基於SNP晶片進行CNV分析中的基本知識點

2020-10-18 生信修煉手冊

檢測CNV有多種技術手段，常見的有以下三種

  1. aCGH晶片

  2. SNP晶片

  3. NGS測序

本文主要介紹SNP晶片檢測CNV的原理，本質是基於染色體區域內的SNP分型結果來判斷對應的拷貝數，示意圖如下

對於每個SNP位點的兩個allel, 分別用A和B來表示，A代表ref allel, B代表alt allel。在上述示意圖中，紅色區域表示一段雜合性缺失LOH區域，該區域為單拷貝，每個位點分型結果只有一個allel, 藍色區域表示一個3拷貝，每個位點分型有3個allel, 通過位點分型結果，可以判斷出對應染色體區域的拷貝數。在理解這幅圖之前，先來講解以下兩個基本概念。

SNP晶片的分型是通過比較A/B兩種allel對應的螢光信號強度的比值來確定的，同樣的，為了更好的描述CNV, 也定義了以下兩個統計值

1. LRR

LRR全稱是log R ratio， 公式如下

R代表的是A和B兩個allel螢光信號強度的總和，observed是實驗樣本中實際檢測到的數值，exprected是通過算法擬合的值，代表正常樣本的檢測值。

LRR類似aCGH晶片中的Log2 ratio, 表徵的是相對正常樣本的拷貝數變化情況。該值為0，表示拷貝數沒有異常，為二拷貝，大於0， 表示拷貝數增加，小於0，表示拷貝數減少。

2. BAF

BAF全稱是B allel frequency, 表示兩個allel信號強度的比值，公式如下

從上述定義可以看出來，BAF取值範圍為0-1， 0代表只檢測到了A這個allel對應的螢光信號，分型結果為AA, 1代表只檢測到了B這個allel的螢光信號，分型結果為BB; 0.5代表A和B兩個allel的螢光信號強度相等，分型結果為AB。

值得一提的是，雖然分型結果只會有3種，但是BAF的取值可以在0-1的範圍內波動，應為螢光信號強度會有一定的擾動。

需要注意的是，這裡的螢光信號強度都是歸一化之後的。通過BAF和LRR兩個統計值，藉助算法可以判斷對應區域的拷貝數，圖示如下

有很多的軟體可以基於SNP晶片的數據進行CNV的分析，比如使用的非常廣泛的PennCNV, QuantiSNP等，藉助高密度的SNP晶片，可以實現更高解析度的CNV檢測，同時檢測拷貝數，LOH,UPD等結構變異事件。

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