與癌癥相關(guān)的遺傳或分子畸變的檢測制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了用于測定來自有機體的生物樣品中的遺傳或分子畸變的系統(tǒng)、儀器和方法。對包括游離DNA片段的生物樣品進行分析，從而鑒別例如由于腫瘤染色體缺失和/或擴增導致的染色體區(qū)域中存在的失衡。多個基因座被用于各個染色體區(qū)域的分析。接著，此類失衡可以用于診斷(篩查)癌癥以及癌癥患者的預后，或者檢測患者惡化前的健康狀態(tài)或監(jiān)測患者惡化前的健康狀態(tài)的變化。可以利用基因組失衡的嚴重性以及失衡區(qū)域的數(shù)量提供診斷，篩查，預后以及監(jiān)測。非重疊染色體區(qū)段的系統(tǒng)性分析可以提供通用癌癥篩查手段。此外，可以在不同的時間點下對患者進行檢驗從而跟蹤一個或多個染色體區(qū)域以及眾多染色體區(qū)域中的每一個區(qū)域的嚴重性以及展現(xiàn)染色體畸變的染色體區(qū)域的數(shù)量，從而能夠進行癌癥的篩查、預后診斷以及監(jiān)測病變進程(例如在治療后)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
與癌癥相關(guān)的遺傳或分子畸變的檢測相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年11月30日提交的題為“DETECTIONOFGENETICABERRATIONSASSOCIATEDWITHCANCER”的美國臨時申請No.61/418,391以及2011年8月31日提交的題為“DETECTIONOFGENETICORMOLECULARABERRATIONSASSOCIATEDWITHCANCER”的美國臨時申請No.61/529,877的優(yōu)先權(quán)，并且為它們的非臨時申請，就所有目的而言，這些申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。本申請涉及2010年11月5日提交的題為“Size-BasedGenomicAnalysis”的共同擁有的美國專利申請No.12/940,992(美國公開2011/0276277)(Loetal.)(代理人案卷號80015-794101/006610US)以及2010年11月5日提交的題為“FetalGenomicAnalysisFromAMaternalBiologicalSample”的美國專利申請No.12/940,993(美國公開2011/0105353)(Loetal.)(代理人案卷號80015-794103/006710US)，這些申請的公開內(nèi)容以引用方式全部并入本文。
技術(shù)介紹
癌癥是影響許多人的常見疾病。其通常直到嚴重癥狀出現(xiàn)時才會被發(fā)現(xiàn)。就常見類型的癌癥而言，目前雖然已存在一些癌癥篩查技術(shù)來判斷患者患有癌癥的可能性，但是此類癌癥篩查技術(shù)的可靠性和準確性通常是比較低，或者其需要讓患者接受較高劑量的輻射。就許多其他類型的癌癥而言，目前尚未存在有效的篩查技術(shù)。在肺癌以及頭頸癌的患者的外周血DNA中，檢測到特定基因座的雜合性缺失(LOH)(ChenXQ,etal.NatMed1996；2:1033-5；NawrozH,etal.NatMed1996；2:1035-7)。但是，可以檢測到的LOH相對量較少事實阻礙了此類技術(shù)用于檢測特定的基因座。即使在使用數(shù)字PCR，這些方法仍不能檢測到相對量較少的LOH。此外，此類技術(shù)仍局限于研究在特定癌癥類型中發(fā)生的已知的特定基因座。因此，不能或不能有效地將此類方法作為通用的手段去篩查各種癌癥。除了篩查癌癥的存在與否存在局限性以外，目前的技術(shù)更不能有效地為癌癥患者提供預后診斷以及治療效果的監(jiān)測(例如在手術(shù)、化療或免疫治療或靶向治療之后的恢復)。因為此類技術(shù)通常是價格昂貴(例如成像技術(shù))、準確度低、效率低、敏感度低，并且如果應用成像技術(shù)，可能使患者受到輻射的影響。因此，理想的專利技術(shù)是能夠有效地為癌癥患者提供篩查、預后和監(jiān)測的新技術(shù)。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)提供了多個實施方案用于檢測與癌癥相關(guān)的遺傳畸變的系統(tǒng)、儀器和方法。對包括游離DNA片段的生物樣品進行分析，從而鑒別腫瘤中例如由于染色體片段缺失和/或擴增而導致的染色體區(qū)域的失衡。利用具有多個基因座的染色體區(qū)域可以得到更高的效率和/或準確度。這種失衡則可以用于潛在癌癥患者的診斷或篩查以及癌癥患者的預后。可以利用失衡的嚴重性以及失衡的數(shù)量提供癌癥的診斷，篩查，預后以及監(jiān)測。此外，可以在不同的時間點下對患者進行檢驗以便跟蹤一個或多個或眾多染色體區(qū)域的每一個染色體區(qū)域中的失衡程度以及失衡數(shù)量，從而能夠進行癌癥的篩查和預后、以及監(jiān)測(例如在治療后)。根據(jù)其中一個實施方案，提供了針對與癌癥相關(guān)的染色體的缺失或擴增來分析有機體的生物樣品的方法。生物樣品包括源自正常細胞以及潛在的癌癥相關(guān)細胞的核酸分子。樣品中，至少有一些核酸分子是游離的。在第一染色體區(qū)域，針對有機體的正常細胞測定第一和第二單倍型。第一染色體區(qū)域包括第一多個雜合基因座。在樣品中多個核酸分子的每一個分子在所鑒別的有機體的參照基因組中都具有可識別位置信息和各自的等位基因信息。位置以及所測定的等位基因用于測定源自第一單倍型的第一組核酸分子以及源自第二單倍型的第二組核酸分子。利用計算機系統(tǒng)計算出第一組核酸對應的第一值以及第二組核酸對應的第二值。每個值都定義了各組核酸分子的性質(zhì)(例如各個組中的分子平均尺寸或數(shù)量)。將第一值與第二值比較以便測定第一染色體區(qū)域在與癌癥相關(guān)的任何細胞中是否表現(xiàn)缺失或擴增的分類。根據(jù)其中另一個實施方案，提供了分析有機體的生物樣品的方法。生物樣品包括源自正常細胞以及潛在的癌癥相關(guān)細胞的核酸分子。樣品中，至少一些核酸分子是游離的。有機體的多個非重疊染色體區(qū)域被鑒別出來。每個染色體區(qū)域包括多個基因座。樣品中多個核酸分子的每一個分子都在所鑒別的有機體的參照基因組中具有對應的位置信息。對于每個染色體區(qū)域而言，基于所鑒別的位置，各組核酸分子所對應的染色體區(qū)域都被識別出來。各組核酸分子包括落在染色體區(qū)域的多個基因座的每一個基因座上的至少一個核酸分子。利用計算機系統(tǒng)計算各組中的各值，其中各值定義了各組的核酸分子的性質(zhì)。將各值與參照值相比，從而測定染色體區(qū)域是否存在缺失或擴增。接著定量測定被分類為存染色體組缺失或擴增的染色體區(qū)域。根據(jù)其中另一個實施方案，提供了使用生物樣品測定有機體中染色體畸變進程的方法，其中所述的生物樣品包括源自正常細胞以及潛在的癌癥相關(guān)細胞的核酸分子。在生物樣品中，至少一些核酸分子是游離的。針對有機體的參照基因組鑒別一個或多個非重疊的染色體區(qū)域。每一個染色體區(qū)域都包括多個基因座。分析在不同時間點由有機體取得的樣品，以測定病變進程。就樣品而言，樣品中多個核酸分子的每一個分子都在所鑒別的有機體的參照基因組中具有位置。就各個染色體區(qū)域而言，基于所鑒別的位置，各組核酸分子所對應的染色體區(qū)域都被鑒別出來。各組核酸分子包括位于染色體區(qū)域的多個基因座的每一個基因座上的至少一個核酸分子。計算機系統(tǒng)計算各組核酸分子的各個值。各個值定義了各組核酸分子的性質(zhì)。將各值與參照值相比，從而測定在第一染色體區(qū)域中是否存在缺失或擴增。接著，在多個時間點下利用各染色體區(qū)域中的可能缺失或擴增來測定有機體中染色體畸變的進程。本專利技術(shù)的其他實施方案是針對與本文所述的方法相關(guān)的系統(tǒng)、便攜式設(shè)備以及計算機可讀介質(zhì)。參見以下的專利技術(shù)詳述以及附圖可以更好地理解本專利技術(shù)的特性和優(yōu)勢。附圖說明圖1闡述了癌細胞中存在缺失畸變的染色體區(qū)域。圖2闡述了癌細胞中存在擴增畸變的染色體區(qū)域。圖3表格300顯示了不同類型的癌癥、相關(guān)的區(qū)域及其相應的畸變。圖4闡述了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案，在血漿中度量在癌細胞內(nèi)未表現(xiàn)出畸變的染色體區(qū)域?qū)膭┝俊D5闡述了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案，在血漿中度量在癌細胞內(nèi)存在缺失的染色體區(qū)域510對應的劑量，從而確定對應的缺失區(qū)域。圖6闡述了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案，在血漿中度量在癌細胞內(nèi)存在擴增的染色體區(qū)域610對應的劑量，從而確定擴增對應的區(qū)域。圖7闡述了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案針對定位于染色體1p上的染色體區(qū)段，對肝癌(HCC)患者的血漿DNA進行的RHDO分析，其中所述的染色體區(qū)段顯示了在腫瘤組織中存在單等位基因擴增。圖8闡述了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案，當腫瘤存在染色體缺失時，其染色體區(qū)域的兩個單倍型各自對應的血漿中的核酸片段長度分布的變化。圖9闡明了根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案，當腫瘤存在染色體擴增時，其染色體區(qū)域的兩個單倍型各自對應的的血漿中核酸片段長度分布的變化。圖10闡明了根據(jù)本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于分析有機體的生物樣品的癌癥相關(guān)的染色體缺失或擴增的計算機系統(tǒng)，所述生物樣品包括源自正常細胞以及潛在地源自癌癥相關(guān)的細胞的核酸分子，其中至少一些所述核酸分子在所述生物樣品中是游離的，所述計算機系統(tǒng)包括：對于所述生物樣品中的多個核酸分子的每一個核酸分子而言：用于鑒別所述核酸分子在所述有機體的參照基因組中的位置的裝置；以及用于測定所述核酸分子的尺寸的裝置；用于基于所鑒別的位置鑒別出作為源自第一染色體區(qū)域的第一組核酸分子的裝置；用于基于所鑒別的位置鑒別出作為源自參照染色體區(qū)域的第二組核酸分子的裝置；用于計算所述第一組核酸分子的第一尺寸分布的第一統(tǒng)計值的裝置；用于計算所述第二組核酸分子的第二尺寸分布的第二統(tǒng)計值的裝置；以及用于將所述第一統(tǒng)計值與所述第二統(tǒng)計值相比較的裝置，從而判定在任何癌癥相關(guān)的細胞中的所述第一染色體區(qū)域是否展現(xiàn)出缺失或擴增的分類。

【技術(shù)特征摘要】
2010.11.30 US 61/418,391;2011.08.31 US 61/529,8771.使用生物樣品來測定有機體的染色體畸變的進程的計算機系統(tǒng)，所述生物樣品包括源自正常細胞以及潛在的癌癥相關(guān)細胞的核酸分子，其中至少一些所述核酸分子在所述生物樣品中是游離的，所述計算機系統(tǒng)包括：用于鑒別所述有機體的參照基因組的一個或多個非重疊染色體區(qū)域的裝置，每一個染色體區(qū)域都包括多個基因座；在多個時間點的每一個時間點下：對于所述有機體的生物樣品中的多個核酸分子的每一個核酸分子而言：用于鑒別所述核酸分子在所述參照基因組中的位置的裝置；對于所述一個或多個染色體區(qū)域的每一個染色體區(qū)域而言：用于基于所鑒別的位置鑒別出作為源自染色體區(qū)域的各組核酸分子的裝置，所述各組核酸分子包括位于所述染色體區(qū)域的多個基因座的每一個基因座上的至少一個核酸分子；用于計算所述各組核酸分子的各個值的裝置，所述各個值定義了所述各組核酸分子的性質(zhì)；用于將所述各個值與參照值相比較的裝置，從而確定在所述染色體區(qū)域中是否展現(xiàn)出缺失或擴增的分類；以及用于在多個時間點下所述一個或多個染色體區(qū)域的一個或多個分類通過以下來確定所述有機體中染色體畸變進程的裝置：計算從一個時間點到另一個時間點的分類的數(shù)值變化；以及將數(shù)值變化與閾值相比較。2.權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)，其中所述分類為數(shù)值，其反映了在各時間點下，對于各染色體區(qū)域而言所述各個值與所述參照值之間的差異。3.權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)，其中所述一個或多個非重疊的染色體區(qū)域為多個染色體區(qū)域。4.權(quán)利要求3所述的計算機系統(tǒng)，進一步包括：用于確定被分類為展現(xiàn)出缺失或擴增的染色體區(qū)域的量的裝置；并且其中所述量被用于監(jiān)測所述有機體中的癌癥進程。5.權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)，其中所述參照值由被鑒別作為源自參照染色體區(qū)域的一組核酸分子而獲得，其中在獲得所述核酸分子時所述參照染色體區(qū)域未展現(xiàn)出缺失或擴增。6.權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)，進一步包括：用于在所述一個或多個非重疊染色體區(qū)域的第一染色體區(qū)域處，針對所述有機體的正常細胞測定第一和第二單倍型的裝置，所述第一染色體區(qū)域包括第一組多個基因座，其中所述兩個單倍型在所述第一組多個基因座的每一個基因座處是雜合的，其中所述第一染色體區(qū)域的各個值由被鑒別作為源自所述第一單倍型的第一組核酸分子而獲得，并且其中所述第一染色體區(qū)域的參照值由被鑒別作為源自所述第二單倍型的第二組核酸分子而獲得。7.用于分析有機體的生物樣品的計算機系統(tǒng)，所述生物樣品包括源自正常細胞以及潛在的癌癥相關(guān)細胞的核酸分子，其中至少一些所述核酸分子在所述生物樣品中是游離的，所述計算機系統(tǒng)包括：用于鑒別所述有機體的多個非重疊染色體區(qū)域的裝置，每一個染色體區(qū)域都包括多個基因座；對于所述有機體的生物樣品中的多個核酸分子的每一個核酸分子而言：用于鑒別所述核酸分子在所述有機體的參照基因組中的位置的裝置；對于每一個染色體區(qū)域而言：用于基于所鑒別的位置鑒別出作為源自染色體區(qū)域的各組核酸分子的裝置，所述各組核酸分子包括位于所述染色體區(qū)域的多個基因座的每一個基因座上的至少一個核酸分子；用于計算所述各組核酸分子的各個值的裝置，所述各個值定義了所述各組核酸分子的性質(zhì)；以及用于將所述各個值與參照值相比較的裝置，從而確定在所述染色體區(qū)域中是否展現(xiàn)出缺失或擴增的分類；用于確定被分類為展現(xiàn)出缺失或擴增的染色體區(qū)域的量的裝置；以及用于將所述量與閾值相比較，從而確定所述有機體是否患有癌癥的分類的裝置。8.權(quán)利要求7所述的計算機系統(tǒng)，其中所述染色體區(qū)域的每一個區(qū)域為預定的長度。9.權(quán)利要求7所述的計算機系統(tǒng)，其中所述多個非重疊的染色體區(qū)域覆蓋所述有機體的基因組。10.權(quán)利要求7所述的計算機系統(tǒng)，其中僅在所述染色體區(qū)域被包括于具有各個值超過所述參照值的至少特定數(shù)目的連續(xù)染色體區(qū)域時，將染色體區(qū)域分類為展現(xiàn)缺失或擴增，所述特定數(shù)目為2或以上。11.權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧煜明，陳君賜，趙慧君，江培勇，
申請(專利權(quán))人：香港中文大學，
類型：發(fā)明
國別省市：中國香港;81