《信息技術(shù)+生物特征識別+高通量測序基因分型系統(tǒng)規(guī)范gbt+42751-2023》詳細解讀

《信息技術(shù)生物特征識別高通量測序基因分型系統(tǒng)規(guī)范gb/t42751-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4縮略語5一般要求5.1通則5.2工作流程5.3功能要求contents目錄5.4性能要求5.5信息安全要求6測試方法6.1測試環(huán)境6.2測試用標準樣本6.3測試項目附錄A(資料性)測試記錄示例011范圍涵蓋從樣本采集、測序文庫構(gòu)建、測序反應(yīng)到數(shù)據(jù)分析等全流程。適用于人類全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、遺傳疾病研究、藥物基因組學(xué)等領(lǐng)域。本規(guī)范適用于基于高通量測序技術(shù)的基因分型系統(tǒng)的設(shè)計和使用。適用領(lǐng)域包括第二代測序技術(shù)（如Illumina、ThermoFisher等平臺）及第三代測序技術(shù)。高通量測序技術(shù)涉及基于測序數(shù)據(jù)的基因型推斷方法和質(zhì)量控制標準?；蚍中退惴ㄈ鏥CF、BAM等文件格式的規(guī)范和使用。數(shù)據(jù)格式與交換標準涉及的技術(shù)與標準010203排除的內(nèi)容未涉及基于其他非測序技術(shù)的基因分型方法，如微陣列、PCR等。不包含生物信息學(xué)軟件的具體編程實現(xiàn)和算法優(yōu)化。本規(guī)范不涉及測序儀器的具體制造和維護細節(jié)。010203022規(guī)范性引用文件010203GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)生物特征識別數(shù)據(jù)交換格式GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)生物特征識別性能測試和評價方法GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)安全技術(shù)信息安全事件管理指南主要引用標準相關(guān)技術(shù)引用GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第11部分：無線局域網(wǎng)媒體訪問控制和物理層規(guī)范（定義了無線局域網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)要求和規(guī)范，對于高通量測序基因分型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和通信提供了技術(shù)支持）GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)軟件工程術(shù)語（提供了軟件工程領(lǐng)域的標準術(shù)語定義，有助于理解和描述高通量測序基因分型系統(tǒng)的軟件開發(fā)和維護過程）其他相關(guān)引用GB/TXXXX-XXXX標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則（提供了標準編寫的基本結(jié)構(gòu)和規(guī)則，是編寫本規(guī)范的重要參考）GB/TXXXX-XXXX信息技術(shù)文本通信用控制字符（定義了文本通信中使用的控制字符，對于高通量測序基因分型系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的規(guī)范化和標準化具有重要意義）033術(shù)語和定義3.1高通量測序特點高通量測序技術(shù)可以同時對數(shù)十萬到數(shù)百萬條DNA分子進行測序，實現(xiàn)了大規(guī)模的并行處理，大大提高了測序速度和效率。定義高通量測序是一種能夠一次對大量DNA分子進行快速序列測定的技術(shù)，具有高通量、高效率的特點。定義基因分型是指通過分析個體的DNA序列，確定其在一組遺傳標記（如SNP）上的基因型。應(yīng)用3.2基因分型基因分型在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如疾病易感性分析、藥物反應(yīng)預(yù)測、作物育種等。0102定義系統(tǒng)規(guī)范是指為確保某一系統(tǒng)的正常運行和性能而制定的一系列標準和要求。內(nèi)容系統(tǒng)規(guī)范通常包括系統(tǒng)的設(shè)計要求、性能指標、測試方法、安全要求等方面的內(nèi)容，以確保系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。3.3系統(tǒng)規(guī)范gb/t42751-2023是《信息技術(shù)生物特征識別高通量測序基因分型系統(tǒng)規(guī)范》的標準編號。解釋該標準規(guī)定了高通量測序基因分型系統(tǒng)的術(shù)語和定義、系統(tǒng)架構(gòu)、功能要求、性能指標、安全要求等方面的內(nèi)容，為相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供了指導(dǎo)和規(guī)范。內(nèi)容3.4gb/t42751-2023044縮略語HTS高通量測序（High-ThroughputSequencing），又稱下一代測序（NextGenerationSequencing,NGS），是一種能夠一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定的技術(shù)。SNP單核苷酸多態(tài)性（SingleNucleotidePolymorphism），主要是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。常見縮略語解釋VCF變異調(diào)用格式（VariantCallFormat），是一種文本文件格式，用于存儲關(guān)于基因組序列變異的信息，包括單核苷酸變異（SNPs）、插入/刪除、結(jié)構(gòu)變異等。GWAS全基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome-WideAssociationStudy），是指在全基因組層面上，開展多中心、大樣本、反復(fù)驗證的基因與疾病的關(guān)聯(lián)研究，是通過對大規(guī)模的群體DNA樣本進行全基因組高密度遺傳標記（如SNP或CNV等）分型，從而尋找與復(fù)雜疾病相關(guān)的遺傳因素的研究方法。常見縮略語解釋基因分型是指利用生物學(xué)檢測方法檢測個體在不同基因座上的等位基因狀態(tài)，也就是確定個體基因型的過程。高通量測序技術(shù)能一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定，一般讀長較短，使得利用該技術(shù)進行基因分型成為可能。質(zhì)量控制在測序數(shù)據(jù)分析過程中，需要對原始數(shù)據(jù)進行清洗、篩選和校正等操作，以確保后續(xù)分析的準確性和可靠性。這包括去除低質(zhì)量序列、去除接頭序列、校正測序錯誤等步驟。變異檢測通過對比樣本序列與參考序列，發(fā)現(xiàn)樣本中的單核苷酸變異（SNP）、插入/刪除（indel）等基因組變異情況。這是基因分型的關(guān)鍵步驟之一。專業(yè)術(shù)語解析01020304055一般要求系統(tǒng)應(yīng)能夠處理大規(guī)模樣本，并保持高效的數(shù)據(jù)處理能力。應(yīng)具備完善的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機制，以防數(shù)據(jù)丟失。高通量測序基因分型系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性，確保長時間穩(wěn)定運行。5.1系統(tǒng)可靠性010203系統(tǒng)應(yīng)保證數(shù)據(jù)的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露或被非法獲取。應(yīng)采用加密技術(shù)對敏感數(shù)據(jù)進行保護。應(yīng)對用戶進行身份驗證和訪問控制，確保只有授權(quán)用戶才能訪問數(shù)據(jù)。5.2數(shù)據(jù)安全性123高通量測序基因分型系統(tǒng)應(yīng)確保分型結(jié)果的準確性和可重復(fù)性。應(yīng)采用適當?shù)馁|(zhì)控措施，以減少實驗誤差和偏差。分型結(jié)果應(yīng)與其他方法或平臺的結(jié)果具有高度一致性。5.3準確性與可重復(fù)性5.4易用性與可維護性系統(tǒng)應(yīng)具有友好的用戶界面，方便用戶操作。01應(yīng)提供詳細的用戶手冊和操作指南，以幫助用戶更好地使用系統(tǒng)。02系統(tǒng)的維護應(yīng)簡便易行，方便用戶進行日常管理和故障排除。03065.1通則5.1.1適用范圍適用于系統(tǒng)開發(fā)商、集成商和使用單位等相關(guān)方。規(guī)定了高通量測序基因分型系統(tǒng)的基本要求、技術(shù)指標和測試方法。本規(guī)范適用于采用高通量測序技術(shù)進行基因分型的系統(tǒng)。010203高通量測序技術(shù)通過分析個體的DNA序列，確定其基因型的過程?；蚍中拖到y(tǒng)規(guī)范對高通量測序基因分型系統(tǒng)的技術(shù)要求、性能指標和測試方法的統(tǒng)一規(guī)定。一種能夠同時對大量DNA分子進行快速序列測定的技術(shù)。5.1.2術(shù)語和定義包括DNA提取、PCR擴增、文庫構(gòu)建等設(shè)備，用于樣本的預(yù)處理工作。樣本處理設(shè)備對高通量測序數(shù)據(jù)進行處理、分析和解讀的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分析軟件用于對DNA樣本進行高通量測序的儀器。高通量測序儀5.1.3系統(tǒng)組成5.1.4基本要求系統(tǒng)應(yīng)保證測序數(shù)據(jù)的準確性、可靠性和可重復(fù)性。01系統(tǒng)應(yīng)具有高效的數(shù)據(jù)處理能力，能夠快速完成大量樣本的基因分型工作。02系統(tǒng)應(yīng)具有良好的兼容性和可擴展性，以適應(yīng)不同場景和需求的應(yīng)用。03075.2工作流程采集要求明確采集對象的類型（如血液、組織等），并確保采集過程符合相關(guān)生物安全規(guī)范。樣本處理對采集的樣本進行適當?shù)奶幚?，如DNA提取、純化等，以保證后續(xù)測序的準確性。質(zhì)量控制對處理后的樣本進行質(zhì)量檢測，確保樣本質(zhì)量滿足高通量測序的要求。0302015.2.1樣本采集與處理測序文庫構(gòu)建將處理后的DNA樣本轉(zhuǎn)化為可用于高通量測序的文庫，包括片段化、連接接頭等步驟。上機測序?qū)?gòu)建好的文庫加載到測序儀上進行高通量測序，生成大量的短序列數(shù)據(jù)。測序平臺選擇根據(jù)實驗需求和樣本類型選擇合適的測序平臺，如Illumina、ThermoFisher等。5.2.2高通量測序01數(shù)據(jù)預(yù)處理對測序產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進行質(zhì)量過濾、去除接頭等預(yù)處理操作，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。5.2.3數(shù)據(jù)分析與基因分型02序列比對與拼接將預(yù)處理后的序列與參考基因組進行比對，找出序列中的變異位點。03基因分型根據(jù)比對結(jié)果，對每個樣本進行基因分型，確定其基因型。對基因分型結(jié)果進行解讀，分析樣本中的遺傳變異信息。結(jié)果解讀將解讀結(jié)果整理成報告，包括基因型信息、遺傳風險評估等內(nèi)容。報告生成通過其他方法（如Sanger測序）對部分結(jié)果進行驗證，確保高通量測序結(jié)果的準確性。結(jié)果驗證5.2.4結(jié)果解讀與報告085.3功能要求應(yīng)支持標準的高通量測序數(shù)據(jù)格式輸入，如FASTQ、BAM等。應(yīng)具備數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查功能，對輸入的測序數(shù)據(jù)進行質(zhì)控，過濾低質(zhì)量數(shù)據(jù)。應(yīng)支持多種數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮格式，以便高效存儲和傳輸數(shù)據(jù)。5.3.1數(shù)據(jù)輸入功能010203應(yīng)具備準確的基因分型算法，能夠識別并區(qū)分不同基因型。應(yīng)提供基因分型質(zhì)量控制參數(shù)設(shè)置，以確保分型結(jié)果的準確性和可靠性。應(yīng)支持多種基因分型方法，包括但不限于基于統(tǒng)計模型的基因分型、基于機器學(xué)習(xí)的基因分型等。5.3.2基因分型功能5.3.3數(shù)據(jù)輸出與可視化功能應(yīng)支持多種數(shù)據(jù)輸出格式，如VCF、PLINK等，以滿足不同下游分析需求。01應(yīng)提供結(jié)果可視化工具，能夠直觀展示基因分型結(jié)果和相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。02應(yīng)支持將結(jié)果導(dǎo)出為常見統(tǒng)計軟件可識別的格式，便于后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析。035.3.4系統(tǒng)性能要求0302應(yīng)具備高效的數(shù)據(jù)處理能力，能夠處理大規(guī)模高通量測序數(shù)據(jù)。01應(yīng)提供友好的用戶界面和易用的操作流程，降低用戶使用難度和學(xué)習(xí)成本。應(yīng)保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，確保長時間運行無故障。095.4性能要求基因型準確性系統(tǒng)應(yīng)能夠準確識別并報告樣本的基因型，減少誤報和漏報的情況。等位基因頻率準確性系統(tǒng)計算的等位基因頻率應(yīng)與真實頻率相近，以確保后續(xù)分析的準確性。5.4.1準確性VS系統(tǒng)應(yīng)能夠檢測到低濃度的DNA樣本，確保即使樣本量較少也能得出準確結(jié)果。微弱信號識別對于測序數(shù)據(jù)中的微弱信號，系統(tǒng)應(yīng)具備一定的識別能力，以提高基因分型的準確性。最低檢測限5.4.2靈敏度5.4.3特異性交叉反應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)減少或避免不同基因座之間的交叉反應(yīng)，確?；蚍中偷奶禺愋?。非特異性擴增控制系統(tǒng)應(yīng)有效控制非特異性擴增，避免假陽性結(jié)果的產(chǎn)生。在相同條件下，系統(tǒng)對同一樣本的多次測序結(jié)果應(yīng)保持一致。重復(fù)性系統(tǒng)應(yīng)具備較高的可靠性，能夠長時間穩(wěn)定運行，減少故障率?？煽啃?.4.4穩(wěn)定性105.5信息安全要求5.5.1數(shù)據(jù)保護數(shù)據(jù)加密所有高通量測序產(chǎn)生的個人基因組數(shù)據(jù)應(yīng)進行加密處理，確保在傳輸和存儲過程中的安全性。01訪問控制應(yīng)實施嚴格的訪問控制策略，僅允許授權(quán)人員訪問敏感數(shù)據(jù)。02數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)建立可靠的數(shù)據(jù)備份機制，以防數(shù)據(jù)丟失，并確保在緊急情況下能迅速恢復(fù)數(shù)據(jù)。03防火墻與入侵檢測部署防火墻和入侵檢測系統(tǒng)，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意攻擊。安全審計與監(jiān)控實施安全審計和持續(xù)監(jiān)控，確保系統(tǒng)安全策略的有效執(zhí)行。系統(tǒng)更新與補丁管理定期更新系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序，及時修補已知的安全漏洞。5.5.2系統(tǒng)安全030201培訓(xùn)與意識提升定期對操作人員進行信息安全培訓(xùn)，提高其對信息安全的認識和重視程度。操作規(guī)范與流程制定詳細的操作規(guī)范和流程，確保操作人員在處理高通量測序數(shù)據(jù)時遵循安全標準。責任與監(jiān)督明確操作人員的安全責任，并建立監(jiān)督機制，確保其履行職責。5.5.3人員操作安全隱私保護法規(guī)遵循國家和地區(qū)關(guān)于個人隱私保護的法律法規(guī)，確保個人基因組數(shù)據(jù)不被濫用。5.5.4法律法規(guī)遵從性跨境數(shù)據(jù)傳輸如涉及跨境數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)遵守相關(guān)數(shù)據(jù)出口控制法規(guī)，確保數(shù)據(jù)合法合規(guī)地傳輸。合規(guī)性審查定期對高通量測序基因分型系統(tǒng)的合規(guī)性進行審查，確保系統(tǒng)運營符合法律法規(guī)要求。116測試方法采集樣本按照規(guī)范采集受檢者的生物樣本，如血液、口腔拭子等。DNA提取采用合適的DNA提取方法，確保提取的DNA質(zhì)量和純度滿足后續(xù)測序要求。6.1樣本準備與DNA提取將提取的DNA進行片段化、末端修復(fù)、加接頭等步驟，構(gòu)建出適用于高通量測序的文庫。文庫構(gòu)建對構(gòu)建好的文庫進行質(zhì)量檢測，包括濃度、片段大小分布等，確保文庫質(zhì)量符合測序要求。質(zhì)控標準6.2文庫構(gòu)建與質(zhì)控6.3高通量測序設(shè)定合理的測序深度和覆蓋度，以確保基因型分析的準確性。測序深度與覆蓋度根據(jù)實際需求選擇合適的測序平臺，如Illumina、ThermoFisher等。測序平臺選擇數(shù)據(jù)預(yù)處理對測序數(shù)據(jù)進行質(zhì)量過濾、去除接頭和低質(zhì)量序列等預(yù)處理操作。數(shù)據(jù)解讀與報告根據(jù)基因型數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)庫和文獻資料，進行生物學(xué)解讀并生成報告?；蛐团卸ú捎煤线m的算法和軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行基因型判定，生成基因型數(shù)據(jù)。6.4數(shù)據(jù)分析與基因型判定126.1測試環(huán)境應(yīng)選用市場主流的高通量測序儀，確保其性能穩(wěn)定、準確度高。測序儀器6.1.1硬件環(huán)境配置高性能計算機，以保障大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和分析的效率。計算機設(shè)備采用大容量、高速度的存儲設(shè)備，確保測序數(shù)據(jù)的安全存儲和快速讀取。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備測序數(shù)據(jù)分析軟件選用專業(yè)的測序數(shù)據(jù)分析軟件，能夠?qū)Ω咄繙y序數(shù)據(jù)進行有效的處理和分析。操作系統(tǒng)采用穩(wěn)定、安全的操作系統(tǒng)，以保障測試環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性。其他輔助軟件根據(jù)實際需要，安裝必要的輔助軟件，如數(shù)據(jù)可視化工具等。6.1.2軟件環(huán)境6.1.3網(wǎng)絡(luò)環(huán)境采取有效的網(wǎng)絡(luò)安全措施，保障測序數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性。網(wǎng)絡(luò)安全確保測試環(huán)境具備足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以便快速上傳、下載測序數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)帶寬實驗室設(shè)施實驗室應(yīng)具備符合標準的設(shè)施和設(shè)備，以確保測序過程的順利進行。016.1.4實驗室環(huán)境實驗室管理實驗室應(yīng)建立完善的管理制度，包括人員管理、設(shè)備管理、樣本管理等，以確保測試結(jié)果的準確性和可靠性。02136.2測試用標準樣本選擇具有代表性的樣本應(yīng)涵蓋不同人種、年齡、性別等特征，以確保測試結(jié)果的廣泛適用性。制備過程標準化樣本的采集、保存、運輸和處理等過程應(yīng)遵循嚴格的標準操作程序，以確保樣本的質(zhì)量和一致性。6.2.1樣本選擇與制備足夠的樣本數(shù)量應(yīng)確保測試用標準樣本的數(shù)量足夠多，以充分驗證高通量測序基因分型系統(tǒng)的準確性和可靠性。合理的樣本分布樣本應(yīng)在各種基因型中均勻分布，以避免因基因型偏倚而影響測試結(jié)果的準確性。6.2.2樣本數(shù)量與分布DNA質(zhì)量評估應(yīng)對樣本的DNA質(zhì)量進行評估，包括DNA濃度、純度和完整性等，以確保樣本符合測試要求。污染控制應(yīng)嚴格避免樣本間的交叉污染，以確保測試結(jié)果的準確性?？梢酝ㄟ^設(shè)置陰性對照和陽性對照來監(jiān)控污染情況。6.2.3樣本的質(zhì)量控制6.2.4樣本的標注與追溯明確的樣本標注每個樣本應(yīng)有唯一的標識符，并詳細記錄其來源、采集時間、處理過程等信息，以便于追溯和數(shù)據(jù)分析。嚴格的樣本管理應(yīng)建立完善的樣本管理制度，確保樣本的保存、使用和銷毀等過程符合相關(guān)法規(guī)和倫理要求。146.3測試項目基因型準確性驗證系統(tǒng)是否能夠準確識別并報告樣本的基因型。等位基因頻率準確性測試系統(tǒng)對等位基因頻率的計算是否準確，以評估其對遺傳多態(tài)性的分析能力。6.3.1準確性測試靈敏度測試評估系統(tǒng)檢測低頻率等位基因的能力，確保在混合樣本中能夠準確識別出稀有等位基因。特異性測試6.3.2靈敏度與特異性測試測試系統(tǒng)對非目標序列的識別能力，以避免假陽性結(jié)果的產(chǎn)生。0102VS在同一批次內(nèi)，對同一份樣本進行多次測序，以評估結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。批間重復(fù)性在不同批次間，對同一份樣本進行測序，以檢驗系統(tǒng)在不