STR及SNP分型技术在无创产前亲子鉴定中的应用

摘要

现有的产前亲子鉴定依赖于有创的取样方式，获得含有胎儿DNA信息的检材，存在一定的取样时间局限性，且伴有一定的流产风险，给孕妇造成一定的心理压力。现有司法领域的强奸致孕案件或个人对无创产前亲子鉴定存在一定的需求，故开发一套无创的产前亲子鉴定方法迫在眉睫。本课题选用两类分子遗传标记物:短串联重复序列(STR)和单核苷酸多态性(SNP)，拟通过三个阶段的探索，评估不同方法进行无创产前亲子鉴定的可能性。
　　现有的亲子鉴定主要采用基于毛细管凝胶电泳(CE)的STR分型策略，本课题的第一部分采用现有的传统STR分型试剂盒对孕妇血浆进行STR分型，探讨该策略进行无创产前亲子鉴定的可能性。由于一代STR分型试剂盒内的STR基因座的长度较长，而孕妇血浆的DNA片段较短(150～200bp)，难以获得较多的有效的可进行无创产前亲子鉴定的位点，基于此本课题第二部分拟结合高通量测序平台对孕妇血浆进行STR分型，探讨该策略进行无创产前亲子鉴定的可能性。虽然STR是现有司法领域常用的分子遗传标记物，但其存在型别多，易产生脱落峰等缺陷，而SNP相较于STR具有候选位点多，分型结果简单，且易于自动化等特点，基于此本课题第三部分拟采用SNP作为无创产前亲子鉴定的标记物，考虑到现有的基于毛细管凝胶电泳的SNP分型方法通量低，基于芯片进行SNP分型的策略灵敏度有限，故本部分选用高通量测序对孕妇血浆进行SNP分型，探讨该策略进行无创产前亲子鉴定的可行性。
　　本课题的三大部分内容主要如下:
　　1.基于毛细管凝胶电泳的STR分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性研究
　　根据现有的研究成果，结合孕妇血浆DNA的特点，选择ampFLSTR MiniFilerTM和ampFLSTRYfilerTM试剂盒，对孕妇血浆DNA、母亲全血DNA及疑似父DNA进行复合STR位点扩增，采用GeneMapper4.0软件进行STR分型，评估运用传统STR分型技术进行无创产前亲子鉴定的该方法的可行性。
　　2.基于二代高通量测序的STR分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性研究
　　根据现有的研究成果，结合孕妇血浆DNA的特点，筛选出6个常染色体STR位点、6个Y染色体STR位点和一个性别判定位点，并进行引物设计，满足产物大小在200bp以内。对设计的STR引物进行引物测试，确保引物合格后，对孕妇血浆DNA、母亲全血DNA及疑似父DNA进行多重PCR扩增，对上述扩增的产物按照Proton标准建库流程进行文库构建。采用Ion PGM400高通量测序平台进行SE400测序，对获得测序数据进行基础数据分析，评估基于二代高通量测序的STR分型技术进行无创产前亲子鉴定的可行性。
　　3.基于高通量测序的SNP分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性研究
　　本小节通过对一组家系（母亲全血DNA，母亲血浆DNA，父亲全血DNA及胎儿羊水DNA）进行全基因组测序(WGS)，开发基于高通量测序的SNP分型技术的无创产前亲子鉴定检测系统。同时对观察到的影响因素（SNP的次等位基因频率（minor allele frequency，MAF）、血浆中的有效位点数、测序深度及胎儿浓度）进行系统评估，初步设立该检测系统的质控标准，探讨该策略进行无创产前亲子鉴定的可能性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 可用的遗传检材简介

1．2．2 可用的遗传标记物简介

1．2．3 无创产前亲子鉴定的现有技术研究现状

1．3 论文研究目的及内容

1．3．1 论文研究目的

1．3．2 论文研究内容

第二章 STR分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性研究

2．1 毛细管凝胶电泳(Capillary Electrophoresis，CE)STR分型技术简介

2．1．1 毛细管凝胶电泳(Capillary Electrophoresis，CE)简介

2．1．2 STR自动分型技术简介

2．2 实验材料

2．2．1 样本

2．2．2 主要试剂及设备

2．3 实验方法

2．3．1 DNA提取及定量

2．3．2 STR位点扩增

2．3．3 CE-STR分型

2．4 实验结果

2．4．1 样本提取DNA质量评估

2．4．2 在成人白细胞样本及血浆样本中CE-STR分型结果的一致性比较

2．4．3 CE-STR分型在混合血浆样本中的灵敏度及准确率

2．4．4 CE-STR分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性分析

2．5 讨论

第三章 基于二代高通量测序的STR分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性研究

3．1 高通量测序平台简介

3．2 实验材料

3．2．1 样本

3．2．2 主要仪器设备及主要试剂

3．3 实验方法

3．3．1 STR引物设计

3．3．2 STR引物质控

3．3．3 高通量测序文库构建

3．3．4 高通量测序

3．3．5 数据分析及STR分型

3．4 实验结果

3．4．1 STR引物质控结果

3．4．2 基础数据统计

3．4．3 NGS-STR在成人白细胞的分型准确率

3．4．4 NGS-STR在混合基因组样本中的灵敏度及准确率分析

3．4．5 NGS-STR在无创产前亲子鉴定中的可行性研究

3．5 讨论

第四章 高通量测序SNP分型技术在无创产前亲子鉴定中的可行性

4．1 SNP分型技术简介

4．2 实验材料

4．2．1 实验样本

4．2．2 主要设备与主要试剂

4．3 实验方法

4．3．1 实验设计

4．3．2 高通量测序文库构建

4．3．3 高通量测序

4．3．4 基于目标区域捕获技术的无创产前亲子鉴定系统构建

4．4 实验结果

4．4．1 高通量测序文库质检结果

4．4．2 基于高通量测序的无创产前亲子鉴定的相关参数评估

4．4．3 基于高通量测序的无创产前亲子鉴定结果

4．5 讨论

第五章 总结与展望

5．1 论文的主要研究内容及成果

5．2 进一步需解决的问题

致谢

参考文献

作者简介