利用差异丰度的k-聚体对非靶标生物体的扩增整合性遗传物质耗尽制造技术

本发明专利技术涉及一种选择性扩增受试者样品中至少一种微生物和/或病毒的至少一种核酸序列的方法，其中应用k‑聚体(3)，与受试者的基因组(1)相比，该k‑聚体(3)在该至少一种微生物和/或病毒的基因组(2)中显示出频率和/或背景的差异。

Expansion and Integration of Genetic Material Depletion in Non-Target Organisms Using k-Polymers of Differential Abundance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用差异丰度的k-聚体对非靶标生物体的扩增整合性遗传物质耗尽
本专利技术涉及一种选择性扩增受试者样品中至少一种微生物和/或病毒的至少一种核酸序列的方法，其中应用k-聚体，与所述受试者的基因组相比，该k-聚体在所述至少一种微生物和/或病毒的基因组中显示出频率和/或背景的差异。
技术介绍
细菌、病毒或寄生虫感染一直是对人类的威胁，并将继续在世界上造成大量死亡。最广泛使用的对抗感染的策略是：a)预防(例如通过接种疫苗)或b)治疗(例如通过抗生素或抗病毒剂)。对于这两种策略，都需要检测正在感染(用于治疗)或先前感染(以检查先前感染或接种疫苗是否提供免疫力)的诊断方法。可以以各种方式检测受试者中的病原体感染，其中之一是检测受试者样品中病原体的核酸序列。为此目的，可以进行样品中核酸序列的测序。然而，当对受试者的复杂样品中的核酸序列进行测序时，用于检测病原体(例如细菌、病毒等)的诸如复杂生物学样本(例如血液、尿液等)的这类样品的直接测序，经常受到受试者自身核酸序列(例如(人)宿主DNA)的高背景水平的阻碍。特别是对于血液，过量的人类DNA在可提取的DNA库中占据多达1010。对于传染病诊断，通常对受试者的核酸序列(例如人DNA)并不关注。因此，高度宿主污染的样品的直接测序是低效的，因此不具有成本效益。目前，存在几种用于宿主(例如人)DNA去除的技术，但这些技术通常是昂贵的并且常常需要附加的样品制备步骤。一些技术利用对人类DNA的耗尽，其是通过靶向真核DNA特性(例如存在CpG-甲基化位点和组蛋白)来进行的。这些技术涉及随后的抗体靶向，例如针对NewEnglandInc.的NEB-MicrobiomeDNA富集试剂盒所描述的(https://www.neb.com/products/e2612-nebnext-microbiome-dna-enrichment-kit#pd-references)或在CN104152437中所描述的。此外，还可以使用细胞膜/壁的差异，这导致选择性裂解方法，例如使用MolzymGmbH&Co.KG的MolYsisTM可获得的(http://www.molzym.com/products/dna-isolation-products/pathogen-dna-molysis)或如US7893251中所公开的。然而，当宿主生物体改变和/或靶标生物体是密切相关的生物体(真核生物)时，这些技术则不起作用，所述密切相关的生物体例如是人类寄生虫恶性疟原虫(Plasmodiumfalciparum)，它是一种也显示出甲基化和组蛋白的生物体。另外，存在其它富集技术，如微流体多重置换扩增(MDA)、DNA与组蛋白的超速离心以及人类细胞的选择性裂解等。最近，Ge等人,“PreferentialAmplificationofPathogenicSequences”,ScientificReports5,Articlenumber(文章编号):11047,(2015),doi:10.1038/srep11047提出了一种主要针对转录组设计的策略，其中可以预期病毒转录体。其原理是基于与2000个丰度最高的人类转录体不相匹配的8聚体、9聚体或10聚体。随后将这些“非人”引物用于逆转录反应以从RNA物质产生cDNA文库。然而，需要进一步改进富集受试者样品中微生物和/或病毒的核酸序列的方法。
技术实现思路
专利技术人发现，通过利用基因签名(基因组标签，genomicsignature)(本文指特异性k-聚体)差异的技术，选择性扩增微生物的核酸序列，即病原体DNA，可以实现微生物核酸序列富集的进一步改善。专利技术人发现，可以使用特异性k-聚体，通过选择显示出靶标和背景(background)之间的频率和/或背景(内容，context)差异的k-聚体，可优先扩增靶标序列。在从血液样品中无偏扩增细菌DNA的情况下，例如选择性扩增的靶标将对应于(一种或多种)微生物基因组的集合，而表示背景核酸序列的受试者对应于人类基因组。根据第一方面，本专利技术涉及一种选择性扩增受试者的样品中至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，该方法包括：提供受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；确定至少一种k-聚体，与所述受试者的基因组相比，k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异；和使用确定的所述至少一种k-聚体作为引物扩增所述样品中的病原体DNA序列，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度。此外，在进一步的方面，公开了一种选择性扩增受试者的样品中至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，该方法包括：提供受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；和使用至少一种k-聚体作为引物扩增所述样品中的病原体DNA序列，与所述受试者的基因组相比，所述k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度。此外公开了一种数据库，其包含多种k-聚体，与受试者的基因组相比，所述k-聚体在至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异，所述微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，其特征在于，所述多种k-聚体具有6个核酸的长度。此外，本专利技术涉及一种选择性扩增受试者的样品中的至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，该方法包括：提供受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；和使用至少一种k-聚体扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度并且所述至少一种k-聚体具有选自以下组I的核苷酸序列作为引物：组I：CGNNNN(SEQIDNo.1)、NCGNNN(SEQIDNo.2)、NNCGNN(SEQIDNo.3)、NNNCGN(SEQIDNo.4)、NNNNCG(SEQIDNo.5)、CGCGNN(SEQIDNo.6)、CGNCGN(SEQIDNo.7)、CGNNCG(SEQIDNo.8)、NCGCGN(SEQIDNo.9)、NCGNCG(SEQIDNo.10)、NNCGCG(SEQIDNo.11)、CGCGCG(SEQIDNo.12)，其中N是任何核苷酸，优选A、T、G、C或U。还公开的是一种选择性扩增受试者的样品中的至少一种微生物的至少一种病原体DNA的方法，所述微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，该方法包括：提供受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；和使用至少一种k-聚体作为引物扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，其中所述k-聚体在其序列中至少包含在该k-聚体序列任何位置的序列CG，其特征在于，所述至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性扩增受试者的样品中至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述至少一种微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，所述方法包括：提供所述受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；确定至少一种k‑聚体，与所述受试者的基因组相比，所述至少一种k‑聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异；以及使用确定的所述至少一种k‑聚体作为引物，扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，其特征在于，所述至少一种k‑聚体具有6个核酸的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.21 EP 16205822.61.一种选择性扩增受试者的样品中至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述至少一种微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，所述方法包括：提供所述受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；确定至少一种k-聚体，与所述受试者的基因组相比，所述至少一种k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异；以及使用确定的所述至少一种k-聚体作为引物，扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定多种k-聚体，并且在对所述样品中的所述病原体DNA序列进行扩增中使用所述多种k-聚体作为引物。3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定5至100000种k-聚体。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定50至30000种k-聚体。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，与所述受试者的基因组相比在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异的所述至少一种k-聚体的确定，是使用包含所述受试者和所述至少一种微生物的基因组的数据库进行的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用确定的所述至少一种k-聚体作为引物扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，是利用等温扩增进行的。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述等温扩增是多重置换扩增。8.一种选择性扩增受试者的样品中至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述至少一种微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，所述方法包括：提供所述受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；和使用至少一种k-聚体作为引物扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，与所述受试者的基因组相比，所述至少一种k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度。9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用多种k-聚体作为引物，与所述受试者的基因组相比，所述多种k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，使用数据库来选择在对所述样品中的所述病原体DNA序列的扩增中用作引物的所述至少一种k-聚体，与所述受试者的基因组相比，所述至少一种k-聚体在所述至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异，所述数据库包含多种与受试者的基因组相比在至少一种微生物的基因组中显示出频率和/或背景的差异的k-聚体。11.一种选择性扩增受试者的样品中的至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列的方法，所述至少一种微生物选自古细菌、细菌、原生生物和/或真菌，所述受试者是人类患者，所述方法包括：提供所述受试者的样品，其含有所述至少一种微生物的至少一种病原体DNA序列和所述受试者的至少一种人类DNA序列；和使用至少一种k-聚体扩增所述样品中的所述病原体DNA序列，其特征在于，所述至少一种k-聚体具有6个核酸的长度并且所述至少一种k-聚体具有选自以下组I的核苷酸序列作为引物：组I：CGNNNN(SEQIDNo.1)、NCGNNN(SEQIDNo.2)、NNCGNN(SEQIDNo.3)、NNNCGN(SEQIDNo.4)、NNNNCG(SEQIDNo.5)、CGCGNN(SEQIDNo.6)、CGNCGN(SEQIDNo.7)、CGNNCG(SEQIDNo.8)、NCGCGN(SEQIDNo.9)、NCGNCG(SEQIDNo.10)、NNCGCG(SEQIDNo.11)、CGCGCG(SEQIDNo.12)，其中N是任何核苷酸，优选A、T、G、C或U。12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用选自下列的k-聚体或者k-聚体组合进行所述扩增：IV:CGNCGN(SEQIDNo.7)、NCGNCG(SEQIDNo.10)、CGC...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·迪特里希，黄意巍，马克·马特扎斯，安德里亚斯·埃马努埃勒·波施，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE