本发明专利技术提供了一种新的分析染色体变异的指数及其在肿瘤早期筛查中的应用。主要内容包括提取受检者样本DNA并分析其染色体变异指数，然后与构建好的正常人群染色体变异指数比较从而判断该受检者体内是否具有肿瘤负荷。该指标与其它肿瘤标志物相比能够高灵敏度和高特异度的发现多种早期肿瘤，从而达到肿瘤预警并指导后期临床治疗作用。
【技术实现步骤摘要】
基于染色体变异指数的新型早期肿瘤标记物及应用
本专利技术涉及分子生物学和肿瘤学领域，涉及核酸定量、染色体变异以及肿瘤早期筛查和诊断。
技术介绍
中国每年有超过300万人罹患癌症，死亡超过200万人，肿瘤已成为我国非意外死亡的最大因素。目前晚期癌症没有行之有效的治疗措施，5年生存率在10%-40%之间。早期肿瘤可以通过根治性手术去除，五年生存率一般都在80%以上，因此早期筛查对于肿瘤治疗具有重要意义。肿瘤筛查可以在有症状前发现早期癌症，从而有效延长生存期和提高生活质量。研究证明结直肠镜和乙状肠镜通过发现并切除癌前息肉病变从而预防结直肠癌，因此专家建议50-75岁正常风险人群做内镜检查。低剂量螺旋CT可以有效降低55-74岁重度吸烟者的肺癌死亡率。对于44-74岁女性来说钼靶筛查乳腺癌同样可以提高生存率。Pap检测在女性宫颈癌防治中具有重要作用，可以有效的降低宫颈癌死亡率。除了通过仪器和病理检查，基于生物化学和分子生物学的肿瘤标志物检测也在肿瘤筛查中发挥重要作用，例如HPV检测之于宫颈癌，CA-125之于卵巢癌，PSA之于前列腺癌等。然而所有的筛查方法都非完美，由于敏感度和特异度局限，这些检测都会出现较大的假阳性和假阴性结果，肿瘤筛查还需要具有更高敏感度和特异度的肿瘤标记物和检测手段。结直肠癌（colorectalcancer,CRC）是人类发病率较高的恶性肿瘤之一,每年引发全球超过60万人次死亡。现阶段主要的筛查手段包括粪便隐血试验（FIT）、肠镜检测。随着结直肠癌筛查的普及，结直肠癌筛查的技术面临着许多科学问题。粪便隐血试验敏感性比较低，尤其是对癌前早期病变检测不够敏感；肠镜检查由于其创伤和复杂性阻碍了在人群中大规模推广，其结果是每年还是有许多的结肠直肠癌患者不能被早期诊断而遭受重症折磨。因此开发新的替代和补充性的大肠癌早期筛查方法有重要意义。近年来兴起的结直肠癌的分子检测技术提供了深受患者喜爱的无创检测方法[1]。无创检测的样本来自于血液、粪便和尿液等体液，检测的生物标记物包括蛋白、RNA和DNA等，而检出率主要依赖于标志物的性质、标志物释放到体液样本中的机制和浓度。理想的情况是分子标志物可以明确区分结直肠病变和正常组织，还要持续的释放进入待检测体液并有足够的浓度供检测。针对结直肠癌筛查目前主要有两种商业化的基因DNA甲基化分子检测方法：血清中检测septin9甲基化[2]和下一代粪便DNA检测[3]。在组织水平上septin9的异常甲基化可以明确区别结直肠病变和正常黏膜，从血浆中检测septin9甲基化筛查结直肠癌可以达到52%-73%的灵敏度和84%-91%的特异度[2,4-6]。下一代粪便DNA检测是从粪便DNA中检测肿瘤特异的多基因甲基化及KRAS突变，具有很高的结直肠癌和癌前病变检出率[3,7]。Imperiale,T.F.等通过9989例样本证实通过检测sDNA的NDRG4、BMP3异常甲基化和KRAS点突变以及血红蛋白含量可以达到92.3%的灵敏度和86.6%的特异度[8]，目前此方法已得到FDA的批准上市。以上两种筛查结直肠癌的方法虽然都有比较高的灵敏度和特异度，但是对于I期和II期的早期肿瘤检测能力弱而且总体特异度不够高（小于90%）。特异性不高主要原因之一在于正常组织中也存在低频甲基化，不能完全区分出正常细胞和肿瘤细胞。肿瘤的产生和发展依赖于体细胞发生的遗传变异和表观遗传改变，其中包括点突变（SNV）、小片段插入缺失（InDel）、拷贝数改变（CNV）、甲基化改变、病毒感染和染色体重排等。拷贝数变化（CNV）在肿瘤细胞中极其常见，其中1号染色体和8号染色体臂的扩增和缺失在结直肠癌中普遍存在，而正常细胞中不存在大规模的CNV[9]。如果能够在血浆中准确检测到由肿瘤细胞释放的非整倍染色体，那么可以高特异性和高敏感度的检测到肿瘤。在血浆中检测染色体变异由来已久，其中应用最为广泛的是利用高通量测序取孕妇外周血浆无创筛查胎儿的21号染色体三体综合征（小儿痴呆）[10]。胎儿会有一定比例的DNA透过胎盘到达母亲的外周血中，孕妇外周血中5%的低频胎儿DNA的非整倍体特性可以通过深度测序达到99%的灵敏度和99%的特异度。肿瘤细胞DNA也会释放到血浆中成为游离肿瘤DNA（ctDNA），使用深度测序同样可以检测到体内是否存在拷贝数变化的染色体片段。目前针对ctDNA研究主要集中在如何检测到低频的SNV和CNV从而指导个体化用药及预后措施[11-14]，本专利技术首次提供了证据证明利用CNV这一特异性极高的标志物可以同时筛查多种早期肿瘤。参考文献：1.Ahlquist,D.A.,Moleculardetectionofcolorectalneoplasia.Gastroenterology,2010.138(6):p.2127-39.2.deVos,T.,etal.,CirculatingmethylatedSEPT9DNAinplasmaisabiomarkerforcolorectalcancer.ClinChem,2009.55(7):p.1337-46.3.Ahlquist,D.A.,etal.,Next-generationstoolDNAtestaccuratelydetectscolorectalcancerandlargeadenomas.Gastroenterology,2012.142(2):p.248-56;quize25-6.4.Lofton-Day,C.,etal.,DNAmethylationbiomarkersforblood-basedcolorectalcancerscreening.ClinChem,2008.54(2):p.414-23.5.Grutzmann,R.,etal.,Sensitivedetectionofcolorectalcancerinperipheralbloodbyseptin9DNAmethylationassay.PLoSOne,2008.3(11):p.e3759.6.Tanzer,M.,etal.,PerformanceofepigeneticmarkersSEPT9andALX4inplasmafordetectionofcolorectalprecancerouslesions.PLoSOne,2010.5(2):p.e9061.7.Zou,H.,etal.,Quantificationofmethylatedmarkerswithamultiplexmethylation-specifictechnology.ClinChem,2012.58(2):p.375-83.8.Imperiale,T.F.,etal.,MultitargetstoolDNAtestingforcolorectal-cancerscreening.NEnglJMed,2014.370(14):p.1287-97.9.Beroukhim,R.,etal.,Thelandscapeofsomaticcopy-numberalterationacrosshumancancers.Nature,2010.463(7283):p.899-905.10.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种判断染色体稳定性的指数，其特征在于： a. 对全部染色体的不同区域进行丰度分析； b. 计算每个染色体区域的相对丰度变异的数值； c. 汇集所有或部分染色体区域的丰度变异信息转换为一个统一的染色体变异指数。
【技术特征摘要】
1.一种判断染色体稳定性的指数，其特征在于：a.对全部染色体的不同区域进行丰度分析；b.计算每个染色体区域的相对丰度变异的数值；c.汇集所有或部分染色体区域的丰度变异信息转换为一个统一的染色体变异指数。2.如权利要求1中所述的染色体区域可以是染色体臂水平，也可以自定义区间大小，本发明优选之一是染色体臂水平；染色体区域需去除在群体中拷贝数变异多态区域和染色体间高度同源序列区以保证准确单一比对，同时也可选择性去除GC异常区域。3.如权利要求1中所述，染色体区域的丰度分析是指检测到选定染色体区域的核酸序列数量或者根据其它因素修正后的加权数量；加权因素有多种，本发明优选的加权因素包括测得核酸片段的大小和染色体区域的GC含量。4.如权利要求1中所述，判断选定染色体区域的相对丰度变异有多种指标：a.本发明优选之一是以选定染色体区域与总染色体丰度的比值为相对丰度，然后与具有染色体稳定性样本数据库中的该特定区域的相对丰度比对确定其变异程度，变异程度可以使用多种统计学指标衡量，包括但不局限于Z-Score；b.本发明的另一优选是以选定染色体区域为参照，其余所有染色体区域和该选定区域的丰度比值作为相对丰度，然后计算并综合其余所有区域的相对丰度变异指标作为该染色体区域的相对丰度变异指标；更具体优选之一是计算其它所有区域相对于...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛剑秋，康倩，许俊锋，马兴勇，方仪，刘阳，袁光文，易绍琼，王靖，金鹏，何玉琦，杨浪，王昕，焦少灼，
申请(专利权)人：中国人民解放军北京军区总医院，北京寻因生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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