[发明专利]基于reads深度进行目的基因外显子水平重排检测的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于reads深度进行目的基因外显子水平重排检测的方法及装置。该方法包括：S1，将参考基因组划分为多个bin，将reads比对到参考基因组上，并分别计算target区域和off‑target区域的每个bin内的平均reads深度和深度的log2值；S2，合并target区域和off‑target区域reads深度统计，并将其标准化；S3，对S2中标准化的结果进行拷贝数变异查找，对于标准化后得到的log2根据阈值进行定义目的基因的缺失和重复状态。应用本发明的技术方案，能够对目的基因外显子水平的重排进行检测，还可以精确的检测出目的基因是杂合缺失或者是纯合缺失。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体而言，涉及一种基于reads深度进行目的基因外显子水平重排检测的方法及装置。

背景技术

乳腺癌是中国女性发病率最高的恶性肿瘤，约5%~10%的乳腺癌与癌症易感基因的遗传突变相关，其中最主要的乳腺癌易感基因为BRCA1（breast cancer susceptibilitygene 1）与BRCA2（breast cancer susceptibility gene 2）。BRCA1位于17q21，包含22个编码外显子、2个非编码外显子，编码1863个氨基酸。BRCA1蛋白调控细胞周期进程，参与DNA损伤导致的S期和G2/M期细胞周期阻滞的激活。BRCA2位于13q12，具有27个外显子，编码3418个氨基酸。BRCA2蛋白主要调控RAD51丝状体的形成和活性，参与同源重组途径中DNA损伤修复。据乳腺癌信息中心（breast cancer information core, BIC）报道，已检出的BRCA1/2致病性基因突变达1 600多种，这些突变分布于整个编码区，绝大多数为单个或数个碱基改变引起的移码突变、无义突变，这些突变类型会导致截短蛋白形成，影响BRCA1/2蛋白质功能。携带BRCA1/2胚系突变的女性，其乳腺癌终身患病风险显著增高，携带BRCA1胚系突变的女性70岁时患乳腺癌的风险为47%~66%，携带BRCA2胚系突变的女性携带者相应风险为40%~57%。中国家族性乳腺癌中BRCA1/2突变频率为10.5%，高加索人种家族性乳腺癌中BRCA1/2突变频率为15%~20%。然而，有研究发现，在高风险乳腺癌和（或）卵巢癌家族中，普通测序所检测到BRCA1/2突变频率低于连锁分析的预测频率，仅63%的BRCA1连锁家族能够检测出BRCA1致病性基因突变，这一结果表明，Sanger测序等常用的突变筛查方法不足以发现BRCA1所有基因胚系缺陷类型，如大片段重排。大片段重排大致情况如下：

1. BRCA1/2大片段重排机制

1997年，Puget等首次报道了BRCA1的大片段重排——E17缺失，缺失片段长约1 kb碱基。随着检测方法的改进，越来越多的BRCA1/2大片段重排被发现，现已知超过120种BRCA1大片段重排和40种BRCA2大片段重排。大片段重排指数百至数百万个碱基片段的重复或缺失，常累及一个或多个外显子。重排类型大部分为基因片段的缺失，也存在二倍重复、三倍重复或复杂型缺失插入。这些改变往往引起读码框移，导致突变的肽链结构与功能的异常。

人类基因组中约有1百万个散在的含有限制性内切酶位点的Alu重复序列，可介导染色体重排和同源重组，如基因片段的插入、缺失、重复、易位。有研究发现，一种BRCA1 delE5-7突变是由于intron4 AluSx序列与intron7 AluSc序列存在相同的15bp碱基序列，此处发生非等位基因同源重组，导致中间长约5kb碱基片段的缺失。另一项研究发现，BRCA1 delE3-5突变是由于intron2 AluY序列与intron5 AluJb序列存在相同的16 bp碱基序列，发生非等位基因同源重组后，中间长约14.6 kb碱基片段的缺失。