CN106702010A - 一种遗传标记组合、个体基因身份证、二维码、试剂盒及其用途 - Google Patents

一种遗传标记组合、个体基因身份证、二维码、试剂盒及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种遗传标记组合，该遗传标记组合包括表1所示的SNP位点。本发明还公开一种个体基因身份证证，一种二维码以及一种试剂盒。本发明的遗传标记物、个体基因身份证、二维码和/或试剂盒能够有效地用于个体的遗传信息鉴定和/或个体身份区分。

Description

一种遗传标记组合、个体基因身份证、二维码、试剂盒及其 用途
技术领域
本发明属于生物医药领域，具体涉及一种遗传标记组合，个体基因身份证、二维码、试剂盒及其用途。
背景技术
通过基因信息来鉴定某个基因样本是不是某一个人的，已经在司法鉴定里面很常用了。一般的做法是通过检测多个例如13个在人群中变异度很大的基因位点。这种检测的位点叫STR(short tandem repeat，短片段重复序列)，广泛存在于人类及哺乳动物的基因组中，具有高度多态性，它们一般由2-6个碱基构成一个核心序列，核心序列串联重复排列，由核心序列重复数目的变化产生长度多态性。这些位点的遗传性很强，从父母到子女，一般不会发生变化。但在没有血缘关系的人之间，一般都不相同。所以就可以通过这些位点来做司法鉴定包括亲子鉴定。
但是，STR分型技术存在诸多的不足，例如技术要求高，花费大；实验周期较长，单个样品处理费用较高，单次检测信息量较少，单次成本高，依赖于PCR扩增测序技术，增加了分型结果的误差等等。
随着基因技术的飞速发展，第三代遗传标记，SNP-单核苷酸多态性(SingleNucleotide Polymorphism)已经在医学、农学科研和实践中有了广泛的应用。SNP具体是指在基因组上单个核苷酸的变异，包括转换、颠换、缺失和插入，形成的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。当前流行的基因检测一般都是通过生物芯片来操作，一次性检测非常多(达到甚至超过100万个)的SNP位点。一般可以通过这些SNP位点与健康和疾病的相关性，来评估一个人的健康风险和是否有遗传疾病。
但是这种SNP检测一般不是用来鉴定某个人样本的真实性或某两个人的关系，并且检测的SNP位点可能包含与那些跟体征、健康和疾病有明显相关性的位点，使得个人的隐私信息可能被透露。
因此，需要一种基因技术，该技术简单经济易行，能够通过基因信息来鉴定和区分个体样本，其中所包含的基因信息量不大，并且不涉及个体的体征、健康和疾病等隐私信息。
发明内容
本发明旨解决上述现有技术中存在的问题中至少之一。由此，本发明提供一种遗传标记组合，所述遗传标记组合包括如下表1中所示的SNP位点。
表1
rs970973 rs6765537 rs2229848 rs3136618 rs3825569
rs1874045 rs2289247 rs9390459 rs2185724 rs863980
rs7514102 rs571391 rs2236313 rs3818876 rs4077410
rs1801274 rs9851180 rs7793096 rs1891110 rs1800775
rs2274064 rs6788448 rs3823646 rs12781609 rs2159132
rs2297950 rs898500 rs10246939 rs1025412 rs2586514
rs7527925 rs931606 rs12919 rs1064005 rs1292053
rs3811445 rs13146272 rs2301963 rs4453265 rs1026128
rs935172 rs737154 rs1800392 rs1852450 rs1805034
rs3739014 rs1531545 rs4870723 rs703842 rs888930
rs1545133 rs285599 rs2294008 rs6598163 rs2363956
rs10206850 rs160632 rs301430 rs495680 rs3745298
rs9646748 rs2304054 rs1539172 rs4942848 rs2296241
rs3732083 rs315717 rs1043836 rs1135641 rs4680
rs6756597 rs1052486 rs10901333 rs1060570
根据本发明的实施方案，还提供一种个体基因身份证，包含芯片结构，所述芯片上承载有所述个体的多个遗传标记位点的基因型信息，所述多个遗传标记位点包括权利要求1所述的SNP位点。
根据本发明的实施方案，还提供一种二维码，包含权利要求1所述的SNP位点的基因型信息。
根据本发明的实施方案，还提供一种试剂盒，所述试剂盒包含基因分型试剂，所述基因分型试剂能够用于权利要求1所述的遗传标记组合中的位点的分型。
根据本发明的实施方案，还提供个体基因身份证或二维码或试剂盒在鉴定个体遗传信息和/或区分个体身份中的用途。
本发明提供了一种简单经济易行的技术，能够通过基因信息来鉴定和区分个体样本，其中所包含的基因信息量不大，因此简单且经济，并且不涉及个体的体征、健康和疾病等隐私信息。
附图说明
图1包含本发明所述的SNP位点的一个样本的基因型信息以及包含该基因型信息的二维码。
具体实施方式
下面例举的具体实施方式旨在对本发明进行详细说明，这些实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明中的“参考序列”为已知基因组序列或者已知基因组序列的至少一部分。在本发明的描述中，除非另有说明，以下实施例中涉及的未特别交待的试剂、序列(接头、标签和引物)、软件及仪器，都是常规市售产品或者开源的，比如购自Illumina、Affymetrix公司等。
实施例1
获得本发明的遗传标记组合
根据本发明的实施例，发明人通过设计以下方法来获得表1的SNP位点，也即，通过对国际市场上主流基因芯片的分析，结合统计学的方法，找到了74个基因位点，具体如下：
首先，从Affymetrix公司，在三大广泛使用的全基因组序列中分析筛选双等位基因的SNP(autosome bi-allelic SNPs)，包括Axiom Biobank Array、Axiom UK biobankArray以及the newly announced Axiom Precision Medicine Research Array(PMRA)(http://www.affymetrix.com/catalog/prod730013/AFFY/Axiom％26％23174％3B- Biobank-Genotyping-Arrays#1_3)。
从Illumina公司，在三大广泛使用的全基因组序列中分析筛选双等位基因的SNP，包括infinium-omniexpress-24-v1-2-a1(23&Me所用)、Illumina HumanExome-12v1-2array以及the newly announcedGlobal Screening array(GSA)(http:// www.illumina.com/techniques/microarrays/human-genotyping/human-genotyping- arrays.html)。
接着，从存在于上述库中的SNP中，排除A/T或C/G SNP，然后选择在全球人类中高频出现的突变列表。将这些SNP限于存在于千人基因组计划(1000genomes project)以及ExAC联合项目(ExACconsortium project)中的那些SNP。千人基因组计划具有来自不同血统的2504个体的基因组序列数据，ExAC联合项目具有来自超过60000基因组的外显子组序列数据。在所有的样本中，选择那些次要等位基因频率(minor allele frequency，MAF)大于0.25的那些变型(突变)，并且在五个亚人群EUR,AFR,AMR,EAS,SAS中的每一个人群中MAF>0.25。
对于具有多SNP的任意10MB区，仅仅选择一个SNP，以确保独立性。基于ExAC注释，仅仅选取具有最大整体MAF的一个SNP。
通过上述步骤获得了74个SNP位点，具体参见下表2所示。需要说明的是，以上表1或下表2中的SNP位点是根据GenBank SNP数据库的命名方式来表示的，该方式是以rs或者ac加数位阿拉伯数字来表示一个确定的SNP位点。本领域技术人员知道，一个SNP位点还可以有其它表示方式，如以HGVS命名法标注某位点在参考cDNA上的位置来表示，例如rs1801394与MTRR基因c.66A>G(A66G)表示同一个位点。采用其它命名方式如以该SNP在参考gDNA上的位置来标注指代与本发明一样的SNP或SNP组合也属于本发明范围。
本发明的遗传标记组合的确定包括发明人基于对人类基因组里发生频率较高的SNP进行筛选，并组合成一个对个体而言为唯一的组合，从而与个体信息进行对应，遗传标记组合的信息能够作为个体的“基因身份证”。表2所示的SNP位点是发明经过筛选组合以及经过试验验证确定的，能够有效地用于个体遗传信息区分的遗传标记组合。本发明的SNP位点选自广泛使用的全基因组序列，且选自在全球人类中高频出现的突变，因此基本不包含与个体的体征、健康和疾病等隐私相关联的基因型信息。
表2
实施例2
遗传标记组合唯一性的验证
为了验证本发明的SNP位点是否能够唯一性地标记个体身份，本发明利用包括UK生物样品库数据(UKBiobank data，N＝150,000)以及百万老兵项目(the Million VeteranProgram，N＝400,000)的大规模人群数据进行验证，利用PLINK软件以提取在上述人群中的全部个体的上述74个SNP位点的基因型，然后检验个体基因型的唯一性。结果表明，上述全部人群的74个SNP位点的基因型均不同，具有唯一性。
本领域技术人员熟知，对位点进行分型，可以利用诸多已知方法，本发明对此不作限制。例如对SNP位点进行分型，可以利用的方法包括但不限于直接测序法、片段长度多态性(限制性内切酶)法、荧光标记的片段长度多态性法、飞行质谱检测法、Tagman荧光探针法、多重SNAPShot检测方法、LDR连接酶检测反应法、改进的连接酶检测法(iMLDR)、基因芯片法、SNPSCAN分型法、高分辨率熔解曲线法和基于qPCR方法的SNP分型方法。根据本发明的一个实施例，利用高通量测序分析方法对遗传标记位点进行分型，同时获得多个位点的基因型。
为了进一步验证本发明的上述74个SNP位点的基因型的唯一对应性，本发明采用测序分析例如Hiseq方法，针对上述74个位点进行了分析。针对两个家庭，共计30个存在亲属关系的家庭成员进行随机样本实验和结果分析，具体实验如下：
1、个体样本
我们对上述30个人员，采集了人类血液DNA样本(1mL以上)。
2、文库构建以及测序
2.1样本提取
使用的DNA提取试剂，对血液DNA进行提取。主要步骤如下：将全血样木暂存于4℃冰葙中。采用美国QIAgene公司的血液DNA提取试剂盒，过程不再赘述。对提取的DNA进行定量分析，保证每个提取的DNA超过200ng。
2.2PCR扩增
预先从-20℃保存的试剂盘取出dNTP Solution Set(10mM)、MgSO4(50mM)，PCRPrimer(10Pmol/uL)，针对已知位点的Primer设计为本领域技术人员所熟知，因此不详述。样本置于离心管架上室温溶解，充分混匀后短暂离心；在1.5mL的离心管中配制反应mix，促匀后短暂离心，分装；MiX分装好后，混合后短暂离心。PCR反应体系如下：
DNA 32.2μL
Platinum Pfx DNA Ploymerase 0.8μL
Primer 4μL
MgSO4(50mM) 2μL
dNTP Solution Set 2μL
10X Pfx buffer 5ul
ddH2O 4ul
Total volume(总体积) 50μL
PCR反应程序为：
98℃30分钟
98℃10秒→65℃30秒→72℃30秒(12循环)
72℃5分钟
16℃∞
反应完成后，用磁珠法进行纯化，溶入50ul。
2.3混合
将不同的PCR产物进行定量，并取相同的产物量进行混合，构成测序文库
使用Agilent 2100DNA 1000assay.kit 3:3检测文库片段大小以及浓度，同时用QPCR定量。
定量好的文库即可进行DNA测序。
2.4Hiseq测序
取10pmol DNA用Illumina Hiseq PE-150程序测序，具体操作流程详见Hiseq操作说明书。
3、结果分析
Illumina Hiseq产出的测序结果是一系列DNA序列，通过测序文库标签、样本的ID标签可将这些测序序列对应到每份样本，最终得到位点分型结果。
结果显示，这样样本的位点分型具有唯一性。
实施例3
包含本发明所述的SNP位点的基因信息的二维码的制作
首先，利用索引标记例如索引数值(index number)将表1的74个所有位点进行标记，例如每一个位点可以用两位数来表示，分别为01、02……74。再利用高通量测序分析对个体样本的表1的74个所有位点进行分型，得到相应的基因型。然后将各位点的检测结果与对应的索引数值相配对，得到了一系列的数值和符号的组合。例如参见附图1，左边是一个样本的基因信息，紧接着是这个位点的基因信息。通过常用的二维码生成软件和设备将这样的数值和符号的组合生成一个二维码，也即图1右边所示的二维码。
这样的二维码包含了个体的上述74个所有位点的基因信息，因此具有唯一对应性。个体用户可以将自身的基因信息制作成二维码，由此可以利用该二维码来判断基因样本(检测结果)是否是自身的。例如用户利用手机扫描这个二维码后，手机APP能立即报告二维码里面包含的基因信息和用户储存在手机APP里面的实际信息是否一样。
应该理解的是，还可以以其他的方式来制作二维码，只要这种二维码包含本发明的上述74个所有位点的基因信息即可。
实施例4
个体基因身份证以及试剂盒的制作
获取个体遗传材料，利用测序分析对个体的表1的所有位点进行分型，将各位点的型别信息存储于生物芯片上，获得该个体的基因身份证。
本发明对个体基因身份证的结构样式不作限制。例如可以是如目前个人身份证的卡片式结构，其上嵌有芯片可供机器读取遗传标记位点的型别信息，也可以是类似硬盘、光盘等结构，方便仪器读取显示信息。
制作包含基因分型试剂的试剂盒，所述基因分型试剂能够用于上述本发明遗传标记组合中的位点的分型。这种试剂盒的制作方法为本领域技术人员所熟知。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种遗传标记组合，其中所述遗传标记组合包括表1所示的SNP位点。
2.一种个体基因身份证，包含芯片结构，所述芯片上承载有所述个体的多个遗传标记位点的基因型信息，所述多个遗传标记位点包括权利要求1所述的SNP位点。
3.一种二维码，包含权利要求1所述的SNP位点的基因信息。
4.一种试剂盒，所述试剂盒包含基因分型试剂，所述基因分型试剂能够用于权利要求1所述的遗传标记组合中的位点的分型。
5.根据权利要求2-4中任一项所述个体基因身份证或二维码或试剂盒在鉴定个体遗传信息和/或区分个体身份中的用途。
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