[發(fā)明專利]單細胞分類和篩選方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110245356.8
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102952854A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐訊;鮑莉;何偉明;侯勇;陶曄
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳華大基因科技有限公司;深圳華大基因研究院
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68;C12Q1/04;C12N5/00;C12M1/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 曾暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物信息學，尤其涉及單細胞分類和篩選方法以及用于所述方法的裝置。

背景技術(shù)

不同個體之間，個體的不同組織之間，甚至同一組織的不同部位在基因表達、拷貝數(shù)變異、表觀遺傳等方面都存在顯著差異。細胞之間也存在異質(zhì)性，即使是體外培養(yǎng)遺傳背景完全相同的細胞群體。對于干細胞或前體細胞，因為任何狀態(tài)改變都是可遺傳的，細胞異質(zhì)性尤為明顯。為了更好地研究細胞生物學，揭示細胞異質(zhì)性的規(guī)律，非常需要開發(fā)應用于單個細胞研究的技術(shù)方法，因此有學者提出“單細胞分析(SCA)”概念，從“組學(Omics)”角度進行闡述。單細胞分類和篩選為單細胞分析提供了重要基礎(chǔ)。

單細胞分類可以有效應用于各種干細胞分化過程的研究中，如腫瘤干細胞、胚胎干細胞的定向分化、造血干細胞的研究中，需要篩選不同分化階段的干細胞，進行各種干細胞的檢測。在耐藥性研究中，需要對給藥不同時期的細胞進行精確分類，從而進一步分析該細胞亞群的耐藥性和耐藥基因，例如可進行癌癥病人的多藥耐藥性及多藥耐藥基因與藥物濫用、藥物耐受、藥物依賴的關(guān)系的研究。同樣地，在藥物靶點基因的篩選中，由于藥物與細胞，特別是敏感細胞相互作用，將引起細胞外部形態(tài)及內(nèi)部正常代謝過程的一系列變化，因此篩選出敏感細胞是關(guān)鍵的第一步，為后期精確定位藥物靶點基因提供重要基礎(chǔ)。單細胞分類和篩選應用于建立藥效篩選模型，為藥物設(shè)計、靶點的選擇和用藥方案的確定提供理論依據(jù)，同時使藥物篩選有了更高的特異性。

目前，常用的篩選單細胞方法多為物理機械、化學或生物的方法，如流式細胞儀、磁性細胞分選儀等方法。一方面，這些技術(shù)采用表面活性劑、熒光染料、抗原抗體，細胞毒性大，只能對特異標記的或非特異標記的單細胞懸液進行分選，前期樣本制備過程繁瑣，且目前對眾多熒光探針、單抗(包括細胞表面CD分子)的特異性爭論較多，許多細胞亞群并無對應的特異性標記物/特異性抗原；另一方面，這些技術(shù)采用生物學、免疫學、化學方法，通過表型測定(包括細胞大小、細胞粒度、細胞表面積、核漿比例等)，進行統(tǒng)計學分析，對于亞群分類、篩選和檢測的靈敏度低，缺乏有效的準確性評估。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明中，除另有說明，否則本文中使用的科學和技術(shù)術(shù)語具有本領(lǐng)域技術(shù)人員所通常理解的含義。同時，為了更好地理解本發(fā)明，下面提供相關(guān)術(shù)語的定義和解釋。

術(shù)語“基因型的可能性文件”，是指利用SNP檢測軟件，設(shè)置先驗概率參數(shù)利用貝葉斯公式計算出的樣本目標區(qū)域可能的基因型的后驗概率的數(shù)值集合；當利用的SNP檢測軟件是SOAPsnp時，生成的“基因型的可能性文件”即為CNS文件。

如本文使用的，“基因型文件”是指選擇上述“基因型的可能性文件”中概率最大的基因型作為每個細胞的一致基因型后，根據(jù)參考基因組SNP數(shù)據(jù)集位置信息，提取每個細胞基因型的相應位點，獲得的群體SNP在各細胞相應位點的基因型集合。

鑒于現(xiàn)有單細胞的分類和篩選方法存在的問題，本發(fā)明提出單細胞分類和篩選方法，以及所述方法的裝置。

本發(fā)明提出單細胞分類方法，包括以下步驟：

將每個單細胞樣本經(jīng)測序得到的reads(讀段)結(jié)果與參考基因組序列進行比對，并將比對結(jié)果進行數(shù)據(jù)過濾；

根據(jù)過濾后的數(shù)據(jù)確定每個單細胞樣本的一致基因型(genotype)，并將所有單細胞樣本的一致基因型保存為SNP數(shù)據(jù)集；

從已保存的SNP數(shù)據(jù)集提取與參考基因組SNP數(shù)據(jù)集位置對應的位點的基因型文件；

挑選細胞突變SNP位點，并根據(jù)細胞突變SNP位點的基因型文件，對細胞進行分類。

本發(fā)明還提出單細胞分類裝置，包括：

數(shù)據(jù)過濾模塊，將每個單細胞樣本經(jīng)測序得到的reads與參考基因組序列進行比對，并將比對結(jié)果進行數(shù)據(jù)過濾；

基因型確定模塊，根據(jù)過濾后的數(shù)據(jù)確定每個單細胞樣本的一致基因型，并將所有單細胞樣本的一致基因型保存為SNP數(shù)據(jù)集；

基因型文件提取模塊，從已保存的SNP數(shù)據(jù)集提取與參考基因組SNP數(shù)據(jù)集位置對應的位點的基因型文件；

分類模塊，挑選細胞突變SNP位點，根據(jù)細胞群體突變SNP的基因型文件，對細胞進行分類。

本發(fā)明還提出單細胞篩選方法，包括以下步驟：

得到已預測基因組中基因的起止位置；

根據(jù)細胞分類結(jié)果獲得已分類群體，計算每類群體中每個基因所有SNP位點的統(tǒng)計量，并累加統(tǒng)計量；

對獲得的統(tǒng)計量作差異檢驗，獲得檢驗值；

將已預測基因按統(tǒng)計量或檢驗值進行排序，篩選出統(tǒng)計量或檢驗值最高的基因。