СПОСОБ И АППАРАТ ОБНАРУЖЕНИЯ МИКРОДЕЛЕЦИЙ В ОБЛОСТИ ХРОМОСОМЫ С ДНК-МАРКИРУЮЩИМ УЧАСТКОМ

1. Способ обнаружения микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком, включающий:
получение зонда захвата, соответствующего последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком;
гибридизацию зонда захвата со смешанной библиотекой из множества образцов ДНК для связывания с последовательностью ДНК из области с ДНК-маркирующим участком из множества образцов ДНК;
секвенирование захваченной последовательности ДНК из области с ДНК-маркирующим участком, для получения данных секвенирования и
анализ результатов секвенирования с использованием метода математической статистики с получением результата, показывающего наличие или отсутствие микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком в каждом из множества образцов ДНК.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что этап анализа результатов секвенирования с использованием метода математической статистики включает:
нормализацию значения глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком для получения нормализованного значения глубины секвенирования;
поиск резко отклоняющихся значений глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком, основанный на нормализованном значении глубины секвенирования, с использованием метода математической статистики для получения результата, показывающего наличие или отсутствие микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком в каждом из множества образцов ДНК.
3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что этап нормализации значения глубины секвенирования ДНК-маркирующего участка включает:
деление всех значений глубины секвенирования одной и той же области в каждом из множества образцов ДНК на среднее значение глубины каждого из множества образцов ДНК с целью получения нормализованных значений глубины секвенирования одной и той же области для множества образцов ДНК.
4. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что этап поиска резко отклоняющихся значений глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком включает:
расчет среднего значения и дисперсии на основании всех нормализованных значений глубины секвенирования одной и той же области во множестве образцов ДНК;
построение графика нормального распределения по всем невыбрасывающимся значениям для одной и той же области на основании рассчитанного среднего значения и дисперсии всех нормализованных значений глубины в одной и той же области для каждого из множества образцов ДНК;
расчет вероятности для каждого из множества образцов ДНК в каждой области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, на основании графика нормального распределения;
определение первого критического значения вероятности на основании вероятности, полученной для каждого из множества образцов ДНК в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования; и
получение результата R1, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, меньше первого критического значения вероятности.
5. Способ по п. 4, характеризующийся тем, что после этапа получения результата R1 способ включает:
экспериментальную проверку результата R1 и получение результата проверки;
определение второго критического значения вероятности на основании результата проверки, в котором второе критическое значение вероятности меньше первого критического значения вероятности; и
получение результата R2, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области с конкретным значением глубины секвенирования меньше второго критического значения вероятности.
6. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что этап поиска резко отклоняющихся значений глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком включает:
расчет первого отношения D/S между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой всех значений глубины секвенирования, полученных для каждого из множества образцов ДНК, на основании нормализованного значения глубины области с ДНК-маркирующим участком, рассчитанного для множества образцов ДНК;
расчет первого отношения D/R между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК; и медианой значений глубины секвенирования, полученных для всех областей, на основании нормализованного значения глубины области с ДНК-маркирующим участком, рассчитанного для множества образцов ДНК;
обучение критического значения первого отношения первому отношению D/S с использованием алгоритма ID3 и обучение критического значения второго отношения первому отношению D/R с использованием алгоритма ID3;
получение результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S больше критического значения первого отношения;
получение результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S меньше критического значения первого отношения и первое отношение D/R больше критического значения второго отношения; и
получение результата, показывающего наличие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S меньше критического значения первого отношения и первое отношение D/R меньше критического значения второго отношения.
7. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что этап поиска резко отклоняющихся значений глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком включает:
расчет среднего значения и дисперсии на основании всех нормализованных значений глубины одной и той же области для каждого из множества образцов ДНК;
построение графика нормального распределения по всем невыбрасывающимся значениям для одной и той же области на основании рассчитанного среднего значения и дисперсии всех нормализованных значений глубины в одной и той же области для каждого из множества образцов ДНК;
расчет вероятности для каждого из множества образцов ДНК в каждой области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, на основании графика нормального распределения;
определение третьего критического значения вероятности на основании вероятности, полученной для каждого из множества образцов ДНК в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования;
получение результата R3, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, меньше третьего критического значения вероятности;
расчет второго отношения D/S между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК; и медианой всех значений глубины секвенирования, полученных для каждого из множества образцов ДНК в результате R3;
расчет второго отношения D/R между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой значений глубины секвенирования, полученных для всех областей, в результате R3;
обучение критического значения третьего отношения второму отношению D/S при использовании алгоритма ID3 и обучение критического значения четвертого отношения второму отоношению D/R при использовании алгоритма ID3;
получение результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S больше критического значения третьего отношения;
получение результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S меньше критического значения третьего отношения и второе отношение D/R больше критического значения четвертого отношения;
получение результата, показывающего наличие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S меньше критического значения третьего отношения и второе отношение D/R меньше критического значения четвертого отношения.
8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что этап получения зонда захвата включает:
нахождение последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком в геномной базе данных;
выбор квалифицированной последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком, отвечающей требованиям к конструированию зонда захвата;
проектирование и синтез зонда захвата на основании квалифицированной последовательности ДНК.
9. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что создание смешанной библиотеки из множества образцов ДНК включает следующие этапы:
создание множества библиотек ДНК для множества отдельных образцов ДНК таким образом, чтобы каждая из множества библиотек ДНК имела адаптор, отличающийся от адаптора других библиотек ДНК;
смешивание множества библиотек ДНК в заданном соотношении;
определение полученной смеси как смешанной библиотеки, если полученная смесь соответствует требованиям контроля качества.
10. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что на этапе создания множества библиотек ДНК из множества отдельных образцов ДНК конструирование библиотеки ДНК для каждого из множества отдельных образцов ДНК включает следующие подэтапы:
фрагментацию геномной ДНК на фрагменты ДНК заданного размера с использованием для этого физических или химических методов;
концевую репарацию фрагментов ДНК с получением фрагментов ДНК с репарированными - фосфорилированными концами;
добавление основания А к фрагментам ДНК с репарированными концами с 3′-конца для того, чтобы получить фрагменты ДНК с основанием А на 3′-конце;
лигирование Индекс-адаптора с фрагментами ДНК, имеющими основание А на 3′-конце, для получения фрагментов ДНК, лигированных с Индекс-адаптором;
амплификацию фрагментов ДНК, лигированных с Индекс-адаптором, при использовании праймера, включающего последовательность, специфичную к Индекс-адаптору, для получения продукта амплификации; и
определение продукта амплификации как библиотеки ДНК, если продукт амплификации соответствует требованиям контроля качества.
11. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что после этапа секвенирования захваченной последовательности ДНК и до этапа анализа результатов секвенирования производят контроль качества результатов секвенирования.
12. Способ по п. 10, характеризующийся тем, что этап контроля качества результатов секвенирования включает:
фильтрование первых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, для получения первых квалифицированных данных секвенирования;
картирование первых квалифицированных данных секвенирования к эталонной геномной последовательности посредством использования программного обеспечения для картирования коротких последовательностей и расчет первого параметра корреляции для значения глубины секвенирования для каждого из множества образцов ДНК и второго параметра корреляции для значения глубины секвенирования для области с ДНК-маркирующим участком, содержащей заданную последовательность среди множества образцов ДНК;
фильтрование вторых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, на основании первого рассчитанного параметра корреляции с получением вторых квалифицированных данных секвенирования; и
фильтрование третьих неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, на основании второго рассчитанного параметра корреляции, для получения третьих квалифицированных данных секвенирования области с ДНК-маркирующим участком, содержащей заданную последовательность.
13. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что этап фильтрования первых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, для получения первых квалифицированных данных секвенирования включает:
получение первого набора секвенированных данных посредством фильтрования неквалифицированных данных, содержащих больше заданного процента низкокачественных оснований, из данных секвенирования;
получение второго набора секвенированных данных посредством фильтрования неквалифицированных данных, содержащих более 10% неопределенных оснований, из первого набора секвенированных данных;
получение третьего набора секвенированных данных посредством фильтрования неквалифицированных данных, содержащих последовательность сиквенс-адаптора, из второго набора секвенированных данных после картирования к библиотеке последовательностей сиквенс-адапторов; и
получение первых квалифицированных данных секвенирования посредством фильтрования неквалифицированных данных, содержащих экзогенную последовательность, из третьего набора секвенированных данных после картирования ко всем внесенным экзогенным последовательностям.
14. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что этап фильтрования вторых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, включает:
получение нижнего квартиля Q1, верхнего квартиля Q3 и межквартильного размаха (МКР) посредством использования квартальной функции и упорядочивание всех значений глубины секвенирования для множества образцов ДНК в первых квалифицированных данных секвенирования в возрастающем порядке;
фильтрование неквалифицированных данных секвенирования со значениями глубины секвенирования вне интервала от Q1-1,5 МКР до Q3+1,5 МКР для получения вторых квалифицированных данных секвениирования.
15. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что этап фильтрования третьих неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, включает:
получение нижнего квартиля Q1, верхнего квартиля Q3 и межквартильного размаха (МКР) посредством использования квартальной функции и упорядочивание всех значений глубины секвенирования в заданной области для различных образцов ДНК во вторых квалифицированных данных секвенирования в возрастающем порядке; и
фильтрование неквалифицированных данных, у которых медиана значений глубины секвенирования в заданной области в различных образцах ДНК равна нулю или больше чем Q3+1,5 МКР, для получения третьих квалифицированных данных секвенирования.
16. Аппарат обнаружения микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком, включающий:
устройство для получения зонда захвата, соответствующего последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком;
устройство гибридизации зонда захвата со смешанной библиотекой образцов ДНК для связывания последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком из множества образцов ДНК;
устройство получения данных секвенирования захваченной последовательности ДНК из области с ДНК-маркирующим участком и
устройство получения результата при выявлении микроделеций, выполняющее анализ данных секвенирования посредством использования метода математической статистики с получением результата, показывающего наличие или отсутствие микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком в каждом из множества образцов ДНК.
17. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что устройство получения результата при выявлении микроделеций включает:
блок нормализации значения глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком с получением нормализованного значения глубины секвенирования и
блок выявления микроделеций для обнаружения резко отклоняющихся значений глубины секвенирования области с ДНК-маркирующим участком на основании нормализированного значения глубины секвенирования при использовании метода математической статистики с получением результата, показывающего наличие или отсутствие микроделеций в области хромосомы с ДНК-маркирующим участком в каждом из множества образцов ДНК.
18. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что блок нормализации значений глубины секвенирования используют для деления всех значений глубины секвенирования одной и той же области в каждом из множества образцов ДНК на среднее значение глубины каждого из множества образцов ДНК для получения нормализованных значений глубины в одной и той же области для множества образцов ДНК.
19. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что устройство получения результата при выявлении микроделеций включает:
модуль получения среднего значения и дисперсии для расчета среднего значения и дисперсии на основании всех нормализованных значений глубины секвенирования в одной и той же области каждого из множества образцов ДНК;
модуль построения графика нормального распределения по всем невыбрасывающимся значениям для одной и той же области на основании рассчитанных средних значений и дисперсии всех нормализованных значений глубины в одной и той же области каждого из множества образцов ДНК;
модуль расчета вероятности для расчета вероятности для каждого из множества образцов ДНК в каждой области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, на основании графика нормального распределения; и
первый модуль определения для определения первого критического значения вероятности на основании вероятности, полученной для каждого из множества образцов ДНК в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, и для получения результата R1, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, меньше первого критического значения вероятности
20. Аппарат по п. 19, характеризующийся тем, что устройство получения результата при выявлении микроделеций дополнительно включает:
модуль определения критического значения вероятности для экспериментальной проверки результата R1 с получением результата проверки и для определения второго критического значения вероятности, основанного на результате проверки, в котором второе критическое значение вероятности меньше первого критического значения вероятности;
второй модуль определения для получения результата R2, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины, меньше второго критического значения вероятности.
21. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что устройство получения результата при выявлении микроделеций включает:
модуль получения первого отношения D/S для расчета первого отношения D/S между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой всех значений глубины секвенирования, полученных для каждого из множества образцов ДНК, на основании нормализованного значения глубины области с ДНК-маркирующим участком, рассчитанного для множества образцов ДНК;
модуль получения первого отношения D/R для расчета первого отношения D/R между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой значений глубины секвенирования, полученных для всех областей, на основании нормализованного значения глубины области с ДНК-маркирующим участком, рассчитанного для множества образцов ДНК;
модуль получения критического значения первого отношения для обучения критического значения первого отношения первому отношению D/S при использовании алгоритма ID3 и обучения критического значения второго отношения первому отношению D/R при использовании алгоритма ID3;
третий модуль определения для получения результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S больше критического значения первого отношения;
четвертый модуль определения для получения результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S меньше критического значения первого отношения, и первое отношение D/R больше критического значения второго отношения; и
пятый модуль определения для получения результата, показывающего наличие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если первое отношение D/S меньше критического значения первого отношения, и первое отношение D/R меньше критического значения второго отношения.
22. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что устройство получения результата при выявлении микроделеций включает:
модуль получения среднего значения и дисперсии для расчета среднего значения и дисперсии на основании всех нормализованных значений глубины секвенирования в одной и той же области каждого из множества образцов ДНК;
модуль построения графика нормального распределения для построения графика нормального распределения по всем невыбрасывающимся значениям для одной и той же области, на основании рассчитанных средних значений и дисперсии всех нормализованных значений глубины в одной и той же области каждого из множества образцов ДНК;
модуль расчета вероятности для каждого из множества образцов ДНК в каждой области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, на основании графика нормального распределения;
шестой модуль определения для определения третьего критического значения вероятности на основании вероятности, полученной для каждого из множества образцов ДНК в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, и для получения результата R3, показывающего наличие микроделеций в заданной области, если для одного из множества образцов ДНК вероятность в заданной области, для которой имеется конкретное значение глубины секвенирования, меньше третьего критического значения вероятности;
модуль получения второго отношения D/S для расчета второго отношения D/S между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой всех значений глубины секвенирования полученных для каждого из множества образцов ДНК в результате R3;
модуль получения второго отношения D/R для расчета второго отношения между нормализованным значением глубины в заданной области, полученным для множества образцов ДНК, и медианой значений глубины секвенирования, полученных для всех областей в результате R3;
модуль определения критического значения второго отношения для обучения критического значения третьего отношения второму отношению D/S при использовании алгоритма ID3, и обучения критического значения четвертого отношения второму отношению D/R при использовании алгоритма ID3;
седьмой модуль определения для получения результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S больше критического значения третьего отношения;
восьмой модуль определения для получения результата, показывающего отсутствие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S меньше критического значения третьего отношения и второе отношение D/R больше критического значения четвертого отношения; и
девятый модель определения для получения результата, показывающего наличие микроделеций в заданной области множества образцов ДНК, если второе отношение D/S меньше критического значения третьего отношения и второе отношение D/R в результате R3 меньше критического значения четвертого отношения.
23. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что устройство для получения зонда захвата включает:
блок нахождения области, для нахождения в геномной базе данных последовательности ДНК, соответствующей области с ДНК-маркирующим участком,
блок выбора последовательности для выбора квалифицированной последовательности ДНК в области с ДНК-маркирующим участком, соответствующей требованиям к конструированию зонда захвата; и
блок получения зонда захвата, для проектирования и синтеза зонда захвата на основании квалифицированной последовательности ДНК.
24. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что включает устройство для создания смешанной библиотеки, которое содержит:
блок создания множества библиотек ДНК для множества отдельных образцов ДНК таким образом, чтобы каждая из множества библиотек ДНК имела адаптор, отличающийся от адаптора других библиотек ДНК;
блок смешивания для смешивания множества библиотек ДНК в заданном соотношении; и
блок создания смешанной библиотеки для определения полученной смеси как смешанной библиотеки, если полученная смесь соответствует требованиям контроля качества.
25. Аппарат по п. 16, характеризующийся тем, что включает устройство контроля качества, которое содержит:
первый блок фильтрования для фильтрования первых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, и получения первых квалифицированных данных секвенирования;
блок расчета значения глубины секвенирования для картирования первых квалифицированных данных секвенирования к эталонной геномной последовательности посредством использования программного обеспечения для картирования коротких последовательностей и расчета первого параметра корреляции для значения глубины секвенирования для каждого из множества образцов ДНК и второго параметра корреляции для значения глубины секвенирования для области с ДНК-маркирующим участком, содержащей заданную последовательность, среди множества образцов ДНК;
второй блок фильтрования для фильтрования вторых неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, на основании первого рассчитанного параметра корреляции, и получения вторых квалифицированных данных секвенирования; и
третий блок фильтрования для фильтрования третьих неквалифицированных данных, содержащихся в результате секвенирования, на основании второго рассчитанного параметра корреляции и получения третьих квалифицированных данных секвенирования области с ДНК-маркирующим участком, содержащей заданную последовательность.