行DNA序列分析。Solexa测序法具有下述优点:1)成本 低,仅为传统测序成本的1% ;2)通量高,可以同时对多个样品进行测序,并且进行一次的 Solexa测序法可以产生大约500亿(50G)个碱基的数据;3)准确性高(高于98. 4% ),有 效的解决了多聚重复序列的读取问题。另一方面,高测序通量在进行测序的序列的数目确 定的情况下,又反过来提高了序列的测序深度(例如,针对每个序列,可以进行多次测序), 从而确保了测序结果的可靠性。如本文所使用的,术语"测序深度"是指一段DNA序列在测 序数据中集中出现的次数。测序深度可以通过将测序量除以基因组长度来计算,例如测序 深度为10,表示测了 10次的整个基因组。
[0030] Solexa测序法的应用十分广泛。其可以用于基因组测序,基因分型,基因多态性研 究等等。本发明的方法将Solexa测序法用于检测人类STR基因座分型:通过对待分析的样 品进行针对STR基因座的测序,然后使用本领域已知的比对程序,例如BLAST和S0AP,将所 得的测序结果与STR基因座的参考序列进行比对,从而实现对样品的STR基因座分型。
[0031] 如本文中可互换使用的,术语"DNA标签"、"标签(index) "或"核酸标签"是指添 加在PCR引物5'末端的一小段碱基序列,其通过PCR扩增可以用于标记PCR产物,从而辨 别不同模板来源的PCR产物的混合物中各个PCR产物的模板来源。通过在引物的5'末端 添加标签,可以对PCR产物进行标记,从而可以将多个不同的PCR产物混合成一个文库,用 于进一步的分析和处理。文库中各个不同的PCR产物各自具有独特的标签,从而根据各个 PCR产物中独特的标签,可以将各个不同的PCR产物互相区分开来,并将其与PCR模板一一 对应。例如,当需要对多个样品进行测序时,可以在用于各个样品的引物的5'末端添加不 同的标签,然后用添加了标签的引物分别对各个样品进行PCR反应,从而对各个样品(即, PCR产物)进行标记。PCR反应后,可以将来自各个样品的带有不同标签的PCR产物混合在 一起组成一个文库,然后应用高通量的Solexa测序法同时对文库中的各个PCR产物进行测 序。最终,在所得的测序数据中,通过独特的标签,可以将测序结果与各个PCR产物(样品 模板) 对应。
[0032] 可以仅在用于PCR扩增的引物对的一条引物中引入标签,也可以在引物对的两条 引物中都引入标签。当在引物对的两条引物中都引入标签时,每个PCR引物对与一对标签 组合成一对标签引物,其中正向和反向PCR引物的5 '端分别具有正向标签和反向标签,并 且正反标签和正反引物序列是对应的,且正向标签和反向标签可以是相同的,或不同的。
[0033] 设计标签时需要考虑多种因素,包括:1)标签序列中应当避免3个或3个以上的 单喊基重复序列;2)所有标签的同一位点中喊基A和喊基C的总含量应在所有喊基含量的 30% -70%之间,例如,当设计100条不同的标签序列时,每一条标签序列的第二个碱基(即 所谓的同一位点)中A和C占该100条序列第二个碱基总量的30% -70% ;3)标签序列本 身的GC含量应在40-60%之间;4)标签之间的序列差异应大于4个碱基;5)标签序列中应 避免出现与用于测序的引物相似度高的序列;6)当标签序列添加到PCR扩增引物上后,应 避免PCR扩增引物形成发卡结构和二聚体等二级结构。
[0034] 如本文中所使用的,术语"标签PCR引物"是指带有DNA标签的引物,其包含2个 部分,标签部分和引物部分,其中标签部分用于在PCR扩增反应中标记PCR产物,而引物部 分与模板碱基互补配对,用于扩增模板,并且其中标签部分,连接至引物部分的5'端。
[0035] 根据本发明的一个方面,本发明提供了一组DNA标签。根据本发明实施例的一组 DNA标签,其选自SEQ ID NO :1-95所示的核苷酸。具体序列如表1所示:



[0038]
[0039]
[0040] 本发明的一组DNA标签能够用于构建核酸测序文库,以精确地对核酸测序文库进 行区分。利用上述DNA标签(在本文中有时也称为"核酸标签"),通过将DNA标签与DNA或 其等同物相连,可以精确地表征DNA的样品来源。由此,利用上述DNA标签,可以同时构建 多种DNA样品的用于测序的核酸测序文库(在本文中,有时也称为DNA标签文库),从而可 以通过将来源于不同样品的核酸测序文库进行混合,同时进行测序,基于DNA标签对获得 的测序序列进行分类,获得多种DNA样品的序列信息。从而可以充分利用高通量的测序技 术,例如利用Solexa、SOLID、单分子和454测序平台的至少一种,同时对多种DNA样品进行 测序,从而提高STR检测的效率和通量。
[0041] 根据本发明的另一方面,本发明还提供了一组PCR引物。根据本发明实施例的一 组PCR引物,其选自SEQ ID NO :96-135所示的核苷酸。具体序列如表2所示:

[0045] 需要说明的是,发明人采用琼脂糖凝胶电泳和测序法对上述引物进行实验验证, 即对扩增产物进行检测,验证了扩增序列的准确性,证明了本发明的PCR引物的可用性。
[0046] 本发明的一组分离PCR引物是针对预定STR基因座D8S1179、D21S11、D7S820、 CSF1P0、D3S1358、TH01、D13S317、D16S539、D2S1338、D19S433、VWA、TPOX、D18S51、D5S818、 FGA、D6S1043、D12S391、Penta D、Penta E 和 Amelogenin 的特异引物,利用该组分离 PCR 引 物将DNA样品进行多重PCR扩增,能够一步多重PCR扩增20个STR基因座,经测序即可快 速获取其DNA序列,STR检测通量高,STR位点分辨能力和灵敏度好。
[0047] 并且,将本发明的一组PCR引物的5'末端连接上前面所述的DNA标签,即可获得标 签PCR引物,从而利用该标签PCR引物,能够有效地将DNA标签引入到DNA或其等同物中, 并且当针对相同的样品,采用不同的标签引物,构建含有各种DNA标签的核酸测序文库时, 所得到的数据结果的稳定性和可重复性非常好。
[0048] 因
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