用于无细胞核酸的多分辨率分析的方法技术

本公开内容提供一种用于富集多个基因组区域的方法，该方法使用与核酸样品的第一组基因组区域选择性杂交的第一引诱物集合和与所述核酸样品的第二组基因组区域选择性杂交的第二引诱物集合。这些引诱物集合的组(panel)能够选择性富集基因组的一个或更多个核小体相关区域，所述核小体相关区域包括具有一个或更多个具有差异核小体占位的基因组碱基位置的基因组区域，其中所述差异核小体占位是细胞或组织类型起源或疾病状态特征性的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无细胞核酸的多分辨率分析的方法交叉引用本申请要求2016年9月30日提交的美国临时申请号62/402,940、2017年3月7日提交的美国临时申请号62/468,201和2017年4月24日提交的美国临时申请号62/489,391的优先权，这些申请的每一个均通过引用整体并入本文。序列表本申请包含序列表，所述序列表呈ASCII格式以电子方式提交并且将其全部内容通过引用并入本文。创建于2017年9月27日的所述ASCII副本被命名为42534-733_601_SL.txt，且大小为2,938字节。
技术介绍
用于肿瘤衍生的遗传变体的无细胞核酸(例如，脱氧核糖核酸或核糖核酸)的分析是用于癌症检测、评估和监测应用的典型分析途径(pipeline)中的关键步骤。无细胞核酸的癌症诊断测定的大多数现有方法集中于检测肿瘤相关体细胞变体，包括单核苷酸变体(SNV)、拷贝数变异(CNV)、融合以及插入/缺失(indel)，它们都是用于液体活检的主流靶。典型的分析方法可以包括富集核酸样品的靶向基因组区域，随后对富集的核酸进行测序和分析感兴趣的遗传变体的序列读段数据。这些核酸可以使用根据测定限制而选择用于特定测定的引诱物(bait)混合物来富集，所述测定限制包括与每一个感兴趣的基因组区域相关联的有限测序负荷(load)和效用(utility)。概述在一方面，本公开内容提供一种引诱物集合的组(panel)，其包括选择性富集基因组的一个或更多个核小体相关区域的一个或更多个引诱物集合，所述核小体相关区域包括具有一个或更多个具有差异核小体占位的基因组碱基位置的基因组区域，其中所述差异核小体占位是细胞或组织类型起源或疾病状态特征性的。在一些实施方案中，引诱物集合的组的一个或更多个核小体相关区域的每一个包括以下的至少一个：(i)显著的结构变异，包括核小体定位的变异，所述结构变异选自由以下组成的组：插入、缺失、易位、基因重排、甲基化状态、微卫星、拷贝数变异、拷贝数相关的结构变异，或者指示差异化的任何其他变异；以及(ii)不稳定性，包括基因组分区图中的一个或更多个显著的波动或峰，其指示基因组中具有核小体图破坏的一个或更多个位置。在一些实施方案中，引诱物集合的组的一个或更多个引诱物集合被配置为基于(i)与一个或更多个疾病状态和一个或更多个非疾病状态相关的；(ii)与已知体细胞突变诸如SNV、CNV、插入/缺失或重排相关的；以及/或者(iii)与差异表达模式相关的多于一个参考核小体占位特征(profile)的函数来捕获基因组的核小体相关区域。在一个实施方案中，引诱物集合的组的一个或更多个引诱物集合选择性富集无细胞脱氧核糖核酸(cfDNA)样品中的一个或更多个核小体相关区域。在另一个方面，本公开内容提供一种用于富集核酸样品的基因组的核小体相关区域的方法，该方法(a)使核酸样品与引诱物集合的组接触，所述引诱物集合的组包括一个或更多个引诱物集合，所述一个或更多个引诱物集合选择性富集基因组的一个或更多个核小体相关区域；以及(b)富集所述核酸样品的基因组的一个或更多个核小体相关区域。在一些实施方案中，引诱物集合的组中的一个或更多个引诱物集合被配置为基于与一个或更多个疾病状态和一个或更多个非疾病状态相关的多于一个参考核小体占位特征的函数来捕获基因组的核小体相关区域。在一个实施方案中，引诱物集合的组中的一个或更多个引诱物集合选择性富集cfDNA样品中的一个或更多个核小体相关区域。在一个实施方案中，用于富集核酸样品的基因组的核小体相关区域的方法还包括对富集的核酸进行测序以产生基因组的核小体相关区域的序列读段。在另一方面，本公开内容提供一种用于产生引诱物集合的方法，所述方法包括(a)鉴定基因组的一个或更多个区域，所述区域与核小体特征(profile)相关，以及(b)选择引诱物集合以选择性捕获所述区域。在一个实施方案中，引诱物集合的组中的引诱物集合选择性富集无细胞脱氧核糖核酸样品中的一个或更多个核小体相关区域。在另一方面，本公开内容提供一种引诱物的组，所述引诱物的组包含第一引诱物集合，所述第一引诱物集合与包含预定量的DNA的核酸样品的第一组基因组区域选择性杂交，所述第一引诱物集合以低于所述第一引诱物集合的饱和点的第一浓度比率提供；以及第二引诱物集合，所述第二引诱物集合与所述核酸样品的第二组基因组区域选择性杂交，所述第二引诱物集合以与所述第二引诱物集合的饱和点相关的第二浓比率提供。在一个实施方案中，所述第一组基因组区域包括一个或更多个骨架基因组区域，且所述第二组基因组区域包括一个或更多个热点(hotspot)基因组区域。在另一方面，本公开内容提供一种用于富集多个基因组区域的方法，所述方法包括使预定量的核酸样品与引诱物的组接触，所述引诱物的组包含(i)第一引诱物集合，所述第一引诱物集合与所述核酸样品的第一组基因组区域选择性杂交，所述第一引诱物集合以低于所述第一引诱物集合的饱和点的第一浓度比率提供；以及(ii)第二引诱物集合，所述第二引诱物集合与所述核酸样品的第二组基因组区域选择性杂交，所述第二引诱物集合以与所述第二引诱物集合的饱和点相关的第二浓度比率提供；以及富集所述核酸样品的第一组基因组区域和第二组基因组区域。在一些实施方案中，方法还包括对富集的核酸进行测序以产生第一组基因组区域和第二组基因组区域的序列读段。在一些实施方案中，引诱物集合的饱和点通过以下确定：(a)对于所述引诱物集合中的每一个引诱物，产生滴定曲线，其包括(i)将引诱物的捕获效率测量为所述引诱物浓度的函数，以及(ii)鉴定滴定曲线中的拐点，从而鉴定与所述引诱物相关的饱和点；以及(b)选择大于与引诱物集合中的引诱物相关的基本所有饱和点的饱和点，从而确定引诱物集合的饱和点。在一些实施方案中，引诱物的捕获效率通过以下确定：(a)提供从群组中的多于一个受试者获得的多于一个核酸样品；(b)在所述引诱物的多于一个浓度的每一个浓度，使所述引诱物与每一个核酸样品杂交；(c)在所述引诱物的多于一个浓度的每一个浓度，用所述引诱物富集所述核酸样品的多于一个基因组区域；以及(d)测量独特核酸分子或代表原始双链核酸分子的两条链的核酸分子的数目，代表在所述引诱物的多于一个浓度的每一个浓度的捕获效率。在一些实施方案中，拐点是引诱物的第一浓度，使得在大于所述第一浓度的引诱物的浓度观察到的捕获效率不会显著增加。拐点可以是引诱物的第一浓度，使得观察到的(1)在为所述第一浓度的两倍的引诱物浓度的捕获效率与(2)在所述第一引诱物浓度的捕获效率相比的提高小于约1％、小于约2％、小于约3％、小于约4％、小于约5％、小于约6％、小于约7％、小于约8％、小于约9％、小于约10％、小于约12％、小于约14％、小于约16％、小于约18％或小于约20％。在一些实施方案中，核酸样品包括无细胞核酸样品。在一个实施方案中，用于富集多个基因组区域的方法还包括对所富集的核酸样品进行测序以产生多于一个序列读段。在一个实施方案中，用于富集多个基因组区域的方法还包括产生包含代表核酸样品的核酸序列的输出。在另一方面，本公开内容提供一种引诱物的组，所述引诱物的组包含选择性捕获基因组的骨架区域的第一集合，所述骨架区域与测序负荷和效用的排序函数相关，其中每个骨架区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于富集多个基因组区域的方法，所述方法包括：(a)使来自样品的预定量的核酸与引诱物混合物接触，所述引诱物混合物包含：(i)第一引诱物集合，所述第一引诱物集合与来自所述样品的所述核酸的第一组基因组区域选择性杂交，所述第一引诱物集合以低于所述第一引诱物集合的饱和点的第一浓度提供；以及(ii)第二引诱物集合，所述第二引诱物集合与来自所述样品的所述核酸的第二组基因组区域选择性杂交，所述第二引诱物集合以处于或高于所述第二引诱物集合的饱和点的第二浓度提供；以及(b)富集来自所述样品的所述核酸的所述第一组基因组区域和所述第二组基因组区域，从而产生富集的核酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 US 62/402,940;2017.03.07 US 62/468,201;1.一种用于富集多个基因组区域的方法，所述方法包括：(a)使来自样品的预定量的核酸与引诱物混合物接触，所述引诱物混合物包含：(i)第一引诱物集合，所述第一引诱物集合与来自所述样品的所述核酸的第一组基因组区域选择性杂交，所述第一引诱物集合以低于所述第一引诱物集合的饱和点的第一浓度提供；以及(ii)第二引诱物集合，所述第二引诱物集合与来自所述样品的所述核酸的第二组基因组区域选择性杂交，所述第二引诱物集合以处于或高于所述第二引诱物集合的饱和点的第二浓度提供；以及(b)富集来自所述样品的所述核酸的所述第一组基因组区域和所述第二组基因组区域，从而产生富集的核酸。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二引诱物集合具有大于当所述第二引诱物集合的引诱物经受由以下产生的滴定曲线时与所述第二引诱物集合中的引诱物相关的基本所有饱和点的饱和点：(i)将所述第二引诱物集合的引诱物的捕获效率测量为所述引诱物浓度的函数，以及(ii)鉴定所述滴定曲线中的拐点，从而鉴定与所述引诱物相关的饱和点。3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述第一引诱物集合的饱和点，以使得在为所述第一浓度的两倍的所述引诱物的浓度观察到的捕获效率提高小于10％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一引诱物集合或所述第二引诱物集合选择性富集基因组的一个或更多个核小体相关区域，所述核小体相关区域包括具有一个或更多个具有差异核小体占位的基因组碱基位置的基因组区域，其中所述差异核小体占位是细胞或组织类型起源或疾病状态特征性的。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：(c)对所述富集的核酸进行测序以产生多于一个序列读段。6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：(d)产生包含代表来自所述样品的所述核酸的核酸序列的输出。7.一种用于产生引诱物集合的方法，所述方法包括：(a)鉴定一个或更多个预定骨架基因组区域，其中鉴定一个或更多个骨架基因组区域包括使与所述骨架基因组区域的每一个相关的测序负荷和效用的排序函数最大化；(b)鉴定一个或更多个预定热点基因组区域，其中使用以下的一个或更多个来选择所述一个或更多个热点：(i)使与所述热点基因组区域的每一个相关的测序负荷和效用的排序函数最大化，(ii)跨越所述一个或更多个预定基因组区域的核小体特征分析，(iii)跨越相关患者群组的预定癌症驱动物突变或患病率，以及(iv)根据经验鉴定的癌症驱动物突变；(c)创建选择性捕获所述预定骨架基因组区域的第一引诱物集合；以及(d)创建选择性捕获所述预定热点基因组区域的第二引诱物集合，其中所述第二引诱物集合具有比所述第一引诱物集合更高的捕获效率。8.根据权利要求7所述的方法，其中，鉴定一个或更多个预定热点包括使用编程计算机处理器，基于与所述热点基因组区域的每一个相关的测序负荷和效用的排序函数，对一组热点基因组区域进行排序。9.根据权利要求7所述的方法，其中，鉴定一个或更多个预定骨架基因组区域包括：(i)基于与所述预定骨架基因组区域的每一个相关的测序负荷和效用的排序函数，对一组骨架基因组区域进行排序；(ii)利用一组根据经验确定的次等位基因频率(MAF)值或者通过其MAF测量的与样品中的最高假定驱动物或克隆突变有关的变体的克隆性；或者(iii)(i)和(ii)的组合。10.根据权利要求7所述的方法，其中，基因组区域的所述测序负荷通过将以下的一个或更多个相乘来计算：(i)以碱基对计所述基因组区域的尺寸，(ii)映射到所述基因组区域的测序片段所用的读段的相对分数，(iii)由于所述基因组区域的序列偏倚的相对覆盖度，(iv)由于所述基因组区域的扩增偏倚的相对覆盖度，以及(v)由于所述基因组区域的捕获偏倚的相对覆盖度。11.根据权利要求7所述的方法，其中，基因组区域的所述效用通过将以下的一个或更多个相乘来计算：(i)所述基因组区域中一个或更多个可操作突变的频率，(ii)所述基因组区域中与高于平均值的次等位基因频率(MAF)相关的一个或更多个突变的频率，(iii)群组中具有在所述基因组区域中的体细胞突变的患者分数，(iv)群组中患者中的变体的MAF总和，所述患者具有在所述基因组区域中的体细胞突变，以及(v)(1)群组中患者中的变体的MAF，所述患者具有在所述基因组区域中的体细胞突变，与(2)所述群组中给定患者的最大MAF的比率。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可操作突变包括以下的一个或更多个：(i)可成药的突变，(ii)用于治疗监测的突变，(iii)疾病特异性突变，(iv)组织特异性突变，(v)细胞类型特异性突变，(vi)耐受性突变，以及(vii)诊断突变。13.根据权利要求11所述的方法，其中，与较高的次等位基因频率相关的所述突变包括一个或更多个驱动物突变或者根据外部数据或注释源已知的突变。14.一种方法，所述方法包括：(a)提供多于一种引诱物混合物，其中所述多于一种引诱物混合物的每一种包含与第一组基因组区域选择性杂交的第一引诱物集合和与第二组基因组区域选择性杂交的第二引诱物集合，其中所述第一引诱物集合跨越所述多于一种引诱物混合物处于不同浓度且所述第二引诱物集合跨越所述多于一种引诱物混合物处于相同浓度；(b)使所述多于一种引诱物混合物的每一种与核酸样品接触以用所述第一引诱物集合和所述第二引诱物集合捕获来自所述核酸样品的核酸，其中每一种引诱物混合物中的所述第二引诱物集合以处于或高于所述第二引诱物集合的饱和点的第一浓度提供，其中来自所述核酸样品的核酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：达里娅·丘多瓦，埃尔米·埃尔图凯，斯特凡尼·安·沃德·莫蒂默，戴安娜·阿布杜伊瓦，马尔辛·西科拉，
申请(专利权)人：夸登特健康公司，
类型：发明
国别省市：美国,US