有效
一种全病毒引物的设计与评价的方法、系统和存储介质
陈奇、孙清岚、周晴、郭翀晔、吴江、吴林寰、马俊才
中国科学院微生物研究所
陈
陈奇机构 暂无
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孙
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周
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郭
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吴
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吴
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马
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摘要
本发明公开了一种全病毒引物的设计与评价的方法、系统和存储介质,方法包括:获得病毒的病毒基因组序列库;采用方案一或二设计物种鉴定的可用引物,对物种鉴定的可用引物进行物种间验证和宿主验证,对每对物种鉴定的可用引物进行评价;采用方案一或二设计亚型鉴定的可用引物,对亚型鉴定的可用引物进行非目标病毒亚型验证、物种间验证和宿主验证,对每对亚型鉴定的可用引物进行评价。方案二为:对病毒基因组序列库中基因组序列进行多序列比对以鉴定病毒的保守区域,对保守区域进行引物设计,对保守区域的引物进行特异性验证,验证通过率达标的保守区域的引物作为可用引物。本发明提高了引物的准确性,对病毒亚型鉴定引物设计不具有普适性。
1.一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,包括:获得病毒的病毒基因组序列库;设计物种鉴定的可用引物和/或设计亚型鉴定的可用引物;所述设计物种鉴定的可用引物为:采用方案一或方案二设计物种鉴定的可用引物,对物种鉴定的可用引物进行物种间验证和宿主验证,对每对物种鉴定的可用引物进行评价;所述设计亚型鉴定的可用引物为:采用方案一或方案二设计亚型鉴定的可用引物,对亚型鉴定的可用引物进行非目标病毒亚型验证、物种间验证和宿主验证,对每对亚型鉴定的可用引物进行评价;所述方案一为:在病毒基因组序列库中确定病毒的代表基因组,对代表基因组进行引物设计,利用病毒基因组序列库中非代表性基因组对代表基因组的引物进行特异性验证,验证通过率达标的代表基因组的引物作为可用引物;所述方案二为:对病毒基因组序列库中基因组序列进行多序列比对以鉴定病毒的保守区域,对保守区域进行引物设计,利用病毒基因组序列库对保守区域的引物进行特异性验证,验证通过率达标的保守区域的引物作为可用引物;所述对物种鉴定的可用引物进行病毒物种间验证和宿主验证包括:物种鉴定的可用引物在病毒代表性序列数据库的序列中的扩增,并统计扩增情况得到物种鉴定的可用引物的病毒物种间验证结果,所述病毒代表性序列数据库包括多个病毒物种的代表性序列;物种鉴定的可用引物在宿主基因组数据库的所有宿主基因组上扩增,并统计扩增情况得到物种鉴定的可用引物的宿主验证结果,所述宿主基因组数据库包括病毒的若干个宿主的基因组;所述对亚型鉴定的可用引物进行非目标病毒亚型验证、病毒物种间验证和宿主验证具体包括:亚型鉴定的可用引物在非目标亚型的基因组上扩增,并统计扩增情况得到非目标病毒亚型验证结果;亚型鉴定的可用引物在病毒代表性序列数据库的所有代表性序列上扩增,并统计扩增情况得到亚型鉴定的可用引物的病毒物种间验证结果,所述病毒代表性序列数据库包括多个病毒物种的代表性序列;亚型鉴定的可用引物在宿主基因组数据库的所有宿主基因组上扩增,并统计扩增情况得到亚型鉴定的可用引物的宿主验证结果,所述宿主基因组数据库包括病毒的若干个宿主的基因组;所述统计扩增情况是指在验证基因组上能具备扩增效应且扩增位置具备唯一性。
2.如权利要求1所述的一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,所述病毒基因组序列库为处理后的病毒基因组序列库,所述获得病毒的病毒基因组序列库具体为:获得病毒,收集该病毒的基因组的亚型信息、基因组序列和基因组序列元数据以构成原始的病毒基因组序列库,对原始的病毒基因组序列库进行序列去重和过滤处理,得到处理后的病毒基因组序列库。
3.如权利要求1所述的一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,若病毒为单基因组病毒,则采用方案一设计物种鉴定的可用引物和设计亚型鉴定的可用引物;若病毒为非单基因组病毒,则根据非单基因组病毒的变异性和/或非单基因组病毒的基因组数目确定采用方案一或方案二设计物种鉴定的可用引物,根据非单基因组病毒的变异性和/或非单基因组病毒的基因组数目确定采用方案一或方案二设计亚型鉴定的可用引物。
4.如权利要求1所述的一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,所述特异性验证具体为:利用验证基因组对代表基因组的引物进行特异性分析,判断代表基因组的引物是否符合特异性标准得到特异性验证结果,根据特异性验证结果计算代表基因组的引物的特异性的验证通过率;在所述方案一中,所述验证基因组为病毒基因组序列库中的非代表性基因组,若病毒不具有非代表性基因组,则代表基因组的引物视为特异性验证通过,验证通过率为100%,若病毒具有非代表性基因组,则病毒基因组序列库中非代表性基因组作为验证基因组;在所述方案二中,所述验证基因组为病毒基因组序列库的基因组。
5.如权利要求4所述的一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,所述特异性标准为满足如下全部条件:条件1:引物在验证基因组上能具备扩增效应且扩增位置具备唯一性;条件2:引物在验证基因组上的扩增基因和引物在代表基因组的扩增基因一致,如果验证基因组是segment基因组,则引物在验证基因组上的扩增产物和引物在验证基因组上的扩增产物位于同一segment上;条件3:验证基因组上的扩增产物长度和引物在代表基因组上的扩增产物长度变化幅度在设定的长度变化幅度阈值范围内;条件4:验证基因组上的扩增产物和引物在代表基因组上的扩增产物的序列相似性达到设定的序列相似性阈值条件。
6.如权利要求1所述的一种全病毒引物的设计与评价的方法,其特征在于,所述对每对物种鉴定的可用引物进行评价具体为:对每对物种鉴定的可用引物,结合其验证通过率、其病毒物种间验证结果和其宿主验证结果进行质量评级;所述对每对亚型鉴定的可用引物进行评价具体为:对每对亚型鉴定的可用引物,结合其验证通过率、其非目标病毒亚型验证结果、其病毒物种间验证结果和其宿主验证结果进行质量评级。
7.一种全病毒引物的设计与评价系统,其特征在于,包括:第一设计评价模块,用于采用方案一或方案二设计物种鉴定的可用引物,对物种鉴定的可用引物进行物种间验证和宿主验证,对每对物种鉴定的可用引物进行评价;第二设计评价模块,用于采用方案一或方案二设计亚型鉴定的可用引物,对亚型鉴定的可用引物进行非目标病毒亚型验证、物种间验证和宿主验证,对每对亚型鉴定的可用引物进行评价;所述方案一为:在病毒基因组序列库中确定病毒的代表基因组,对代表基因组进行引物设计,利用病毒基因组序列库中非代表性基因组对代表基因组的引物进行特异性验证,验证通过率达标的代表基因组的引物作为可用引物;所述方案二为:对病毒基因组序列库中基因组序列进行多序列比对以鉴定病毒的保守区域,对保守区域进行引物设计,利用病毒基因组序列库对保守区域的引物进行特异性验证,验证通过率达标的保守区域的引物作为可用引物;所述对物种鉴定的可用引物进行病毒物种间验证和宿主验证包括:物种鉴定的可用引物在病毒代表性序列数据库的序列中的扩增,并统计扩增情况得到物种鉴定的可用引物的病毒物种间验证结果,所述病毒代表性序列数据库包括多个病毒物种的代表性序列;物种鉴定的可用引物在宿主基因组数据库的所有宿主基因组上扩增,并统计扩增情况得到物种鉴定的可用引物的宿主验证结果,所述宿主基因组数据库包括病毒的若干个宿主的基因组;所述对亚型鉴定的可用引物进行非目标病毒亚型验证、病毒物种间验证和宿主验证具体包括:亚型鉴定的可用引物在非目标亚型的基因组上扩增,并统计扩增情况得到非目标病毒亚型验证结果;亚型鉴定的可用引物在病毒代表性序列数据库的所有代表性序列上扩增,并统计扩增情况得到亚型鉴定的可用引物的病毒物种间验证结果,所述病毒代表性序列数据库包括多个病毒物种的代表性序列;亚型鉴定的可用引物在宿主基因组数据库的所有宿主基因组上扩增,并统计扩增情况得到亚型鉴定的可用引物的宿主验证结果,所述宿主基因组数据库包括病毒的若干个宿主的基因组;所述统计扩增情况是指在验证基因组上能具备扩增效应且扩增位置具备唯一性。
8.一种存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1-6任一项所述一种全病毒引物的设计与评价的方法的步骤。



