评估微卫星不稳定性的方法和系统技术方案

本文公开的发明专利技术通常涉及评估受试者中的微卫星不稳定性的方法。一方面，本公开提供一种评估受试者的微卫星不稳定性的计算机实现的方法，所述方法包括：从受试者的血液样品获得多个微卫星重复元件的量化量度；处理所述多个量化量度以获得所述多个量化量度的偏差的统计量度；并且当所述多个量化量度的偏差的统计量度满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的存在，或当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的不存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】评估微卫星不稳定性的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请号62/731,718的权益，该申请于2018年9月14日提交，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
微卫星不稳定性(MicrosatelliteInstability,MSI)通常可以指由于受试者DNA错配修复(MMR)受损而导致的遗传易感性突变。在患有MSI的受试者中，MMR功能异常的细胞可能会在DNA复制期间积聚错误，产生突变的微卫星片段或重复的DNA序列。MSI可能在许多类型的癌症，例如结肠癌、胃癌、子宫内膜癌、卵巢癌、肝胆道癌、泌尿道癌、脑癌和皮肤癌中发挥重要作用。例如，MSI是检测遗传性非息肉性结直肠癌(HNPCC)或Lynch综合症(一种具有结肠癌和其他类型癌症的高风险的常染色体显性遗传疾病)的良好标志物。另外，微卫星状态可以指示受试者进行癌症治疗的预后。例如，在结肠癌患者中的MSI研究表明，与低MSI(MSI-L)或微卫星稳定(MicrosatelliteStable,MSS)肿瘤的患者相比，MSI高的患者(MSI-H)的预后更好。
技术实现思路
本文提供用于通过分析受试者的血液样品来评估受试者(例如患有癌症的患者)的微卫星不稳定性(MSI)的方法、系统和介质。微卫星不稳定性(MSI)可以通过在与包含单核苷酸和二核苷酸的微卫星对应的多个遗传基因座中分析受试者样品的肿瘤DNA(例如，来自无细胞DNA)，和基于肿瘤DNA的分析测量来自受试者的血液样品的多个微卫星重复元件中的每一个的平均长度来评估和/或监测。例如，可以通过识别受试者中MSI的存在或不存在来评估受试者的MSI。可以基于例如相对于参考基因组或患者特定参考长度的微卫星重复元件的测量的平均插入或缺失(indel)长度、包含超过一定大小的插入或缺失(indel)的一组微卫星重复元件(例如两个重复单元的缺失)的分数、或每个微卫星基因座的测序数据中微卫星长度的平均数从一组选定的重复元件中产生MSI状态。受试者的MSI状态可以指示受试者的诊断、预后或治疗选择。在一些实施方式中，MSI状态可以在一段时间(例如，在两个或更多个不同的时间点)上变化(例如增加或减少)。在一些实施方式中，该持续时间可以对应于例如受试者的癌症的治疗过程或外科手术切除或肿瘤的其他疗法之后的监测时期(例如，以检测受试者中肿瘤的复发)。在一些实施方式中，MSI状态的产生可以包括针对对应于微卫星的多个遗传基因座中的每一个产生cfDNA测序读数的量化量度(quantitativemeasure)。多个遗传基因座可包含微卫星，例如人类参考基因组中的整组微卫星重复序列(或其子集)，为了最小化微卫星稳定(MSS)数据中的噪声而优化的一组微卫星重复序列(或其子集)，都是相同类别的一组微卫星重复序列(例如，重复单元的长度为1的所有重复序列，或其子集)，在一定大小(例如长度)范围内的一组微卫星重复单元，其中测序数据表明缺少混杂的种系插入或缺失(indel)的一组微卫星重复序列(或其子集)，为了最大化给定一组训练数据的算法性能而优化的一组微卫星重复单元(或其子集)或其组合的并集或交集。在一些情况下，cfDNA的量化量度(例如，测序读数)可以包括与多个遗传基因座中的每一个对准的测序读数的计数。或者，获得cfDNA的量化量度可以包括在多个微卫星重复元件的每一个上进行多个cfDNA分子的结合测量。在一些实施方式中，MSI状态的产生可以包括产生针对cfDNA(例如，测序读数)的量化量度的比较(例如，差异或比率)。通过评估对应于微卫星的不同组的基因座之间的测序读数计数的比较，本文提供的方法可以允许产生MSI状态，这对于通过无创实验室测试(例如，基于血液的测试)对受试者的诊断、预后或治疗选择是有用的。一方面，本公开提供一种评估受试者的微卫星不稳定性的计算机实现的方法，所述方法包括：从受试者的血液样品获得多个微卫星重复元件的量化量度；处理所述多个量化量度以获得所述多个量化量度的偏差的统计量度(statisticalmeasure)；和当所述多个量化量度的偏差的统计量度满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的存在，或当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的不存在。在一些实施方式中，多个微卫星重复元件的量化量度选自多个微卫星重复元件中的每一个(或其子集)的平均长度，长度落入预定大小范围内的多个微卫星重复元件(或其子集)的数量、频率或分数，以及多个微卫星重复元件(或其子元素)的平均插入或缺失(indel)长度。在一些实施方式中，受试者被诊断出患有癌症。在一些实施方式中，受试者对癌症无症状。在一些实施方式中，受试者具有一种或多种癌症危险因素(例如，年龄，性别，人种，种族，家族病史，吸烟或饮酒史，遗传变异的存在或其他临床健康特征)。在一些实施方式中，从多个无细胞DNA(cfDNA)分子测量多个量化量度。在一些实施方式中，从在多个cfDNA分子中的多个微卫星重复元件的每一个处的一组测序读数测量多个量化量度。在一些实施方式中，该方法还包括对多个cfDNA分子测序以产生该组测序读数。在一些实施方式中，测序包括全基因组测序(WGS)。在一些实施方式中，测序在不大于约50X，不大于约48X，不大于约46X，不大于约44X，不大于约42X，不大于约40X，不大于约38X，不大于约36X，不大于约34X，不大于约32X，不大于约30X，不大于约28X，不大于约24X，不大于约22X，不大于约20X，不大于约18X，不大于约16X，不大于约14X，或不大于约12X的深度下进行。在一些实施方式中，测序在不大于约10X的深度下进行。在一些实施方式中，测序在不大于约8X的深度下进行。在一些实施方式中，测序在不大于约6X的深度下进行。在一些实施方式中，测序在不大于约5X，不大于约4X，不大于约3X，不大于约2X或不大于约1X的深度下进行。在一些实施方式中，测量多个量化量度包括在多个微卫星重复元件(或其子集)的每一个处对多个cfDNA分子进行结合测量。在一些实施方式中，该方法还包括，基于检测的受试者的微卫星不稳定性的存在或不存在，识别对该受试者的治疗和/或向该受试者施用治疗有效量的治疗。在一些实施方式中，治疗选自化学疗法、放射疗法和免疫疗法。在一些实施方式中，治疗包括免疫疗法。在一些实施方式中，免疫疗法包含派姆单抗(pembrolizumab)。在一些实施方式中，该方法还包括针对多个微卫星重复元件的至少一个子集富集多个cfDNA分子。在一些实施方式中，富集包括扩增多个cfDNA分子。在一些实施方式中，扩增包括选择性扩增(例如，靶向PCR或靶向富集，然后进行通用或靶向PCR)。在一些实施方式中，扩增包括通用扩增(例如通用PCR)。在一些实施方式中，富集包括选择性分离多个cfDNA分子的至少一部分(例如，靶向富集)。在一些实施方式中，该至少一部分包含单核苷酸。在一些实施方式中，该至少一部分包含二核苷酸。在一些实施方式中，偏差的统计量度是平均z分数。在一些实施方式中，偏差的统计量度是相对于参考血液样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评估受试者的微卫星不稳定性的计算机实现的方法，所述方法包括：/n从受试者的血液样品获得多个微卫星重复元件的量化量度；/n处理所述多个量化量度以获得所述多个量化量度的偏差的统计量度；和/n当所述多个量化量度的偏差的统计量度满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的存在，或当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的不存在。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180914 US 62/731,7181.一种用于评估受试者的微卫星不稳定性的计算机实现的方法，所述方法包括：
从受试者的血液样品获得多个微卫星重复元件的量化量度；
处理所述多个量化量度以获得所述多个量化量度的偏差的统计量度；和
当所述多个量化量度的偏差的统计量度满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的存在，或当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的不存在。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件的量化量度选自所述多个微卫星重复元件中的每一个的平均长度，长度落入预定大小范围内的多个微卫星重复元件的数量或分数，以及所述多个微卫星重复元件中的每一个的平均插入或缺失(indel)长度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述受试者被诊断出患有癌症。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个量化量度从多个无细胞DNA(cfDNA)分子测量。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个量化量度从在所述多个cfDNA分子中的所述多个微卫星重复元件的每一个处的一组测序读数测量。


6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括对所述多个cfDNA分子测序以产生所述一组测序读数。


7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述测序包括全基因组测序(WGS)。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述测序在不大于约10X的深度下进行。


9.根据权利要求7所述的方法，其中所述测序在不大于约8X的深度下进行。


10.根据权利要求7所述的方法，其中所述测序在不大于约6X的深度下进行。


11.根据权利要求4所述的方法，其中测量所述多个量化量度包括在所述多个微卫星重复元件中的每一个处进行对所述多个cfDNA分子的结合测量。


12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括基于所检测的所述受试者的微卫星不稳定性的存在或不存在，识别对所述受试者的治疗或对所述受试者施用治疗有效量的治疗。


13.根据权利要求12所述的方法，其中所述治疗选自化学疗法、放射疗法和免疫疗法。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述治疗包括免疫疗法。


15.根据权利要求14所述的方法，其中所述免疫疗法包括派姆单抗。


16.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括针对所述多个微卫星重复元件的至少一个子集富集所述多个cfDNA分子。


17.根据权利要求16所述的方法，其中所述富集包括扩增所述多个cfDNA分子。


18.根据权利要求17所述的方法，其中所述扩增包括选择性扩增。


19.根据权利要求17所述的方法，其中所述扩增包括通用扩增。


20.根据权利要求16所述的方法，其中所述富集包括选择性分离所述多个cfDNA分子的至少一部分。


21.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一部分包含单核苷酸。


22.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一部分包含二核苷酸。


23.根据权利要求1所述的方法，其中所述偏差的统计量度是平均z分数。


24.根据权利要求1所述的方法，其中所述偏差的统计量度是相对于参考血液样品的平均z分数。


25.根据权利要求24所述的方法，其中所述参考血液样品从具有微卫星不稳定性的受试者获得。


26.根据权利要求24所述的方法，其中所述参考血液样品从不具有微卫星不稳定性的受试者获得。


27.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述预定标准是所述平均z分数的绝对值大于预定数量。


28.根据权利要求27所述的方法，其中所述预定数量是约3。


29.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括单核苷酸或二核苷酸。


30.根据权利要求29所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括单核苷酸和二核苷酸。


31.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括至少约一百万个不同的微卫星重复元件。


32.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括至少约500万个不同的微卫星重复元件。


33.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括至少约1000万个不同的微卫星重复元件。


34.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微卫星重复元件包括至少约2000万个不同的微卫星重复元件。


35.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约90％的灵敏度检测所述受试者的微卫星不稳定性的存在。


36.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约95％的灵敏度检测所述受试者的微卫星不稳定性的存在。


37.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约99％的灵敏度检测所述受试者的微卫星不稳定性的存在。


38.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约90％的特异性检测所述受试者的微卫星不稳定性的不存在。


39.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约95％的特异性检测所述受试者的微卫星不稳定性的不存在。


40.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约99％的特异性检测所述受试者的微卫星不稳定性的不存在。


41.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约90％的阳性预测值(PPV)检测所述受试者的微卫星不稳定性的存在。


42.根据权利要求1所述的方法，其中以至少约0.90的曲线下面积(AUC)检测所述受试者的微卫星不稳定性的存在或不存在。


43.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星稳定性(MSS)的存在。


44.一种系统，所述系统包括控制器，所述控制器包括或能够访问包括机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述机器可执行指令在由一个或多个计算机处理器执行时进行用于评估受试者的微卫星不稳定性的方法，所述方法包括：
从受试者的血液样品获得多个微卫星重复元件的量化量度；
处理所述多个量化量度以获得所述多个量化量度的偏差的统计量度；和
当所述多个量化量度的偏差的统计量度满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的存在，或当所述多个量化量度的偏差的统计量度不满足预定标准时，检测所述受试者的微卫星不稳定性(MSI)的不存在。


45.根据权利要求44所述的系统，其中所述多个微卫星重复元件的量化量度选自所述多个微卫星重复元件中的每一个的平均长度，长度落入预定大小范围内的多个微卫星重复元件的数量或分数，以及所述多个微卫星重复元件中的每一个的平均插入或缺失(indel)长度。


46.根据权利要求44所述的系统，其中所述受试者被诊断出患有癌症。


47.根据权利要求44所述的系统，其中所述多个量化量度从多个无细胞DNA(cfDNA)分子测量。


48.根据权利要求47所述的系统，其中所述多个量化量度从在所述多个cfDNA分子中的所述多个微卫星重复元件的每一个处的一组测序读数测量。


49.根据权利要求48所述的系统，其中所述方法还包括对所述多个cfDNA分子测序以产生所述一组测序读数。


50.根据权利要求48或49所述的系统，其中所述测序包括全基因组测序(WGS)。


51.根据权利要求50所述的系统，其中所述测序在不大于约10X的深度下进行。


52.根据权利要求50所述的系统，其中所述测序在不大于约8X的深度下进行。


53.根据权利要求50所述的系统，其中所述测序在不大于约6X的深度下进行。


54.根据权利要求47所述的系统，其中测量所述多个量化量度包括在所述多个微卫星重复元件中的每一个处进行对所述多个cfDNA分子的结合测量。


55.根据权利要求44所述的系统，其中所述方法还包括基于所检测的所述受试者的微卫星不稳定性，识别针对所述受试者的治疗或待施用到所述受试者的治疗有效量的治疗。


56.根据权利要求55所述的系统，其中所述治疗选自化学疗法、放射疗法和免疫疗法。


57.根据权利要求56所述的系统，其中所述治疗包括免疫疗法。


58.根据权利要求57所述的系统，其中所述免疫疗法包括派姆单抗。


59.根据权利要求47所述的系统，其中所述方法还包括针对所述多个微卫星重复元件的至少一个子集引导所述多个cfDNA分子的富集。


60.根据权利要求59所述的系统，其中所述富集包括扩增所述多个cfDNA分子。


61.根据权利要求60所述的系统，其中所述扩增包括选择性扩增。


62.根据权利要求60所述的系统，其中所述扩增包括通用扩增。


63.根据权利要求59所述的系统，其中所述富集包括选择性分离所述多个cfDNA分子的至少一部分。


64.根据权利要求59所述的系统，其中所述至少一部分包含单核苷酸。


65.根据权利要求59所述的系统，其中所述至少一部分包含二核苷酸。


66.根据权利要求44所述的系统，其中所述偏差的统计量度是平均z分数。


67.根据权利要求44所述的系统，其中所述偏差的统计量度是相对于参考血液样品的平均z分数。


68.根据权利要求67所述的系统，其中所述参考血液样品从具有微卫星不稳定性的受试者获得。

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·德·永·罗伯逊，妮可·哈辛达·兰伯特，哈鲁克·泰兹詹，拉姆·耶拉曼奇里，尼尔·皮泰曼，罗希斯·卡纳潘·斯里瓦斯，
申请(专利权)人：莱森特生物公司，
类型：发明
国别省市：美国;US