基于新一代測序技術(shù)的若干信息處理方法及其在DNA指紋檢測中的應(yīng)用.pdf

1、新一代DNA測序技術(shù)經(jīng)過近十年的發(fā)展，以其高通量、快速和低成本等特點(diǎn)，已經(jīng)成為研究和認(rèn)識(shí)生命的一項(xiàng)重要手段，并正在改變生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究模式，讓我們可以在更深的層次探索、研究和理解生命。但是，盡管新一代DNA測序技術(shù)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，它依然存在著測序長度較短、效率較低和精度可待提升等不足。研究中我們發(fā)現(xiàn)，通過改變測序方案中的信息組合方式可以很好地改善這些不足，為此我們通過設(shè)計(jì)測序過程中的信息組合方式，提出了一種雙堿基組合熒光延伸的

2、測序方案，并利用這一方案，創(chuàng)新地設(shè)計(jì)了基于高通量DNA測序的STR分型方法。本論文圍繞這一新的測序技術(shù)，完成了如下的一些探索性工作:
　　 1.雙堿基組合熒光延伸測序方法
　　 結(jié)合現(xiàn)有的新一代DNA測序的基本原理，提出了一種基于延伸測序的雙堿基組合熒光測序的方法。新方法根據(jù)堿基的不同兩兩組合方式，在兩個(gè)熒光通道下對(duì)模版序列進(jìn)行三輪不同的編碼測序，最終根據(jù)不同輪次序列信息中的編碼結(jié)果推導(dǎo)出模版序列。
　　 運(yùn)用M

3、atlab軟件，對(duì)雙堿基組合熒光延伸測序方法進(jìn)行了模擬。模擬了測序?qū)嶒?yàn)中用不同的熒光組合對(duì)模版鏈編碼的過程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一條任意給定序列的模擬編碼和解碼，并且改進(jìn)了解碼算法。模擬研究證明，任意兩組雙熒光核苷酸組合的編碼序列即可以反推出原始序列。最后，對(duì)整個(gè)測序方法建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并分析了它的系統(tǒng)誤差。
　　 2.基于新一代測序的STR分型方法
　　 分析了DNA指紋技術(shù)中經(jīng)典的STR分型技術(shù)的檢測原理，基于第二代DNA

4、延伸測序技術(shù)，提出了新的可對(duì)大量STR樣本進(jìn)行并行分型和測序的新方法。通過對(duì)STR檢測的模式進(jìn)行了調(diào)整，從測序文庫制備、延伸測序檢測和圖像數(shù)據(jù)分析等三個(gè)環(huán)節(jié)，提出了具體的實(shí)現(xiàn)方案和操作步驟。
　　 根據(jù)新STR檢測原理，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)通過模板逐次變性的方法，對(duì)自行設(shè)計(jì)合成的專用核苷酸單體試劑dCTP-diol-NH2進(jìn)行了延伸的檢測實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了該堿基的延伸效率和特異性。由于變性的效率以及延伸非同步性的問題，所得到的熒光信號(hào)質(zhì)量還

5、不能滿足STR延伸檢測的要求，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試劑進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了模板序列中的一個(gè)雙堿基突變位點(diǎn)。
　　 3.基于新一代高通量測序的熒光成像自動(dòng)曝光方法的優(yōu)化
　　 在新一代DNA測序儀中，需要對(duì)數(shù)萬幅高分辨率熒光圖像進(jìn)行快速、高靈敏度地檢測，這就需要儀器能夠?qū)崿F(xiàn)快速曝光的自動(dòng)化。在測序過程中往往存在一些熒光雜質(zhì)，會(huì)影響自動(dòng)曝光結(jié)果，從而嚴(yán)重降低測序的質(zhì)量和精度。我們分析了雜質(zhì)成像特征以及普通光