无细胞DNA中的微卫星不稳定性检测制造技术

本文提供了用于确定样品的微卫星不稳定性状态的方法。在一方面，该方法包括根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分。该方法还包括对于多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较，并且当给定的微卫星基因座的位点评分超过给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，该微卫星不稳定性评分包括来自多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目。目。目。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无细胞DNA中的微卫星不稳定性检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年8月31日提交的美国临时专利申请第62/726,182号、2019年3月25日提交的美国临时专利申请第62/823,578号和2019年6月4日提交的美国临时专利申请第62/857,048号的权益，并且依赖于这些美国临时专利申请的申请日期，这些美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
[0003]背景
[0004]重复核酸元件是在整个真核生物基因组和原核生物基因组中以多个拷贝出现的核苷酸(DNA或RNA)模式。这样的重复元件的实例包括微卫星(microsatellite)、短串联重复序列(STR)和小卫星(minisatellite)等等。微卫星通常包括少于10个碱基对的重复单元。STR通常包括在给定的核DNA的链段中通常重复数百次的2个至13个核苷酸的重复单元。STR分析是法医学分析中常用的工具。小卫星是通常具有约10个至60个碱基对的重复单元的重复元件。
[0005]特别地，微卫星是高度多态性的DNA重复区域。微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)是一种经指南推荐的生物标志物，其用于评估预后和治疗选择，包括最近被批准用于治疗具有MSI高(MSI
‑
H)状态的癌症的检查点抑制剂。基于血浆的下一代DNA测序(NGS)测试越来越多地用于癌症的全面基因组谱分析，然而，根据无细胞DNA(cfDNA)数据检测MSI状态的方法开发不足。此外，先前没有评估过可变肿瘤脱落对MSI检测的影响。
[0006]仍然需要可用于评估各种样品(尤其是cfDNA样品)中的重复元件不稳定性状态(包括MSI)的方法和相关方面。
[0007]概述
[0008]本申请公开了可用于确定来自患者的无细胞DNA(cfDNA)样品的微卫星和/或其他重复DNA不稳定性状态并且有助于指导疾病预后和治疗决策的方法、计算机可读介质和系统。通常，本文公开的方法的至少一部分是计算机实现的，并且获得的结果与使用更常规的基于聚合酶链式反应(PCR)的MSI评估方法所获得的结果高度一致。
[0009]从以下详细描述中，本公开内容的另外的方面和优点对本领域技术人员而言将变得明显，详细描述中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方案。如将意识到的，本公开内容能够具有其他且不同的实施方案，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不偏离本公开内容。相应地，附图和描述被认为本质上是说明性的，而不是限制性的。
[0010]在一方面，本公开内容提供了一种确定核酸样品的重复核酸不稳定性状态的方法。该方法包括(a)根据序列信息定量多于一个重复核酸基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个重复核酸基因座的每一个的位点评分。序列信息来自核酸样品中重复核酸基因座的群体。该方法还包括(b)当给定的重复核酸基因座的位点评分超过给定的重复核酸基因座的位点特异性训练阈值时，将给定的重复核酸基因座识别(call)为不稳定，以产生重复核酸不稳定性评分，所述重复核酸不稳定性评分包括来自多于一个重复核酸基因座的不稳定的重复核酸基因座的数目。此外，该方法还包括(c)当重复
核酸不稳定性评分超过核酸样品中重复核酸基因座的群体的群体训练阈值时，将核酸样品的重复核酸不稳定性状态分类为不稳定，从而确定核酸样品的重复核酸不稳定性状态。
[0011]在另一方面，本公开内容提供了一种确定样品(例如无细胞DNA(cfDNA)样品)的重复DNA不稳定性状态的方法。该方法包括(a)根据序列信息定量多于一个重复DNA基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个重复DNA基因座的每一个的位点评分。序列信息来自样品中重复DNA基因座的群体。该方法还包括(b)对于多于一个重复DNA基因座的每一个，将给定的重复DNA基因座的位点评分与给定的重复DNA基因座的位点特异性训练阈值进行比较。该方法还包括(c)当给定的重复DNA基因座的位点评分超过给定的重复DNA基因座的位点特异性训练阈值时，将给定的重复DNA基因座识别为不稳定，以产生重复DNA不稳定性评分，所述重复DNA不稳定性评分包括来自多于一个重复DNA基因座的不稳定的重复DNA基因座的数目。此外，该方法还包括(d)当重复DNA不稳定性评分超过样品中重复DNA基因座的群体的群体训练阈值时，将样品的重复DNA不稳定性状态分类为不稳定，从而确定样品的重复DNA不稳定性状态。本文公开的方法通常至少部分是计算机实现的。
[0012]在另一方面，本公开内容提供了一种确定样品的微卫星不稳定性(MSI)状态的方法。该方法包括(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中序列信息来自样品中微卫星基因座的群体。该方法还包括(b)对于多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较。该方法还包括(c)当给定的微卫星基因座的位点评分超过给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目。此外，该方法还包括(d)当微卫星不稳定性评分超过样品中微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将样品的MSI状态分类为不稳定，从而确定样品的MSI状态。
[0013]在另一方面，本公开内容提供了一种确定样品的微卫星不稳定性(MSI)状态的方法。该方法包括(a)接收来自样品中微卫星基因座的群体的序列信息，和(b)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分。该方法还包括(c)对于多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较。该方法还包括(d)当给定的微卫星基因座的位点评分超过给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目。此外，该方法还包括(e)当微卫星不稳定性评分超过样品中微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将样品的MSI状态分类为不稳定，从而确定样品的MSI状态。
[0014]在另一方面，本公开内容提供了一种鉴定用于治疗受试者的疾病的一种或更多种定制疗法的方法。该方法包括(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中序列信息来自样品中微卫星基因座的群体。该方法还包括(b)对于多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈
值进行比较。该方法还包括(c)当给定的微卫星基因座的位点评分超过给定的微卫星基因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定核酸样品的重复核酸不稳定性状态的方法，所述方法包括：(a)根据序列信息定量多于一个重复核酸基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个重复核酸基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自所述核酸样品中重复核酸基因座的群体；(b)当给定的重复核酸基因座的位点评分超过所述给定的重复核酸基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的重复核酸基因座识别为不稳定，以产生重复核酸不稳定性评分，所述重复核酸不稳定性评分包括来自所述多于一个重复核酸基因座的不稳定的重复核酸基因座的数目；和(c)当所述重复核酸不稳定性评分超过所述核酸样品中所述重复核酸基因座的群体的群体训练阈值时，将所述核酸样品的所述重复核酸不稳定性状态分类为不稳定，从而确定所述核酸样品的所述重复核酸不稳定性状态。2.一种确定样品的重复DNA不稳定性状态的方法，所述方法包括：(a)根据序列信息定量多于一个重复DNA基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个重复DNA基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自所述样品中重复DNA基因座的群体；(b)对于所述多于一个重复DNA基因座的每一个，将给定的重复DNA基因座的位点评分与所述给定的重复DNA基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(c)当所述给定的重复DNA基因座的位点评分超过所述给定的重复DNA基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的重复DNA基因座识别为不稳定，以产生重复DNA不稳定性评分，所述重复DNA不稳定性评分包括来自所述多于一个重复DNA基因座的不稳定的重复DNA基因座的数目；和(d)当所述重复DNA不稳定性评分超过所述样品中所述重复DNA基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的所述重复DNA不稳定性状态分类为不稳定，从而确定所述样品的所述重复DNA不稳定性状态。3.一种确定样品的微卫星不稳定性(MSI)状态的方法，所述方法包括：(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自所述样品中微卫星基因座的群体；(b)对于所述多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(c)当所述给定的微卫星基因座的位点评分超过所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自所述多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目；和(d)当所述微卫星不稳定性评分超过所述样品中所述微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的所述MSI状态分类为不稳定，从而确定所述样品的所述MSI状态。4.一种确定样品的微卫星不稳定性(MSI)状态的方法，所述方法包括：(a)从所述样品中微卫星基因座的群体接收序列信息；(b)根据所述序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长
度的数目，以产生所述多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分；(c)对于所述多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(d)当所述给定的微卫星基因座的位点评分超过所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自所述多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目；和(e)当所述微卫星不稳定性评分超过所述样品中所述微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的所述MSI状态分类为不稳定，从而确定所述样品的所述MSI状态。5.一种鉴定用于治疗受试者的疾病的一种或更多种定制疗法的方法，所述方法包括：(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自样品中微卫星基因座的群体；(b)对于所述多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(c)当所述给定的微卫星基因座的位点评分超过所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自所述多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目；(d)当所述微卫星不稳定性评分超过所述样品中所述微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的MSI状态分类为不稳定，以鉴定不稳定的样品；和(e)将所述样品的所述微卫星不稳定性状态与用一种或更多种疗法加索引的一种或更多种比较用结果进行比较，以鉴定用于治疗所述受试者的疾病的一种或更多种定制疗法。6.一种治疗受试者的疾病的方法，所述方法包括：(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自样品中微卫星基因座的群体；(b)针对所述多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(c)当所述给定的微卫星基因座的位点评分超过所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自所述多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目；(d)当所述微卫星不稳定性评分超过所述样品中所述微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的MSI状态分类为不稳定，以鉴定不稳定的样品；(e)将所述样品的所述微卫星不稳定性状态与用一种或更多种疗法加索引的一种或更多种比较用结果进行比较，以鉴定用于治疗所述受试者的疾病的一种或更多种定制疗法；和(f)当所述样品的所述微卫星不稳定性状态和所述比较用结果之间存在基本匹配时，
向所述受试者施用至少一种经鉴定的定制疗法，从而治疗所述受试者的疾病。7.一种治疗受试者的疾病的方法，所述方法包括向所述受试者施用一种或更多种定制疗法，从而治疗所述受试者的疾病，其中所述定制疗法已经通过以下被鉴定：(a)根据序列信息定量多于一个微卫星基因座的每一个处存在的不同重复序列长度的数目，以产生所述多于一个微卫星基因座的每一个的位点评分，其中所述序列信息来自样品中微卫星基因座的群体；(b)对于所述多于一个微卫星基因座的每一个，将给定的微卫星基因座的位点评分与所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值进行比较；(c)当所述给定的微卫星基因座的位点评分超过所述给定的微卫星基因座的位点特异性训练阈值时，将所述给定的微卫星基因座识别为不稳定，以产生微卫星不稳定性评分，所述微卫星不稳定性评分包括来自所述多于一个微卫星基因座的不稳定的微卫星基因座的数目；(d)当所述微卫星不稳定性评分超过所述样品中所述微卫星基因座的群体的群体训练阈值时，将所述样品的MSI状态分类为不稳定，以鉴定不稳定的样品；(e)将所述样品的所述微卫星不稳定性状态与用一种或更多种疗法加索引的一种或更多种比较用结果进行比较；和(f)当所述样品的所述微卫星不稳定性状态和所述比较用结果之间存在基本匹配时，鉴定用于治疗所述受试者的疾病的一种或更多种定制疗法。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多于一个微卫星基因座的位点评分包括似然性评分。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述似然性评分包括基于概率对数似然性的评分，所述基于概率对数似然性的评分将从所述样品中许多体细胞来源的cfDNA片段获得的生物信号与由所述样品中样品收集后伪象产生的噪声区分开。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括使用至少两个参数确定来自所述样品的所述序列信息中的个体微卫星基因座的基于概率对数似然性的评分，其中至少第一参数包括等位基因频率，并且至少第二参数包括至少一种错误模式。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述等位基因频率包括来自所述样品的所述序列信息中包含不同重复序列长度的核酸的频率。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一种错误模式包括随机错误模式和链特异性错误模式。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多于一个微卫星基因座的位点评分包括以下(a)和(b)之间的差异或比率：(a)度量所观察到的序列支持所述给定的微卫星基因座是稳定的零假设的评分，和(b)度量所观察到的序列支持所述给定的微卫星基因座是不稳定的备择假设的评分。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多于一个微卫星基因座的位点评分使用以下的一种或更多种产生：似然准则、对数似然准则、后验概率准则、赤池信息量准则(AIC)和贝叶斯信息准则。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多于一个微卫星基因座的位点评分包括基于赤池信息量准则(AIC)的位点评分，所述基于赤池信息量准则(AIC)的位点评
分测试所述多于一个微卫星基因座处体细胞得失位的存在。16.根据权利要求15所述的方法，其中给定的基于AIC的位点评分使用以下公式计算：AIC＝k
‑
对数似然性，其中k是模型中使用的参数的数目。17.根据权利要求10或16所述的方法，所述方法包括使用最大似然估计(MLE)来估计所述模型的参数。18.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括使用Nelder
‑
Mead算法确定所述MLE。19.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括使用以下公式计算所述模型的零假设评分：AIC0＝k
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log(Pr(obs|β，γ))，其中AIC0是零假设，k是所述模型中使用的参数的数目，Pr是概率，obs包括所观察到的覆盖所述给定的微卫星基因座的测序读段的重复序列长度，β是至少一个链特异性错误参数，并且γ是至少一个随机错误参数。20.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括使用以下公式计算所述模型的备择假设评分：AIC
min
＝minα(k
‑
log(Pr(obs|β，γ，α))，其中AIC
min
是备择假设，min
α
是将α的所有值最小化的效果，k是所述模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：夸登特健康公司，
类型：发明
国别省市：