[发明专利]使用靶向特异性DNA探针在生物样品中进行染色体多重分析的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及在生物样品中使用靶向特异性DNA探针分析个体染色体的方法和系统。具体地，本文公开的方法和系统涉及单一或组合(多重)地生成染色体谱。更具体地，本文公开的方法和系统涉及使用用于各种生物样品的靶向特异性DNA探针来生成染色体谱，所述生物样品例如为来自孕妇或癌症患者的外周血的游离DNA；该方法和系统进一步涉及针对来自孕妇、癌症患者的外周血或来自使用人工生殖技术如体外受精产生的胚胎的个体完整细胞使用靶向特异性DNA探针来生产染色体谱。

背景技术

核型从通过羊膜穿刺术或绒膜绒毛获得的孕妇诊断样品中鉴定胎儿染色体状态。由于这样的有创操作中固有的风险，最近有许多关注已经被放在利用母亲血液中的游离胎儿DNA的无创筛查方法。然而，这些技术不能鉴定核型中的平衡重排。从头平衡重排与胎儿的先天或发育的晚些阶段中的各种畸形的风险增加有关。被称为罗伯逊易位的另一类平衡重排涉及近端着丝粒染色体，其与增加三倍体再生的风险有关。

核型还在许多实体恶性肿瘤(肿瘤)的诊断和预后中起重要作用。然而，由于培养失败率高，从实体肿瘤获得成功的核型通常非常困难。因此，与产前状况类似，许多努力都集中在无创技术上。通过使用游离循环肿瘤DNA，许多研究者已经开发了评价特定基因突变状态的集中策略。然而，在实践中，原发性肿瘤的来源是未知的，因此集中研究产生有限的信息。这在癌症的早期检测中变得非常重要。另外，几种肿瘤具有诊断性的并且仅可以在完整细胞上检测到的特定平衡易位。

在产前和癌症状况下，还在循环完整细胞上进行相似尝试以便获得遗传信息。循环胎儿细胞或肿瘤细胞的数量非常少，通常在几毫升全血中仅有1或2个。因此，从单个细胞或少量细胞分析所有的24条染色体而获得完整核型将会非常有利。

现有的系统不能检测可诊断所有恶性肿瘤的平衡易位。现有的系统也不能检测对孕妇的遗传咨询和风险评估而言关键的罗伯逊易位。

使用游离DNA和完整细胞的当前的系统的主要缺点是：1)TAT较长；2)成本较高；3)异倍体性检测受限制；4)不同染色体的异倍体性检测中灵敏性的变化；和5)基本设施成本高。

本发明是对现有技术的改进方案，因为本发明可以通过使用特别设计的荧光滤色块来捕捉全基因组信息，所述荧光滤色块具有连接于靶向特异性DNA探针的荧光团的不同的激发和发射谱特征。进一步地，使用来自简单的现成程序如Adobe Photoshop的“图层(layers)”，可以“提取出”希望的靶标信息。即使间期细胞中的几个靶标是相互重叠的，通过选择性地“呼叫”(寻找)个体靶标的预定图案，也可以在细胞中追踪完整的染色体。这使得能够识别各种异常。

本发明解决的问题是需要对基因组进行大量并行测序和其他冗长的测试形式，以便通过对个体染色体上的存在于游离DNA中的选定的靶标进行分析来从母亲血液检测胎儿异倍体性和在癌症患者的外周血中检测染色体变化。

因此，存在对新的和改善的以单一或多重模式分析染色体的方法和系统的需求。就这点而言，本发明实质上满足了该需求。在这个方面，根据本发明的方法和系统实质上脱离了现有技术的常规概念和设计，并且通过这样做，提供了主要出于针对各种生物样品使用靶向特异性DNA探针分析染色体的目的而开发的装置。

发明内容

考虑到现有技术中现存的用于检测各种染色体异常的遗传方法的已知类型中固有的上述缺陷，本发明提供了针对各种生物样品通过使用靶向特异性DNA探针分析染色体的改善的方法和系统，并且克服了现有技术的上述缺陷和缺点。同样地，下文将会更详细描述的本发明的一般目的是提供针对各种生物样品通过使用靶向特异性DNA探针分析染色体的新的和改善的方法和系统，所述方法和系统具有前述提及的现有技术的所有优点，以及通过使用靶向特异性DNA探针来分析染色体的方法和系统带来的许多新特征，这些新特征不能由现有技术单独地或以其任意结合来预料、认为显而易见、教导或甚至暗示。

为了达到这一点，一方面，本发明实质上包括使用来自生物样品的游离DNA来分析个体染色体的方法。该方法包括以下步骤：

使用游离DNA血液收集管，例如使用由施特雷克公司(Streck Inc.)提供的收集管来收集和输送10～20ml外周血；

使用THP方案提取血浆DNA；

通过游离DNA片段的平端连接进行全基因组扩增过夜；

用生物素进行5’末端标记；

用乙醇沉淀DNA片段；