[發(fā)明專利]一種經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用大規(guī)模平行測(cè)序技術(shù)檢驗(yàn)多目標(biāo)多基因的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110299517.1
• 申請(qǐng)日: 2011-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102344961A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康旭基因技術(shù)（北京）有限公司
• 主分類號(hào): C12Q1/68
• 分類號(hào): C12Q1/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分子生物學(xué)領(lǐng)域，涉及醫(yī)學(xué)診斷和生物技術(shù)，涉及一種應(yīng)用大規(guī)模平行測(cè)序同時(shí)檢驗(yàn)多目標(biāo)相關(guān)基因突變的方法，具體的是一種采用大規(guī)模平行測(cè)序平臺(tái)技術(shù)結(jié)合優(yōu)化后的目標(biāo)基因捕獲技術(shù)。?

背景知識(shí)?

下一代測(cè)序技術(shù)(Next?Generation?Sequencing)又稱為二代測(cè)序技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物研究領(lǐng)域。其代表技術(shù)為羅氏公司(Roche)的454測(cè)序儀(Roche?GS?FLX?sequencer)，Illumina公司的Solexa基因組分析儀(IlluminaGenome?Analyzer)和ABI的SOLiD測(cè)序儀(ABI?SOLiD?sequencer)。它們的共同特點(diǎn)為：?

1.集成了生物醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、微電子學(xué)、光學(xué)、材料科學(xué)和精密加工等多學(xué)科技術(shù)。例如，Roche?GS?FLX?sequencer的圖像采集技術(shù)就借鑒現(xiàn)代天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)，即超高分辨率的CCD集成光纖束技術(shù)。?

2.測(cè)序策略主要基于循環(huán)芯片測(cè)序法(Cyclic-array?sequencing)，即制備DNA文庫，單分子擴(kuò)增，在固相載體上形成DNA簇陣列，并行地利用DNA聚合酶或者連接酶進(jìn)行酶促反應(yīng)(模板變性、引物退火雜交、延伸或連接)，同時(shí)讀取反應(yīng)產(chǎn)生的特異性熒光信號(hào)，最終得到超大量的DNA序列信息。?

3.高通量并行測(cè)序。例如，Roche?GS?FLX?sequencer一次就可對(duì)上百萬條DNA分子同時(shí)進(jìn)行序列測(cè)定，一次運(yùn)行通量達(dá)到400Mb以上，而傳統(tǒng)測(cè)序(一代測(cè)序)一輪測(cè)序的通量僅為80Kb左右。?

4.單分子測(cè)序。傳統(tǒng)測(cè)序(一代測(cè)序)是對(duì)多個(gè)DNA分子的混合物進(jìn)行測(cè)序，其測(cè)序結(jié)果是多個(gè)DNA分子綜合的序列信息；而二代測(cè)序先對(duì)單個(gè)DNA分子進(jìn)行PCR以放大DNA分子數(shù)量(相當(dāng)于單個(gè)DNA分子的克隆復(fù)制)，再對(duì)這些DNA分子進(jìn)行測(cè)序，就可以得到原來單個(gè)DNA分子的序列信息。?

新一代測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，除了在科研領(lǐng)域(例如通過人類基因組上的SNP位點(diǎn)、基因缺失、基因拷貝數(shù)變異來分析研究人類基因的多態(tài)性等)，在臨床醫(yī)學(xué)及食品安全領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。?

(一)臨床醫(yī)學(xué)：?

1.遺傳病的診斷?

遺傳病是一種人類基因組DNA缺陷，即由基因突變或染色體畸變?cè)斐傻募膊。▎位蜻z傳病、多基因遺傳病和染色體異常遺傳病等。通過下一代測(cè)序技術(shù)強(qiáng)大的測(cè)序能力，就可分析出待檢者的全部基因組中哪部分基因存在缺陷，一方面可以找到很多病因不明的遺傳病的致病基因，另一方面結(jié)合產(chǎn)前篩查，可以有效的避免遺傳病患兒的誕生，這對(duì)提高我們中華民族的人口質(zhì)量，減少出生缺陷、殘疾等至關(guān)重要。?

2.傳染性疾病的快速診斷?

傳染性疾病的突然爆發(fā)造成嚴(yán)重的公共安全威脅，但在疾病爆發(fā)初期往往沒有有效的檢測(cè)手段能快速鑒定出病原體，特別是未知的病原體。一個(gè)典型例子就是2003年的SARS(傳染性冠狀病毒肺炎)，是由一種具有強(qiáng)傳染性的新型冠狀病毒在人群中快速傳播引起。而通過下一代測(cè)序技術(shù)，我們可快速檢測(cè)分析出一個(gè)個(gè)體內(nèi)基因組中有無外來病原體的基因序列，根據(jù)這些序列信息就能鑒定出人群中感染的病原體，為較短時(shí)間內(nèi)制定疫情防控策略提供科學(xué)依據(jù)和堅(jiān)實(shí)保障，避免疾病的大規(guī)模爆發(fā)流行。?

3.個(gè)體化醫(yī)療?

由于人類全基因組測(cè)序工作的完成以及對(duì)疾病與基因關(guān)系的深入研究，現(xiàn)在的臨床醫(yī)學(xué)已由群體治療向個(gè)體化醫(yī)療轉(zhuǎn)變，即根據(jù)個(gè)體的遺傳學(xué)信息來針對(duì)性的制定預(yù)防疾病的措施以及合理的治療方案。腫瘤的靶向治療就是一個(gè)成功應(yīng)用。另外，臨床研究表明很多重大疾病往往與多個(gè)基因密切相關(guān)，而不是由單個(gè)基因決定。這些都需要我們對(duì)個(gè)體的遺傳學(xué)信息有全面準(zhǔn)確的了解，因此具有強(qiáng)大的測(cè)序能力的下一代測(cè)序技術(shù)顯得至關(guān)重要。?

(二)食品安全：?

在食品安全領(lǐng)域，下一代測(cè)序技術(shù)同樣有著廣泛應(yīng)用的前景。食品安全是各國公共安全的焦點(diǎn)，其中相當(dāng)重要的問題是致病微生物污染食品導(dǎo)致的食源性疾病。根據(jù)世衛(wèi)組織統(tǒng)計(jì)，每年全球發(fā)生的食源性疾病數(shù)以億計(jì)。發(fā)達(dá)國家如美國每年因食源性疾病帶來的醫(yī)療費(fèi)用及相關(guān)損失達(dá)幾十億美元。此外，群體食源性疾病的爆發(fā)還會(huì)給社會(huì)帶來嚴(yán)重的公共安全問題。由于可污染食品的致病微生物種類繁多，如何及時(shí)有效地檢測(cè)出食品中致病微生物是哪一種，目前仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。下一代測(cè)序技術(shù)是一個(gè)很好解決方案，利用其強(qiáng)大測(cè)序能力，可同時(shí)對(duì)食品中等所有微生物的基因組進(jìn)行測(cè)序，有效鑒定出食品是?否存在以及何種致病微生物污染。?