類風濕性關節炎的生物標記物及其用途制造技術

提供了用于預測與微生物群有關的疾病，特別是類風濕性關節炎(RA)的生物標記物和方法。

Biomarkers for rheumatoid arthritis and uses thereof

Biomarkers and methods are provided for predicting diseases associated with microbial populations, in particular rheumatoid arthritis (RA).

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】類風濕性關節炎的生物標記物及其用途相關申請的交叉參考無
本專利技術涉及生物醫學領域，且特別地涉及用于預測與微生物群有關的疾病，特別是類風濕性關節炎(RA)的風險的生物標記物和方法。
技術介紹
類風濕性關節炎(RA)是影響全球數千萬人口的使人衰弱的自身免疫性疾病并增加了患有其心血管和其它全身性并發癥的患者的死亡率，但RA的病因仍不清楚。傳染性病原體一直與RA有牽連。然而，RA相關的病原體的特征和致病性很大程度上是不清楚的，而最近確定人體是寄宿數以萬億計的有益以及有害微生物的超級有機體(super-organism)使問題進一步復雜化。盡管使用疾病緩解性抗風濕藥(DMARD)成功減輕了許多RA患者的狀態，但是對觸發或促進疾病的因素的不充分認識阻礙了開發特異性和更有效的治療方法。對微生物的調查研究也揭示了預防或減輕RA的益生菌。認為在關節炎癥發病前RA在某些其它身體部位發起并潛伏了數年。腸道微生物群是人類健康的關鍵環境因素，在肥胖、糖尿病、結腸癌等中具有確定的作用。除了在營養和異生物代謝方面起作用外，末端腸道中的微生物還與神經-免疫-內分泌系統和血流相互作用以影響整個人體。腸微生物群與給定個體穩定相關，增加了其在疾病相關研究中的價值。人群中腸道微生物群的異質性表明，疾病的治療應該根據腸道微生物群個體化，其在藥物激活或失活、免疫調節等中的作用很大程度上仍然不清楚。與道微生物群相比，口腔微生物群相對地處于研究中，其中人類微生物群計劃(HMP)僅采集了約100名健康個體用于WGS(HumanMicrobiomeProjectConsortium.Aframeworkforhumanmicrobiomeresearch.Nature486,215–21(2012)，通過引用并入本文)。盡管事實上牙齒和唾液樣本在門診治療中比糞便樣本更容易獲得，但是一直以來缺乏對口腔微生物群在疾病中作用的宏基因組分析糞便。還未知的是口腔和腸道微生物疾病標記物在它們的特性或功能方面一致到何種程度。
技術實現思路
本公開的實施方式旨在至少在一定程度上解決現有技術中存在的問題的至少之一。本專利技術是基于本專利技術人的以下發現：腸道微生物的評估和表征已經成為包括類風濕性關節炎(RA)的人類疾病的主要研究領域。為了對RA患者的腸道微生物內容物進行分析，本專利技術人基于對來自212個個體的微生物DNA進行深度鳥槍法測序進行了宏基因組關聯分析(Metagenome-WideAssociationStudy，MGWAS)(Qin,J.等人.Ametagenome-wideassociationstudyofgutmicrobiotaintype2diabetes.Nature490,55–60(2012)，通過引用并入本文)的方案。本專利技術人基于RA-相關的基因標記物通過隨機森林模型鑒定出并證實了腸道/牙齒/唾液標記物組(29個腸道MLG\28個牙齒MLG\19個唾液MLG)。為了基于這些29個腸道MLG\28個牙齒MLG\19個唾液MLG直觀地評估RA疾病的風險，本專利技術人基于訓練集中的MLG標記物的相對豐度譜通過隨機森林模型分別計算了疾病的概率。本專利技術人的數據提供了對與RA風險相關的腸道/牙齒/唾液宏基因組的特征的深入理解，對將來研究腸道/牙齒/唾液宏基因組在其它相關疾病中的病理生理學作用提供了范例，以及提供了基于微生物群的用于評估個體有風險患有這種疾病的方法的潛在用途。據認為，由于以下原因，RA-相關的腸道微生物群(29個腸道MLG\28個牙齒MLG\19個唾液MLG)對在早期階段增加RA檢測是有價值的。第一，本專利技術的標記物具有特異性和靈敏性。第二，糞便的分析保證準確性、安全性、可負擔性和患者依從性。并且糞便的樣本是可運輸的。基于聚合酶鏈反應(PCR)的試驗舒適且無創，所以人們會更容易參與給定的篩選程序。第三，本專利技術的標記物還可以用作用于對RA患者進行治療監測的工具以檢測對治療的響應。一方面，提供了用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，且根據本公開的實施方式，該生物標記物組由腸道生物標記物、牙齒生物標記物、唾液生物標記物或具有包括SEQIDNO:1至18238的至少部分序列的基因組DNA的微生物組成，其中腸道生物標記物包括齒雙歧桿菌(Bifidobacteriumdentium)、RA-2633、腸球菌屬(Enterococcussp.)、RA-781、Gordonibacterpamelaeae、RA-3396、RA-6638、RA-2441、RA-527、梭狀芽孢桿菌屬(Clostridiumsp.)、RA-2637、檸檬酸桿菌屬(Citrobactersp.)、真桿菌屬(Eubacteriumsp.)、檸檬酸桿菌屬、RA-3215、Con-1722、Con-4360、Con-4212、Con-1261、兩歧雙歧桿菌(Bifidobacteriumbifidum)、肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)、Con-1423、韋榮氏球菌屬(Veillonellasp.)、Con-4095、Con-4103、Con-1735、Con-1710、Con-1832、Con-1170，牙齒生物標記物包括RA-10848、RA-9842、RA-9941、RA-9938、RA-10684、RA-9998、Con-7913、Con-20702、Con-11、Con-8169、Con-1708、Con-7847、Con-5233、Con-791、Con-5566、Con-4455、Con-13169、Con-6088、Con-5554、Con-14781、Con-2466、Con-483、Con-2562、Con-4701、Con-4824、Con-5030、Con-757、Con-530，以及唾液生物標記物包括RA-27683、RA-9651、RA-13621、RA-27616、Con-6908、Con-305、Con-1559、Con-1374、Con-6746、直腸彎曲桿菌(Campylobacterrectus)、Con-1141、Con-20、鏈球菌屬(Streptococcussp.)、Con-1238、Con-1073、Con-636、Con-1、牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis)、乳球菌屬(Lactococcussp.)，或者基因組DNA包含SEQIDNO:1至18238的至少部分序列的微生物。可選地，生物標記物組由列于表4-2中的種屬中的至少一種種屬組成，優選地由至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％的列于表4-2中的種屬組成。根據本公開的實施方式，唾液標記物包括如表7中所述的SEQIDNO:1至18238的至少部分序列。根據本公開的實施方式，腸道生物標記物包括齒雙歧桿菌JCVIHMP022、普氏菌CB7(PrevotellacopriCB7)、DSM18205、屎腸球菌E980(EnterococcusfaeciumE980)、卵形瘤胃球菌A2-162(RuminococcusobeumA2-162)、Gord本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，由唾液生物標記物組成，所述唾液生物標記物包括RA?27683、RA?9651、RA?13621、RA?27616、Con?6908、Con?305、Con?1559、Con?1374、Con?6746、直腸彎曲桿菌(Campylobacter?rectus)、Con?1141、Con?20、鏈球菌屬(Streptococcus?sp.)、Con?1238、Con?1073、Con?636、Con?1、牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas?gingivalis)、乳球菌屬(Lactococcus?sp.)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，由唾液生物標記物組成，所述唾液生物標記物包括RA-27683、RA-9651、RA-13621、RA-27616、Con-6908、Con-305、Con-1559、Con-1374、Con-6746、直腸彎曲桿菌(Campylobacterrectus)、Con-1141、Con-20、鏈球菌屬(Streptococcussp.)、Con-1238、Con-1073、Con-636、Con-1、牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis)、乳球菌屬(Lactococcussp.)。2.根據權利要求1所述的用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，其中所述唾液標記物包括SEQIDNO:1至18238的至少部分序列。3.用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，其中所述唾液生物標記物包括溶血孿生球菌ATCC10379(GemellahaemolysansATCC10379)、非典型韋榮球菌ACS-049-V-Sch6(VeillonellaatypicaACS-049-V-Sch6)、齲齒放線菌ATCC17982(ActinomycesodontolyticusATCC17982)、齲齒放線菌ATCC17982(ActinomycesodontolyticusATCC17982)、齒垢密螺旋體ATCC35405(TreponemadenticolaATCC35405)、放線菌屬口腔分類群448F0400(Actinomycessp.oraltaxon448F0400)、文氏密螺旋體ATCC35580(TreponemavincentiiATCC35580)、澳大利亞鏈球菌ATCC700641(StreptococcusaustralisATCC700641)、直腸彎曲桿菌RM3267(CampylobacterrectusRM3267)、CCUG20446、放線菌屬口腔分類群171F0337(Actinomycessp.oraltaxon171F0337)、齒垢密螺旋體ATCC35405(TreponemadenticolaATCC35405)、血鏈球菌VMC66(StreptococcussanguinisVMC66)、放線菌屬口腔分類群448F0400(Actinomycessp.oraltaxon448F0400)、放線菌屬口腔分類群448F0400(Actinomycessp.oraltaxon448F0400)、桿狀奈瑟菌ATCCBAA-1200(NeisseriabacilliformisATCCBAA-1200)、鼻疽伯克霍爾德氏菌PRL-20(BurkholderiamalleiPRL-20)、牙齦卟啉單胞菌TDC60(PorphyromonasgingivalisTDC60)、乳酸乳球菌乳亞種KF147(LactococcuslactislactisKF147)。4.一種用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，由包括SEQIDNO:1至18238的至少部分序列的唾液標記物組成。5.用于預測受試者與微生物群有關的疾病的生物標記物組，其中所述疾病為類風濕性關節炎或相關疾病。6.一種用于確定權利要求1至5中任一項所述的基因標記物組的試劑盒，包括用于PCR擴增和根據如在權利要求4中所述的DNA序列設計的引物。7.一種用于確定權利要求1至5中任一項所述的基因標記物組的試劑盒，包括一種以上根據如在權利要求4中所述的基因設計的探針。8.權利要求1至5中任一項所述的基因標記物組用于預測待測受試者類風濕性關節炎或相關疾病的風險的用途，包括：(1)從所述待測受試者采集樣本；(2)確定步驟(1)中獲得的所述樣本中根據權利要求1至5中任一項所述的生物標記物組的各個生物標記物的相對豐度信息；(3)通過采用多元統計模型將待測受試者的各個生物標記物的所述相對豐度信息與訓練數據集進行比較獲得類風濕性關節炎的概率，其中所述類風濕性關節炎的概率大于閾值表明所述待測受試者患有所述類風濕性關節炎或相關疾病或者有風險發展所述類風濕性關節炎或相關疾病。9.根據權利要求8所述的用途，其中所述訓練數據集是采用多元統計模型基于多個患有類風濕性關節炎的受試者和多個正常受試者的各個生物標記物的相對豐度信息構建的，可選地，所述多元統計模型為隨機森林模型。10.根據權利要求9所述的用途，其中所述訓練數據集為矩陣，其中各行表示根據權利要求1至5中任一項所述的生物標記物組的各個生物標記物，各列表示樣本，各個單元表示所述樣本中的生物標記物的相對豐度譜，且樣本疾病狀態為向量，其中1表示類風濕性關節炎且0表示對照。11.根據權利要求9所述的用途，其中RA-27683、RA-9651、RA-13621、RA-27616、Con-6908、Con-305、Con-1559、Con-1374、Con-6746、直腸彎曲桿菌(Campylobacterrectus)、Con-1141、Con-20、鏈球菌屬(Strepto...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮強，張東亞，賈慧玨，王東輝，王俊，
申請(專利權)人：深圳華大基因科技有限公司，深圳華大基因研究院，
類型：發明
國別省市：廣東,44