用于癌症的非侵入性检测的DNA甲基化标志物和其用途制造技术

技术编号:27070706 阅读:16 留言:0更新日期:2021-01-15 14:53
一种“二元分类分化”方法,其用于在人类基因组中找到少量精致的DNA甲基化位置(CG ID)的组合,以检测源自患者的生物材料中的DNA中的癌症并将其与其它无组织细胞DNA和血细胞DNA进行区分。用于检测肿瘤DNA的起源组织的另一种方法使用人类基因组中独特的DNA甲基化位置(CG ID)的组合。公开了源自肿瘤DNA的CG ID的组合,所述组合用于通过测量特定CG ID的组合的DNA甲基化并得到“甲基化评分”来准确地检测癌症。用于使用CG ID预测癌症的试剂盒,所述试剂盒使用多重下一代测序甲基化测定、焦磷酸测序测定和少量血浆中的甲基化特异性PCR。使用生物材料的各种方法有助于预测不具有癌症的其它临床迹象的人的癌症。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于癌症的非侵入性检测的DNA甲基化标志物和其用途
本专利技术涉及人DNA中的DNA甲基化签名,特别是在分子诊断领域。
技术介绍
癌症已成为人类的主要杀手。癌症的早期检测可以显著提高治愈率,并降低患者及其家人和医疗保健系统的可怕的个人和财务费用。例如,肝细胞癌(HCC)是全球第五大最常见的癌症(El-Serag,2011)。其在亚洲特别流行,并且在乙型肝炎流行的地区其发生率最高,这表明可能存在因果关系(Flores和Marrero,2014)。对高风险人群(如慢性肝炎患者)进行随访,并及早诊断从慢性肝炎向HCC的转变将提高治愈率。肝细胞癌的存活率目前极低,因为其几乎总是在晚期被诊断出来。如果及早诊断,可以有效地治疗肝癌,其中治愈率>80%。成像的进步改善了HCC的非侵入性检测(Tan,Low和Thng,2011;Valente等人,2014)。然而,包含用单个蛋白质(如甲胎蛋白)进行成像和免疫测定的当前的诊断方法常常无法及早诊断出HCC(Flores和Marrero,2014)。这些挑战不仅限于HCC,还常见于其它癌症。例如,乳腺癌和结肠直肠癌的早期检测可以大大降低发病率和死亡率,并且降低公共卫生系统和保险公司的成本。此外,如胰腺癌等某些癌症几乎总是晚期才检测出,从而实际上导致了一定的死亡率。成像的进步改善了癌症的早期检测,然而高分辨率成像(如MRI)价格昂贵,需要训练有素的人员,并且在许多地方都无法使用。所述成像还没有进化成为筛查广泛人群的方法。为了对降低癌症的发病率和死亡率产生影响,有必要开发一种非侵入性、稳健但成本低廉的方法,所述方法可以在广泛的地理区域内用于人群的常规筛查。主要挑战是实体瘤隐藏在内部器官中并在其表现出临床症状很早之前就已经发生进化。然而非侵入性地获得肿瘤材料是可能的。迄今为止,已经广泛确定肿瘤DNA流进系统,并且可以在血浆中发现(Warton和Samimi,2015),并且还可能在如尿液、唾液以及粪便等其它分泌性体液中发现。通过测量肿瘤DNA的分子特征,有可能确定在体液中发现的DNA起源于肿瘤(Zhai等人,2012)。尽管肿瘤细胞产生可以将肿瘤DNA与正常细胞DNA进行区分的突变,但可能的突变数量巨大,并且并非所有肿瘤都发生常见的突变(Dominguez-Vigil,Moreno-Martinez,Wang,Roehrl和Barrera-Saldana,2018)。作为表观遗传调节基因组功能的主要机制的DNA甲基化(DNA的共价修饰)在肿瘤中无处不在地改变(Aguirre-Ghiso,2007;Baylin等人,2001;Ehrlich,2002;Issa等人,1993)。肿瘤的DNA甲基化图谱可能是用于肿瘤分类、预后和预测对化疗反应的稳健工具(Stefansson等人,2014)。在早期诊断中使用肿瘤DNA甲基化的主要缺点是,其需要侵入性手术和可疑肿瘤的解剖可视化。循环肿瘤细胞是肿瘤DNA的非侵入性来源,并且用于测量肿瘤抑制基因中的DNA甲基化(Radpour等人,2011)。患者的血液中可检测到HCCDNA的低甲基化(Ramzy,Omran,Hamad,Shaker和Abboud,2011),并且最近,全基因组亚硫酸氢盐测序被应用于检测来自HCC患者的血浆中的低甲基化DNA(Chan等人,2013)。然而,这种来源是有限的,特别是在癌症的早期阶段,并且DNA甲基化图谱被宿主DNA甲基化图谱混淆。全基因组亚硫酸氢盐测序是相对较昂贵的程序,并且需要大量的生物信息学分析,这使其用作筛查工具是不可行的。因此,面临的挑战是如何描绘少量可以将肿瘤DNA与非肿瘤DNA进行有力区分的CG,并开发出将能够筛查广泛而多样的地理区域中的广泛人群的高通量低成本测定。最近,几个小组对癌症和正常DNA以及血液DNA的全基因组DNA甲基化图执行了对比分析(Zhai等人,2012)。然而,这些方法的主要挑战在于,这些方法没有考虑到处于不同水平的血液中发现的来自其它组织的无细胞DNA,所述不同水平是先验无法预料的。污染来自具有与癌组织类似的甲基化图谱的另一组织的DNA可能导致假阳性。另外,过去的方法已经定量地比较了正常组织和癌组织中的DNA甲基化。当肿瘤DNA与来自其它未转化组织的不同量和未知量的DNA混合时,这种定量差异被稀释,这可能导致假阴性。当前方法中的这些缺陷使得在本专利技术主题中公开的不同方法有必要。处理与用于检测癌症的系统和方法的用途有关的矿石的另外的出版物为:GriggG、ClarkS,对基因组DNA中的5-甲基胞嘧啶残基进行测序(Sequencing5-methylcytosineresiduesingenomicDNA)《生物学论文集(Bioessays)》1994年6月;16(6):431-6,431;ZeschnigkM,SchmitzB,DittrichB,BuitingK,HorsthemkeB,DoerflerW.人类基因组中的印迹区段:如通过基因组测序方法确定的普拉德-威利/安格尔曼综合征区域中的不同DNA甲基化模式(Imprintedsegmentsinthehumangenome:differentDNAmethylationpatternsinthePrader-Willi/Angelmansyndromeregionasdeterminedbythegenomicsequencingmethod)《人类分子遗传学(HumMolGenet)》1997年3月;6(3):387-95;FeilR,CharltonJ,BirdAP,WalterJ,ReikW.对单独染色体的甲基化分析:亚硫酸氢盐基因组测序的改进方案(Methylationanalysisonindividualchromosomes:improvedprotocolforbisulphitegenomicsequencing)《核酸研究(NucleicAcidsRes)》1994年2月25日;22(4):695-6;MartinV,RibierasS,Song-WangX,RioMC,DanteR.基因组测序表明pS2基因的5'区域中的DNA低甲基化与其在人乳腺癌细胞系中的表达之间存在相关性(GenomicsequencingindicatesacorrelationbetweenDNAhypomethylationinthe5'regionofthepS2geneanditsexpressioninhumanbreastcancercelllines)《基因(Gene)》1995年5月19日;157(1-2):261-4;WO9746705、WO9515373和WO45560Aguirre-Ghiso,J.A.(2007).癌症休眠的模型、机制和临床迹象(Models,mechanismsandclinicalevidenceforcancerdormancy)《癌症自然评论(NatRevCancer)》7(11),834-846.doi:l0.l038/nrc2256。Baylin,S.B.,Esteller,M.,R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用癌症的“二元分类”DNA甲基化签名来检测癌症的方法,所述方法包括以下步骤:通过使用“二元分类分化(BCD)”方法从全基因组DNA甲基化图中得到所述“二元”DNA甲基化签名。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180709 US 62/695,4291.一种使用癌症的“二元分类”DNA甲基化签名来检测癌症的方法,所述方法包括以下步骤:通过使用“二元分类分化(BCD)”方法从全基因组DNA甲基化图中得到所述“二元”DNA甲基化签名。


2.根据权利要求1所述的方法,其中所述全基因组DNA甲基化图是癌细胞、正常组织和血液DNA中的一个或多个。


3.根据权利要求1所述的方法,其中所述“二元分类分化(BCD)”方法包含使用以下中的一个或多个:Illumina27K、450K或EPIC阵列、全基因组亚硫酸氢盐测序、甲基化DNA免疫沉淀(MeDIP)测序和与寡核苷酸阵列的杂交。


4.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测肝细胞癌(HCC)肝癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:






用于检测的子集:cg02012576、cg03768777、cg24804544、cg05739190;以及
用于特异性的子集:
cg14126493。


5.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测肺癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:






用于检测的子集:
cg04223424、cg23141355;以及
用于特异性的子集:
cg05917732、cg25470077。


6.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测前列腺癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测_特异性的子集:
cg14283569。


7.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测乳腺癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:






用于检测的子集:
cg13031251、cg09734791、cg09695735、cg03637878;以及
用于特异性的子集:
cg03113878、cg20180843。


8.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测结肠直肠癌(CRC)(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测_特异性的子集:
cg09854653、cg01566242。


9.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测胰腺癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg25024074、cg15386964、cg16232979;以及
用于特异性的子集:
cg01237565、cg08182975、cg20983577、cg25591377。


10.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测脑癌(成胶质细胞瘤)(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测和特异性的子集:
cg19929355。


11.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测胃(胃部)癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg05611779、cg09734791、cg15760257;以及
用于特异性的子集:
cg05611779、cg19235339。


12.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测卵巢癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg24339193、cg22694153、cg11252337、cg21210985;以及
用于特异性的子集:
cg07068768、cg19846609。


13.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测宫颈癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg00757182、cg01601746;以及
用于特异性的子集:
cg07066594、cg09260640、cg12961842。


14.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测头颈部鳞状细胞癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg07900968、cg20334243、cg27420520;以及
用于特异性的子集:
cg18006328、cg19287220。


15.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测食管癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg03280624、cg03735888、cg27420520、cg09734791;以及
用于特异性的子集:
cg09556952、cg12473285。


16.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测膀胱癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测的子集:
cg04223424、cg10723962、cg25024074;以及
用于特异性的子集:
cg13544006。


17.根据权利要求1所述的方法,所述方法用于检测肾(肾脏)癌(检测)以及与其它肿瘤进行区分(特异性),其通过测量来自下表和子集的CGID中的一个或多个的DNA甲基化水平,以及使用源自患者的如唾液、尿液、粪便和无细胞血浆DNA等生物材料中源自肿瘤的DNA中的“二元分类”或线性回归方程和接受者工作特征(ROC)测定得到“癌症甲基化评分”,其中所述表和子集如下:



用于检测特异性的子集:
cg08884571、cg00011225、cg00011225。

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【专利技术属性】
技术研发人员:戴维·车世瑞李慧黄志发
申请(专利权)人:香港精准医学技术有限公司
类型:发明
国别省市:中国香港;81

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