基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统技术方案

本公开涉及一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统，该系统包括计算装置、用于输入MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果的输入装置和用于输出患者对替莫唑胺治疗敏感性的输出装置；所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现训练算法和判别算法，所述判别算法包括：如果某一待测胶质瘤患者的至少4个所述受控CpG岛中有至少3个受控CpG岛的甲基化比例分别大于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性低。通过上述技术方案，本公开能够提高预测患者对替莫唑胺化疗的敏感性的准确度。

Determination of temozolomide sensitivity in glioma patients based on pyrosequencing of MGMT promoter methylation

The present disclosure relates to a system for determining the sensitivity of glioma patients to temozolomide based on MGMT promoter methylation. The system includes a computing device, an input device for the pyrosequencing results for the input of the MGMT promoter methylation, and an output device for the patient's sensitivity to the treatment of timozolamine. The computing device includes a memory and a processor stored in the memory with a computer program configured to perform a computer program stored in the memory to implement a training algorithm and a discriminant algorithm, and the discriminant algorithm includes: if at least 4 controlled C of a patient of a glioma is measured, the discriminant algorithm includes: The methylation ratios of at least three controlled CpG islands in the pG islands were higher than their respective thresholds, indicating a low sensitivity to temozolomide in this glioma patient. Through the above technical proposal, the disclosure can improve the accuracy of predicting the sensitivity of patients to temozolomide chemotherapy.

【技术实现步骤摘要】
基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统
本公开涉及生物医药领域，具体地，涉及一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统。
技术介绍
脑胶质瘤是最常见的神经系统恶性肿瘤，约占颅内原发恶性肿瘤的60％，是35岁以下肿瘤患者的第2位死亡原因，是35-55岁患者的第3位死亡原因。由于高度侵袭性的生长方式，大部分患者手术切除后需行放化疗等综合治疗，造成社会、经济及家庭的巨大负担。目前替莫唑胺(TMZ)是胶质瘤的一线化疗药物，给一部分的患者带来了肯定的生存获益，因此北京市率先于2009年将之纳入基本医疗保险目录，此后其临床应用和相关医疗费用支出呈快速上升之势。具初步测算，病人平均增加花费达6.94万元。然而由于肿瘤遗传学高度的异质性，造成个体间治疗反应差异巨大，目前很大的临床挑战在于区分治疗高敏感和不敏感的病人，以避免不必要的过度治疗及减少化疗的副作用和贻误最佳治疗。基于胶质瘤分子病理的诊断与治疗理念已经奠定并在临床践行。MGMT(O6-methylguanine-DNAmethyltransferase)，是一种广泛存在的DNA修复酶，因而MGMT对通过损伤DNA来杀死肿瘤细胞的化疗药物耐受相关。位于MGMT启动子区的CpG位点的甲基化状态与MGMT的表达水平密切相关。多中心III期临床试验已证实，具有MGMT甲基化的胶质母细胞瘤(GBM)患者能从替莫唑胺化疗中平均获益6-8个月，而无MGMT甲基化的患者获益甚微。尤其对于老年GBM患者，往往难以耐受放化疗同步的标准化治疗，对于MGMT基因启动子甲基化肿瘤，单纯放疗联合辅助TMZ化疗可以延长生存期，而MGMT非甲基化的患者TMZ化疗并没有生存获益。因此，MGMT甲基化状态是预测胶质瘤术后对TMZ化疗是否敏感的依据。焦磷酸测序(pyrosequencing，PSQ)是当前临床检测MGMT甲基化的主要方法。MGMT启动子包括富含98个CG二核苷酸(CpG位点)的CpG岛。焦磷酸测序通过检测特定部分MGMT启动子区CpG位点的甲基化定量水平来预测MGMT基因沉默。当前，国际和国内普遍采用选定的3-5个CpG位点甲基化水平的算数平均值，来预测MGMT启动子区的甲基化状态。然而，实际应用情况来看，由于MGMT启动子区各个CpG位点间的甲基化水平存在高度的异质性，使得取算数平均值与一个设定阈值比较的方式，不能准确反映处于阈值附近(上下5个百分位点)肿瘤的MGMT启动子区甲基化状态，进而不能精准预测肿瘤对替莫唑胺化疗的敏感性，极大困扰着分子病理诊断及临床治疗医师的治疗选择，而这样的临床病例多达10％-20％。
技术实现思路
本公开的目的是提高预测患者对替莫唑胺化疗的敏感性的准确度。为了实现上述目的，本公开提供一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统，该系统包括计算装置、用于输入MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果的输入装置和用于输出患者对替莫唑胺治疗敏感性的输出装置；所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现训练算法和判别算法，所述训练算法包括：以多个患者的已知MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果和整体生存期作为训练数据集，选定MGMT启动子的98个CpG位点中的至少4个CpG位点作为受控CpG位点，用ROC曲线法确定所述受控CpG位点中每一个CpG位点的甲基化比例单独判定胶质瘤患者的整体生存期的判定阈值；所述判别算法包括：如果某一待测胶质瘤患者的至少4个所述受控CpG位点中有至少3个受控CpG位点的甲基化比例分别大于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性高。可选地，所述MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果是指以SEQIDNO.1和SEQIDNO.2为测序引物进行焦磷酸测序所得到的结果。所述MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果是将待测序的甲基化DNA样本进行亚硫酸盐处理后再进行焦磷酸测序所得到的结果。可选地，所述MGMT启动子的序列如SEQIDNO.3所示，MGMT启动子的98个CpG位点分别为SEQIDNO.3中的98个CpG位点。可选地，选定MGMT启动子的98个CpG位点中的4个或5个CpG位点作为受控CpG位点；所述判别算法包括：如果某一待测胶质瘤患者的4个或5个所述受控CpG岛中有3个或4个受控CpG位点的甲基化比例分别大于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性高。可选地，所述判别算法还包括：如果某一待测胶质瘤患者的4个所述受控CpG位点中有2个或3个或4个受控CpG位点的甲基化比例分别小于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性低。可选地，所述4个受控CpG位点为如SEQIDNO.3所示的序列中按5’至3’方向的第75、76、77和78个CpG位点，或者第74、75、76、77和78位点，或者76、77、78和79位点；所述5个受控CpG位点为如SEQIDNO.3所示的序列中按5’至3’方向的第74、75、76、77和78位点。可选地，第74个CpG岛的判定阈值为8％，第75个CpG位点的判定阈值为16％，第76个CpG位点的判定阈值为12％，第77个CpG位点的判定阈值为10％，第78个CpG位点的判定阈值为4％，第79个CpG岛的判定阈值为5％。通过上述技术方案，本公开能够通过选定数个单独CpG位点的甲基化状态，来综合分析并准确判定整体甲基化的状态，从而能够提高预测患者对替莫唑胺化疗的敏感性的准确度。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是MGMT启动子区CpG位点的分布。图2是本公开判定系统的流程图及现有判定系统的流程图，虚线以上的是本公开判定系统的流程图，虚线以下的是现有的判定系统的流程图。图3是75、76、77和78CpG位点的ROC曲线。其中，以接受替莫唑胺治疗胶质瘤患者中位生存期为标准，ROC曲线分析75、76、77和78CpG位点的甲基化水平对接受替莫唑胺治疗胶质瘤患者生存期的预测能力进行评估。图4是不同判别标准的ROC曲线比较。图5是以本公开建立判定系统为分组依据，预测的替莫唑胺不敏感组和替莫唑胺敏感组患者的生存曲线差异。图6是第75、76、77、和78CpG位点的甲基化算数平均值及其作为预测依据的ROC曲线。图7是以现有判定系统为分组依据，预测的替莫唑胺不敏感组和替莫唑胺敏感组患者的生存曲线差异。图8是实施例2和对比例2的判定结果图。图9是实施例3和对比例3的判定结果图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开提供一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统，该系统包括计算装置、用于输入MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果的输入装置和用于输出患者对替莫唑胺治疗敏感性的输出装置；所述计算装置包括存储器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统，该系统包括计算装置、用于输入MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果的输入装置和用于输出患者对替莫唑胺治疗敏感性的输出装置；所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现训练算法和判别算法，所述训练算法包括：以多个患者的已知MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果和整体生存期作为训练数据集，选定MGMT启动子的98个CpG位点中的至少4个CpG位点作为受控CpG位点，用ROC曲线法确定所述受控CpG位点中每一个CpG岛的甲基化比例单独判定胶质瘤患者的整体生存期的判定阈值；所述判别算法包括：如果某一待测胶质瘤患者的至少4个所述受控CpG位点中有至少3个受控CpG位点的甲基化比例分别大于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性高。

【技术特征摘要】
1.一种基于MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果判定胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性的系统，该系统包括计算装置、用于输入MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果的输入装置和用于输出患者对替莫唑胺治疗敏感性的输出装置；所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现训练算法和判别算法，所述训练算法包括：以多个患者的已知MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果和整体生存期作为训练数据集，选定MGMT启动子的98个CpG位点中的至少4个CpG位点作为受控CpG位点，用ROC曲线法确定所述受控CpG位点中每一个CpG岛的甲基化比例单独判定胶质瘤患者的整体生存期的判定阈值；所述判别算法包括：如果某一待测胶质瘤患者的至少4个所述受控CpG位点中有至少3个受控CpG位点的甲基化比例分别大于各自的判定阈值，则指示该胶质瘤患者对替莫唑胺敏感性高。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果是指以SEQIDNO.1和SEQIDNO.2为测序引物进行焦磷酸测序所得到的结果。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述MGMT启动子甲基化的焦磷酸测序结果是将待测序的甲基化DNA样本进行亚硫酸盐处理后再进行焦磷酸测序所得到的结果。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述MGMT启动子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永志，柴睿超，江涛，
申请(专利权)人：北京市神经外科研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11