癌症的突变标签制造技术

本发明专利技术涉及癌症患者中许多突变标签的鉴定。所述突变标签包括新的碱基置换标签和重排标签。通过560例乳腺癌的全基因组测序以及将新的和现有的数学方法应用于那些癌症中发现的碱基置换和重排来鉴定标签。

Mutation label of cancer

The present invention relates to the identification of many mutation labels in cancer patients. The mutation label includes a new base replacement label and a rearrangement label. The labels were identified by genome-wide sequencing of 560 cases of breast cancer and by applying new and existing mathematical methods to base substitution and rearrangement found in those cancers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】癌症的突变标签专利
本专利技术涉及癌症患者中许多突变标签的鉴定。所述突变标签包括新的碱基置换标签和重排标签。这些突变标签可用于表征癌症并用于治疗的鉴定。本专利技术还涉及一种用于检测这些标签的方法。专利技术背景体细胞突变存在于人体的所有细胞中并且在整个生命中发生。它们是多个突变过程的结果，包括DNA复制机制的内在轻微失真、暴露到外源或内源性诱变剂、DNA的酶法修饰和缺陷性DNA修复。不同的突变过程产生突变类型的独特组合，称为“突变标签(MutationalSignatures)”。在过去几年中，大规模分析揭示了人类癌症类型范围中的许多突变标签。癌症的突变理论提出，DNA序列的变化，称为“驱动(driver)”突变，赋予细胞增殖优势，导致肿瘤克隆的生长[1]。一些驱动突变在种系中遗传，但在癌症患者的一生中大多数出现在体细胞中，同时还有许多与癌症发展无关的“过客(passenger)”突变[1]。多个突变过程，包括暴露到内源性和外源性诱变剂、异常DNA编辑、复制错误和缺陷性DNA维持，都是造成这些突变的原因[10,12,13]。在过去的五十年中，几波技术推动了癌症基因组突变的表征。核型分析显示重排的染色体和拷贝数改变。随后，杂合性分析的丢失、癌症来源的DNA与微阵列的杂交和其他方法提供了对拷贝数变化的更高分辨率的见解[14-18]。最近，DNA测序已经能够对突变类型的完整库进行系统表征，包括碱基置换、小插入/缺失、重排和拷贝数变化[19-23]，从而对突变的癌症基因和人类癌症中的突变过程产生实质性的见解。产生体细胞突变的突变过程在癌症基因组上印记了特定的突变模式，称为标签[10,28,30]。以前应用数学方法[28]提取突变标签揭示了乳腺癌中的五个碱基置换标签：标签1、2、3、8和13[5,10]。BRCA1和/或BRCA2中种系失活突变导致早发性乳腺癌[1,2]、卵巢癌[2,3]和胰腺癌[4]的风险增加，而这两个基因的体细胞突变和BRCA1启动子过度甲基化也与这些癌症类型的发展有关[5,6]。BRCA1和BRCA2参与无差错同源介导的双链断裂修复[7]。因此，BRCA1和BRCA2缺陷的癌症由于非同源末端连接机制的易错修复而显示出大量的重排和插入缺失，其承担双链断裂修复的责任[8,9]。而缺陷性双链断裂修复增加了细胞的突变负担，从而增加了获得导致肿瘤性转化的体细胞突变的机会，当暴露于诸如铂类抗肿瘤药物时，它还使细胞更容易受到细胞周期停滞和随后的细胞凋亡的影响[10,11]。这种易感性已经成功地用于开发靶向和毒性小的治疗策略，用于治疗携带BRCA1和/或BRCA2突变的乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌，特别是聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)抑制剂[10,11]。这些治疗引起大量DNA双链断裂，迫使BRCA1和BRCA2功能缺陷的肿瘤细胞发生凋亡，因为它们缺乏有效修复双链断裂的能力。相比之下，正常细胞基本上不受影响，因为它们的修复机构没有受到损害。
技术实现思路
本专利技术人已经分析了560例乳腺癌的全基因组序列，以促进对产生体细胞突变的突变过程的理解。已知的突变标签分析[28]揭示了7个新的碱基置换标签(除了已知存在的5个之外)。其中，五个先前已在其他癌症类型中检测到(标签5、6、17、18和20)，而其中两个是完全新的(标签26和30)。类似的数学原理扩展到基因组重排，并且在560例乳腺癌中鉴定出六个全新的“重排标签”(表征特定重排突变的标签)。因此，本专利技术的第一方面提供了检测DNA样品中重排标签1至6中任何一个或多个的存在的方法。本文所述的结果表明重排标签3与BRCA1突变或启动子高甲基化密切相关，因此表现出这种标签的癌症可能受益于铂疗法或PARP抑制剂。本文所述的结果表明重排标签1通常与TP53突变的三阴性乳腺癌相关，显示出高同源重组缺陷(HRD)指数。因此，表现出这种标签的癌症也可能受益于铂疗法或PARP抑制剂。本文所述的结果表明重排标签5与BRCA1突变或启动子高甲基化和BRCA2突变的存在密切相关。因此，表现出这种标签的癌症也可能受益于铂疗法或PARP抑制剂。因此，本专利技术的另一方面提供了一种预测患有癌症的患者是否可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应的方法，所述方法包括：确定来自所述患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与所述重排标签之一相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在，其中如果样品中存在所述重排标签之一，则患者可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应。在这方面，并且在涉及确定重排标签存在的本专利技术的所有其他方面中，可以以多种方式选择预定阈值。特别地，可以根据内容和期望的结果确定性来设置用于该确定的不同阈值。在一些实施方案中，所述阈值是重排的绝对数量，所述重排来自DNA样品的重排目录，并被确定为与特定的重排标签相关联。如果超过该数量，则可以确定DNA样品中存在特定的重排标签。重排标签通常相对于彼此是“相加的”(即肿瘤可能受与多于一个标签相关的潜在突变过程的影响，并且如果是这种情况，来自该肿瘤的样品通常显示更高的重排总数(是与每个潜在过程相关的单独重排的总和)，但随着重排的比例分布在存在的标签上)。因此，在确定特定标签的存在或不存在时，注意力可以集中在与样品中特定标签相关联的重排的绝对数量(可以通过以下在本专利技术的其他方面中描述的方法计算)。在样品中存在多个标签的情况下，这样的阈值通常更好。在这些实施例中，如果至少5个并且优选地至少10)提供有用信息的重排与其相关联，则可以确定标签存在。在其他实施例中，阈值将样本中检测到的重排总数(可以设置以确保分析具有代表性)和与特定标签相关的重排的比例结合(再次，通过以下在本专利技术的其他方面中描述的方法确定)。例如，确定标签存在的要求可以是存在至少20个、优选地至少40个、更优选地至少50个提供有用信息的重排，并且如果至少10％、优选至少20％、更优选至少30％比例的重排与其相关，则可以认为存在该标签。样品中存在的重排数量越高，用于检测特定标签的比例阈值可能越低。可以根据样本中发现的其他标签(构成了重排的重要部分)的数量调整比例阈值(例如，如果4个标签各存在20-25％的重排，那么可以确定所有4个标签均存在，而不是根本没有标签)，即使在本实施例中确定的阈值是30％。上述阈值基于从测序至30-40倍深度的基因组获得的数据。如果数据是从在较低覆盖度下测序的基因组获得，则总体上检测到的重排数可能较低，并且需要相应地调整阈值。在本方面以及涉及确定重排标签1、3或5中任何一个的存在的本专利技术其他方面，所使用的阈值可以组合应用于所有这些标签，也可以单独应用于各标签。本专利技术的另一方面，提供了一种选择癌症患者用PARP抑制剂或铂类药物治疗的方法，所述方法包括：鉴定来自所述患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在；和如果样品中存在所述重排标签之一，则选择该患者用PARP抑制剂或铂类药物治疗。在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测患有癌症的患者是否可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应的方法，其特征在于，所述方法包括：确定来自所述患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在，其中如果样品中存在所述重排标签之一，则患者可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.01 GB 1607629.11.一种预测患有癌症的患者是否可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应的方法，其特征在于，所述方法包括：确定来自所述患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在，其中如果样品中存在所述重排标签之一，则患者可能对PARP抑制剂或铂类药物有反应。2.一种选择癌症患者用PARP抑制剂或铂类药物治疗的方法，其特征在于，所述方法包括：鉴定来自所述患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在；和如果样品中存在所述重排标签之一，则选择该患者用PARP抑制剂或铂类药物治疗。3.PARP抑制剂或铂类药物用于患者癌症的治疗方法所述癌症具有一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在。4.一种治疗患者癌症的方法，所述癌症被确定为具有一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在，所述方法包括步骤：向所述患者施用PARP抑制剂或铂类药物。5.一种PARP抑制剂或铂类药物用于患者癌症的治疗方法其特征在于，所述方法包括：(i)确定来自患者的DNA样品中是否存在一个或多个重排标签1、3和/或5，其中重排标签1、3和5在表1中定义，如果重排目录中被确定为与一个或多个所述重排标签各个或组合相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述重排标签的存在；和(ii)如果所述样品中存在所述重排标签之一，则向患者施用PARP抑制剂或铂类药物。6.一种确定来自患者的DNA样品中重排标签1至6中任何一个的存在的方法，其特征在于，所述重排标签在表1中定义，如果重排目录中被确定为与特定重排标签相关联的重排的数量或比例超过预定阈值，则认为DNA样品显示所述特定重排标签的存在。7.如权利要求1、2、4或6中任一项所述的方法，其特征在于，确定样品中存在或不存在重排标签的步骤包括以下步骤：对所述样品中的体细胞突变进行编目以产生该样品的重排目录，所述重排目录将样品中鉴定的重排突变分类为多个类别；和通过计算所述目录中的重排突变与重排突变标签之间的余弦相似性，确定已知重排标签对所述重排目录的贡献。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在所述确定步骤之前，筛选所述目录中的突变，以去除以下一种或多种：残留的种系突变、拷贝数多态性和已知的测序假象。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述筛选使用已知种系多态性的列表。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述筛选使用通过与DNA样品相同的过程测序与正常人组织不匹配的BAM文件，并去除至少两个所述BAM文件中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·尼克扎因，M·斯特拉顿，H·戴维斯，D·格洛德齐艾克，
申请(专利权)人：基因组研究有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB