[發(fā)明專利]基于二代測序的捕獲探針設(shè)計方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010839484.4
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111710362B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓志軍;曹鑫愷;周紅霞;秦放;王杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海思路迪醫(yī)學(xué)檢驗所有限公司
• 主分類號: G16B25/20
• 分類號: G16B25/20;G16B30/00;C12Q1/6869
• 代理公司: 北京市蘭臺律師事務(wù)所 11354
• 代理人: 張峰

本發(fā)明提供了一種基于二代測序的捕獲探針的設(shè)計方法及應(yīng)用。為使得所有目標(biāo)區(qū)域的捕獲性能不受該區(qū)域的GC含量的影響，本發(fā)明在不同的GC含量區(qū)域采取了不同的探針設(shè)計方案，依據(jù)探針捕獲效率與探針覆蓋區(qū)域GC含量的關(guān)系動態(tài)調(diào)節(jié)不同區(qū)域的探針層數(shù)，在GC含量低的區(qū)域增加探針層數(shù)，和/或在GC含量高的區(qū)域減少探針層數(shù)；并可進一步的調(diào)節(jié)相鄰探針之間的重疊部分長度，從而提高全部目標(biāo)區(qū)域的探針捕獲均一性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二代測序領(lǐng)域，具體的涉及一種基于二代測序的捕獲探針設(shè)計方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

二代測序（next generation sequence, NGS）是檢測腫瘤樣本中未知變異的常用技術(shù)，全基因組測序存在成本高、周期長、有效數(shù)據(jù)率低等缺點，因而臨床分子診斷上常用探針捕獲法檢測目標(biāo)基因的臨床變異進而指導(dǎo)用藥。DNA探針一般以目標(biāo)區(qū)域DNA序列為模板設(shè)計，具有幾十到幾百堿基長度，通過與目標(biāo)區(qū)域DNA完全或部分匹配進而捕獲目標(biāo)基因序列測序。當(dāng)前核酸檢測產(chǎn)品的探針設(shè)計方法基本思路為：首先在基因組上選定目標(biāo)區(qū)域，如已知的與腫瘤發(fā)生或治療相關(guān)的基因區(qū)域，進而針對這些目標(biāo)區(qū)域的DNA序列依次平鋪設(shè)計探針，如單層設(shè)計則相鄰探針間頭尾相接，如雙層設(shè)計則相鄰探針間存在一定長度的重疊，以此實現(xiàn)所有目標(biāo)區(qū)域上相同的探針覆蓋層數(shù)。

基因組不同區(qū)域由于其序列特異性如GC含量分布不均勻等，探針的捕獲效率存在明顯差異。一般而言，GC含量越低的區(qū)域探針捕獲效率越低。現(xiàn)有技術(shù)采用固定層數(shù)的探針平鋪設(shè)計方案雖然保證了不同區(qū)域的探針覆蓋層數(shù)一致，但無法保證不同區(qū)域的探針捕獲性能均衡，從而可能影響產(chǎn)品的檢測性能。基因檢測產(chǎn)品往往需要在所有目標(biāo)區(qū)域有較好的捕獲均一性從而保證檢測性能穩(wěn)定，如何通過特殊的探針設(shè)計方案提升GC含量異常區(qū)域的捕獲效率，從而提高整體目標(biāo)區(qū)域的捕獲均一性，是本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過評估目標(biāo)區(qū)域GC含量與探針捕獲效率的關(guān)系并獲得擬合曲線后，根據(jù)擬合曲線針對性的優(yōu)化捕獲探針的設(shè)計，動態(tài)調(diào)節(jié)不同GC含量區(qū)域的探針層數(shù)，在GC含量低的區(qū)域增加探針層數(shù)，和/或在GC含量高的區(qū)域減少探針層數(shù)；并可進一步的調(diào)節(jié)相鄰探針之間的重疊部分長度，從而提高全部目標(biāo)區(qū)域的探針捕獲均一性。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明提供一種捕獲探針的設(shè)計方法，包括：

S1、評估探針捕獲效率與探針覆蓋區(qū)域GC含量的相關(guān)關(guān)系獲得擬合曲線；

S2、根據(jù)所述擬合曲線調(diào)節(jié)靶向不同GC含量區(qū)域的探針層數(shù)，以及可選的調(diào)節(jié)相鄰探針的重疊區(qū)域長度，以提高不同GC含量區(qū)域的探針捕獲效率的均一性。

進一步的，獲得上述步驟S1中的擬合曲線的步驟包括：

S11、統(tǒng)計每條探針覆蓋區(qū)域的GC含量，并獲得每條探針的測序深度；

S12、用LOWESS回歸模型擬合所有探針測序深度與探針覆蓋區(qū)域的GC含量的非線性關(guān)系，得到所述擬合曲線。

進一步的，所述步驟S2中調(diào)節(jié)靶向不同GC含量區(qū)域的探針層數(shù)包括：在GC含量低的區(qū)域增加探針層數(shù)，和/或在GC含量高的區(qū)域減少探針層數(shù)。

進一步的，所述步驟S2中調(diào)節(jié)相鄰探針的重疊區(qū)域長度包括：在GC含量低的區(qū)域增加相鄰探針的重疊區(qū)域長度，和/或在GC含量高的區(qū)域減少相鄰探針的重疊區(qū)域長度。

進一步的，所述步驟S2中提高不同GC含量區(qū)域的探針捕獲效率的均一性達(dá)到使不同GC含量區(qū)域的探針捕獲效率基本一致的程度。所述捕獲效率基本一致的程度是指不同GC含量區(qū)域的探針捕獲效率相同或相互接近，彼此之間不存在明顯的差別，或者雖然存在較小差別，但根據(jù)常規(guī)認(rèn)知可判斷達(dá)到基本一致的程度。

本發(fā)明還提供一種基于二代測序的檢測試劑，所述檢測試劑包括使用上述的設(shè)計方法設(shè)計的捕獲探針組。