血浆中稀少DNA的去卷积和检测制造技术

一些实施方案涉及用于检测指示核酸混合物中的健康状况，起源组织，起源胚层或起源器官的一种或多种核酸的存在的方法，所述核酸包括对包含多个核酸的样品进行甲基化分析。核酸和确定样品是否包括多个甲基化单倍型区域，其指示存在指示健康状况，起源组织，起源胚层或起源器官的一种或多种核酸，其中甲基化单倍型区域包含多个甲基化状态协调的甲基化位点。

Deconvolution and detection of rare DNA in plasma

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】血浆中稀少DNA的去卷积和检测相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月21日提交的美国临时专利申请No.62/438,401的优先权，其全部内容通过引用并入本文。关于联邦政府资助的研发的声明本专利技术是在国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的授权号R01GM097253的政府支持下完成的。政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
专利
本文描述的一些实施方案涉及用于检测样品中的靶核酸的组合物和方法。例如，一些实施方案可用于肿瘤或器官损伤的非侵入性检测。其他实施方案可用于例如在妊娠的早期阶段检测胎儿非整倍性。相关技术描述哺乳动物基因组中的CpG甲基化是相对稳定的表观遗传修饰，其可通过DNMT1跨细胞分裂(Wigler等人(1981))传递，并通过DNMT3A/B和TET蛋白动态建立或去除。由于这些酶中的一些的持续合成能力，相同DNA分子上的物理上相邻的CpG位点可以具有相似的甲基化状态，尽管也观察到不一致的CpG甲基化，尤其是在癌细胞中。其被开发用于模型化人群中人染色体上相邻遗传变体的协调分离的连锁不平衡的理论框架(Slatkin(2008))，可用于分析细胞群中的CpG共甲基化。已经报道了许多与甲基化单倍型、表观等位基因或表型单倍型的概念有关的研究，尽管是少数基因组区域或有限数量的细胞/组织类型。最近的数据生产工作(dataproductioneffort)，尤其是大型联盟如NIHRoadMapEpigenomics项目(Bernstein等人(2010))和EUBlueprintEpigenome项目(Jones等人(2005))已经产生了大量的全基因组，对于许多组织和细胞类型的碱基分辨率亚硫酸氢盐测序数据集。这些公共数据集与产生的额外WGBS数据相结合，允许在迄今为止可用的最大一组人类组织类型中进行局部偶联CpG甲基化的全基因组表征，并注释这些共甲基化CpG区域作为独特的一套基因组特征。DNA甲基化是细胞类型特异性的，并且可以利用该模式对异质样品的相对细胞组成进行去卷积，例如全血中的不同白细胞(Houseman等人(2016))、母体游离DNA中的胎儿组分(Sun等人(2015))，或血浆中的循环肿瘤DNA(Sun等人(2015))。这些最近的工作中的大多数依赖于各个CpG位点的甲基化水平，并且基本上受到测量单个CpG甲基化的技术噪声和灵敏度的限制。最近，Lehmann-Werman等人证明在检测循环DNA中的组织特异性特征中使用多CpG单倍型的优异敏感性(Lehmann-Werman等人(2016))。发现该研究中的标记物来自Infinium450k甲基化阵列数据，其仅代表人类基因组的非常有限的部分。
技术实现思路
本文描述的一些实施方案基于将甲基化单倍型的模式和丰度与人参考组织的参考组进行比较并提供癌DNA分数的准确定量估计，提供准确的原发组织定位(tissue-of-originmapping)。一些实施例在以下编号的段落中描述：1.一种检测核酸混合物中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层或原发器官的核酸的方法，包括：对包含多种核酸的样品进行甲基化分析；和确定所述样品是否包括多个甲基化单倍型区域，所述甲基化单倍型区域表示存在一种或多种指示健康状况(healthcondition)、原发组织、原发胚层、原发器官或其任何组合的核酸，其中所述甲基化单倍型区域包含多个甲基化位点，其中所述甲基化状态对所述甲基化位点是协调的。2.根据段落1所述的方法，其中所述甲基化分析在游离DNA(cell-freeDNA)上进行。3.根据段落1和2中任一段落所述的方法，其中所述甲基化分析在血液样品中的游离DNA上进行。4.根据段落1-3中任一段落所述的方法，其中所述多个甲基化单倍型区域包含至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少10个、至少20个、至少40个、至少50个、至少100个、至少200个、至少300个、至少400个、至少500个或超过500个甲基化单倍型区域。5.根据段落1-4中任一段落所述的方法，其中所述健康状况是肿瘤。6.根据段落5所述的方法，进一步包括确定所述样品是否包括表示存在一种或多种指示正常组织或正常器官的核酸的多个甲基化单倍型区域，所述正常组织或正常器官对应于所述肿瘤原发的组织或器官。7.根据段落1-6中任一段落所述的方法，其中所述健康状况是胎儿非整倍性。8.根据段落1-7中任一段落所述的方法，其中所述样品是血液样品。9.根据段落1-8中任一段落所述的方法，进一步包括定量所述一种或多种指示健康状况、原发组织、原发器官或其任何组合的核酸在所述样品中的水平。10.根据段落1-9中任一段落所述的方法，其中所述甲基化分析使用选自选自由重亚硫酸盐甲基化分析(bisulfitemethylationanalysis)、简化代表性重亚硫酸盐测序(reducedrepresentationbisulfitesequencing)、WGBS、BSPP、微滴PCR(micro-dropletPCR)、基于方法的选择器探针(selectorprobebasedmethods)以及MeDiP组成的组的技术进行。11.根据段落1-10中任一段落所述的方法，进一步包括确定每个甲基化单倍型区域的甲基化单倍型负载或未甲基化单倍型负载，其中所述甲基化单倍型负载包含不同长度的甲基化单倍型的标准化分数(fraction)，并且未甲基化单倍型负载包括不同长度的未甲基化单倍型的标准化分数(fraction)。12.根据段落1-11中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域的平均大小为95bp。13.根据段落1-12中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域中的每个区域具有最少3个CpG。14.根据段落1-13中任一段落所述的方法，进一步包括定量表示在所述样品中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层、原发器官或其任何组合的核酸的所述多个甲基化单倍型区域的水平。15.根据段落6所述的方法，进一步包括定量指示在所述样品中存在肿瘤的所述多个甲基化单倍型区域的水平，并定量表示在所述样品中存在一种或多种指示正常组织或正常器官的核酸的所述多个甲基化单倍型区域的水平，所述正常组织或正常器官对应于所述肿瘤的所述组织或器官。16.一种鉴定甲基化单倍型区域的方法，包括：确定多个核酸区段(segment)中的甲基化单倍型；结合所述甲基化单倍型并计算结合的甲基化单倍型上的甲基化连锁不平衡；和将每个区段分成多个甲基化单倍型区域，其中所述甲基化单倍型区域包含多个甲基化位点，其中所述甲基化状态对所述甲基化位点是协调的。17.根据段落16所述的方法，其中所述甲基化单倍型是针对基因组的一部分确定的。18.根据段落16和17中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单倍型是在整个基因组上确定的。19.根据段落16-18中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域定义为其中两个相邻CpG位点的r2值不小于0.5的基因组区(genomicregion)。20.根据段落16-19中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域在来自肿瘤组织的核酸中鉴定。21.根据段落16-20中任一段落所述的方法，其中所述甲基化单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测核酸混合物中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层或原发器官的核酸的方法，包括：对包含多种核酸的样品进行甲基化分析；确定所述样品是否包括多个甲基化单倍型区域，所述甲基化单倍型区域表示存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层、原发器官或其任何组合的核酸，其中所述甲基化单倍型区域包含多个甲基化位点，其中所述甲基化状态对所述甲基化位点是协调的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 US 62/437,512;2016.12.22 US 62/438,4011.一种检测核酸混合物中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层或原发器官的核酸的方法，包括：对包含多种核酸的样品进行甲基化分析；确定所述样品是否包括多个甲基化单倍型区域，所述甲基化单倍型区域表示存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层、原发器官或其任何组合的核酸，其中所述甲基化单倍型区域包含多个甲基化位点，其中所述甲基化状态对所述甲基化位点是协调的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述甲基化分析在游离DNA上进行。3.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的方法，其中所述甲基化分析在血液样品中的游离DNA上进行。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述多个甲基化单倍型区域包含至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少10个、至少20个、至少40个、至少50个、至少100个、至少200个、至少300个、至少400个、至少500个或超过500个甲基化单倍型区域。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述健康状况是肿瘤。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括确定所述样品是否包括表示存在一种或多种指示正常组织或正常器官的核酸的多个甲基化单倍型区域，所述正常组织或正常器官对应于所述肿瘤原发的组织或器官。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述健康状况是胎儿非整倍性。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述样品是血液样品。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，进一步包括定量所述一种或多种指示健康状况、原发组织、原发器官或其任何组合的核酸在所述样品中的水平。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述甲基化分析使用选自由重亚硫酸盐甲基化分析、简化代表性重亚硫酸盐测序、WGBS、BSPP、微滴PCR、基于方法的选择器探针以及MeDiP组成的组的技术进行。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，进一步包括确定每个甲基化单倍型区域的甲基化单倍型负载，其中所述甲基化单倍型负载包含不同长度的甲基化单倍型的标准化分数。12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，进一步包括确定每个甲基化单倍型区域的未甲基化单倍型负载，其中所述未甲基化单倍型负载包含不同长度的未甲基化单倍型的标准化分数。13.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域的平均大小为95bp。14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述甲基化单倍型区域中的每个区域具有最少3个CpG。15.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，进一步包括定量表示在所述样品中存在一种或多种指示健康状况、原发组织、原发胚层、原发器官或其任何组合的核酸的所述多个甲基化单倍型区域的水平。16...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·张，D·迪普，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US