[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于基因測(cè)序的引物設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811591649.X
• 申請(qǐng)日: 2018-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109658982B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾華萍;宋卓;王曉鋒;馬丑賢;杜元平;楊婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 人和未來(lái)生物科技（長(zhǎng)沙）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G16B30/00
• 分類(lèi)號(hào): G16B30/00
• 代理公司: 湖南兆弘專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 鄒大堅(jiān);譚武藝

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于基因測(cè)序的引物設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)施步驟包括計(jì)算每一個(gè)候選引物的各項(xiàng)基本特征值，獲取對(duì)各項(xiàng)基本特征值量化求和計(jì)算引物綜合量化特征值；對(duì)候選引物進(jìn)行篩選簡(jiǎn)化、兩兩組合得到組合候選引物并計(jì)算組合候選引物綜合特征值；若被設(shè)計(jì)引物為針對(duì)目標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)，則選擇一組組合候選引物綜合特征值最優(yōu)的組合候選引物輸出；否則在等距離的前提下選擇該區(qū)域附近引物綜合特征值最佳的候選引物輸出。本發(fā)明通過(guò)一次性搜索所有可能的引物并評(píng)估引物的各項(xiàng)特征后進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而一次性就能挑出所有的最優(yōu)引物，具有挑出來(lái)的引物效果最優(yōu)、操作方便快捷、引物設(shè)計(jì)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物基因測(cè)序領(lǐng)域，具體涉及一種用于基因測(cè)序的引物設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，簡(jiǎn)稱(chēng)PCR)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火(復(fù)性)及適溫延伸等反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。而PCR結(jié)合二代測(cè)序的方式更是由于能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)十?dāng)?shù)百個(gè)模板同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)增測(cè)序，大幅降低實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)效率的優(yōu)點(diǎn)，而越來(lái)越受到研究者們的歡迎。

在進(jìn)行PCR反應(yīng)之前，必須設(shè)計(jì)合適的引物。引物是一小段單鏈DNA或RNA，作為DNA復(fù)制的起始點(diǎn)，在核酸合成反應(yīng)時(shí)，作為每個(gè)多核苷酸鏈進(jìn)行延伸的出發(fā)點(diǎn)而起作用的多核苷酸鏈。引物設(shè)計(jì)的好壞直接影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。引物設(shè)計(jì)的效果受到很多因素影響，包括引物長(zhǎng)度、GC含量、溶解溫度(tm)、特異性等等，設(shè)計(jì)合適的引物是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

目前已有很多引物設(shè)計(jì)軟件，但大部分只能一次性設(shè)計(jì)少量引物，操作麻煩，效率低，并且很大一部分只能設(shè)計(jì)面對(duì)面PCR引物，滿足不了利用二代測(cè)序批量進(jìn)行PCR擴(kuò)增測(cè)序、以及多種引物方式的需求。另外，一般設(shè)計(jì)引物的策略是設(shè)定各項(xiàng)特征閾值，當(dāng)搜索到滿足所有要求的引物就停止，但可能搜索完了都沒(méi)有滿足條件的引物時(shí)，需要重新降低各項(xiàng)特征閾值，然后重新搜索，然后降低閾值再搜索，可能反反復(fù)復(fù)需要降低三四次閾值才能把所有的引物設(shè)計(jì)出來(lái)；這樣不僅操作麻煩、效率低下，且對(duì)于設(shè)計(jì)出來(lái)的引物并不是最優(yōu)引物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種用于基因測(cè)序的引物設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過(guò)一次性搜索所有可能的引物并評(píng)估引物的各項(xiàng)特征后進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而一次性就能挑出所有的最優(yōu)引物，具有挑出來(lái)的引物效果最優(yōu)、操作方便快捷、引物設(shè)計(jì)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于基因測(cè)序的引物設(shè)計(jì)方法，實(shí)施步驟包括：

1)針對(duì)輸入的模板序列按不同位置不同長(zhǎng)度進(jìn)行遍歷得到候選引物序列；

2)計(jì)算每一個(gè)候選引物的各項(xiàng)基本特征值；

3)針對(duì)每一個(gè)候選引物，分別對(duì)各項(xiàng)基本特征值進(jìn)行量化，并將所有的量化結(jié)果進(jìn)行求和得到該候選引物的引物綜合量化特征值；

4)對(duì)候選引物序列中的候選引物進(jìn)行篩選簡(jiǎn)化；

5)針對(duì)篩選簡(jiǎn)化后的候選引物在符合方向要求的前提下進(jìn)行兩兩組合得到組合候選引物，所述在符合方向要求的前提具體是指若被設(shè)計(jì)引物為面對(duì)面引物，則針對(duì)兩兩組合得到組合候選引物挑選方向相反的所有組合候選引物，若被設(shè)計(jì)引物為同向引物，則針對(duì)兩兩組合得到組合候選引物挑選方向相同的所有組合候選引物；

6)針對(duì)每一對(duì)組合候選引物，分別計(jì)算組合間距特征值以及距離特征值；

7)針對(duì)每一對(duì)組合候選引物，分別對(duì)組合間距特征值、距離特征值進(jìn)行量化，并將量化結(jié)果與對(duì)應(yīng)兩個(gè)候選引物的引物綜合量化特征值進(jìn)行綜合，從而得到組合候選引物綜合特征值；