用于分析核酸分子的方法和系统技术方案

描述了从活检中检测癌症的方法和材料。在一些情况下，可以对细胞游离核酸进行测序，并且可以利用测序结果来检测来源于赘生物的序列。同相发生的体细胞变异的检测可以指示诊断扫描中癌症的存在，并且可以进行临床干预。并且可以进行临床干预。并且可以进行临床干预。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析核酸分子的方法和系统
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2019年11月6日提交的美国临时专利申请第62/931,688号的权益，该申请通过引用整体并入本文。
[0003]序列表
[0004]本申请包含序列表，所述序列表已以ASCII格式以电子方式提交并通过引用整体并入本文。所述ASCII副本创建于2020年11月3日，命名为58626
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702_601_SL.txt，大小为307,199字节。
[0005]政府权利
[0006]本专利技术是在美国国立卫生研究院授予的CA233975、CA241076和CA188298下由政府支持完成的。美国政府对本专利技术享有一定的权利。

技术介绍

[0007]可以基于细胞游离核酸(例如，细胞游离脱氧核糖核酸(cfDNA)和细胞游离核糖核酸(cfRNA))的分析来检测体细胞改变(例如，突变的核酸)的无创血液测试由于获得生物标本(例如生物体液)相对容易性而成为癌症筛查应用的有吸引力的候选者。循环肿瘤核酸(例如，ctDNA或ctRNA；即来源于癌性细胞的核酸)可以是许多癌症亚型中的敏感和特异的生物标志物。然而，目前从ctDNA检测微小残留疾病(MRD)的方法可能受到一个或多个因素的限制，例如低输入DNA量和高背景错误率。
[0008]最近的方法通过使用错误抑制测序(error
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suppressed sequencing)来跟踪多个体细胞突变来提高ctDNA MRD性能，导致低至来自有限的cfDNA输入的100,000中有4份(4/100,000)的检测限。在治疗期间或之后检测残留疾病是一种强大的工具，即使在放射学缓解期间，可检测到的MRD也代表了不良的预后体征。然而，目前的检测限可能不足以普遍检测注定疾病复发或进展的患者的残留疾病。这种“检测缺失”在弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)中得到了体现，其中两个周期的治愈性治疗后的ctDNA检测是一个强有力的预后标志物。尽管如此，几乎三分之一的经历疾病进展的患者没有在该界标处可检测到的ctDNA，这代表了“假阴性”测试。在结肠癌和乳腺癌中观察到类似的假阴性率。

技术实现思路

[0009]本公开内容提供用于分析来自受试者的细胞游离核酸(例如，cfDNA、cfRNA)的方法和系统。本公开内容的方法和系统可以利用来源于受试者的测序结果来检测来源于癌症的核酸(例如，ctDNA、ctRNA)以用于例如疾病诊断、疾病监测或确定用于受试者的治疗。本公开内容的方法和系统可以表现出检测来源于癌症的核酸的增强的灵敏度、特异性和/或可靠性。
[0010]在一个方面，本公开内容提供了一种方法，包括：(a)通过计算机系统获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)通过计算机系统处理测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个
细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异(phased variant)，其中一个或多个细胞游离核酸分子中的至少约10％包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异的第一定相变异和多个定相变异的第二定相变异；和(c)通过计算机系统分析鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。
[0011]在本文公开的任一方法的一些实施方案中，至少约10％的所述细胞游离核酸分子包含至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或约100％的所述一个或多个细胞游离核酸分子。
[0012]在一个方面，本公开内容提供了一种方法，包括：(a)通过计算机系统获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)通过计算机系统处理测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异，所述多个定相变异被至少一个核苷酸隔开；和(c)通过计算机系统分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。
[0013]在一个方面，本公开内容提供了一种方法，包括：(a)获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)处理测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其检测限小于来自测序数据的约1/50,000个观察结果；和(c)分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。
[0014]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，鉴别步骤的检测限小于来自测序数据的约1/100,000、小于约1/500,000、小于约1/1,000,000、小于约1/1,500,000或小于约1/2,000,000个观察结果。
[0015]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异。在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，多个定相变异的第一定相变异和多个定相变异的第二定相变异被至少一个核苷酸隔开。
[0016]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，过程(a)至(c)通过计算机系统执行。
[0017]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，基于核酸扩增生成测序数据。在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，基于聚合酶链式反应生成测序数据。在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，基于扩增子测序生成测序数据。
[0018]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，基于下一代测序(NGS)生成测序数据。备选地，在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，基于非基于杂交的NGS生成测序数据。
[0019]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，在不使用多个细胞游离核酸分子的至少一部分的分子条形码的情况下生成测序数据。在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，在不使用多个细胞游离核酸分子的至少一部分的样品条形码的情况下获得测序数据。
[0020]在本文公开的任何一种方法的一些实施方案中，在没有(i)背景错误或(ii)测序错误的计算机模拟去除或抑制的情况下获得测序数据。
[0021]在一个方面，本公开内容提供了一种治疗受试者的病况的方法，该方法包括：(a)
鉴别用于治疗病况的受试者，其中已基于一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子中的鉴别确定受试者患有所述病况，其中所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异，并且其中多个定相变异的存在指示受试者的病况；和(b)基于(a)中的鉴别使受试者接受治疗。
[0022]在一个方面，本公开内容提供了一种监测受试者的病况的进展的方法，该方法包括：(a)基于第一组的一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的第一多个细胞游离核酸分子中的鉴别确定受试者的病况的第一状态；(b)基于第二组的一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：(a)通过计算机系统获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)通过计算机系统处理测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的至少约10％包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异的第一定相变异和多个定相变异的第二定相变异；和(c)通过计算机系统分析鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。2.权利要求1的方法，其中至少约10％的所述细胞游离核酸分子包含至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或约100％的所述一个或多个细胞游离核酸分子。3.一种方法，其包括：(a)通过计算机系统获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)通过计算机系统处理测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异，所述多个定相变异被至少一个核苷酸隔开；和(c)通过计算机系统分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。4.一种方法，其包括：(a)获得来源于获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的测序数据；(b)处理所述测序数据以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其检测限小于来自测序数据的约1/50,000个观察结果；和(c)分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。5.权利要求4的方法，其中鉴别步骤的检测限小于来自测序数据的约1/100,000、小于约1/500,000、小于约1/1,000,000、小于约1/1,500,000或小于约1/2,000,000个观察结果。6.权利要求4
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5中任一项的方法，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含多个定相变异。7.权利要求6的方法，其中多个定相变异的第一定相变异和多个定相变异的第二定相变异被至少一个核苷酸隔开。8.权利要求4
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7中任一项的方法，其中(a)至(c)通过计算机系统执行。9.前述权利要求中任一项的方法，其中基于核酸扩增生成测序数据。10.前述权利要求中任一项的方法，其中基于聚合酶链式反应生成测序数据。11.前述权利要求中任一项的方法，其中基于扩增子测序生成测序数据。12.前述权利要求中任一项的方法，其中基于下一代测序(NGS)生成测序数据。13.前述权利要求中任一项的方法，其中基于非基于杂交的NGS生成测序数据。14.前述权利要求中任一项的方法，其中在不使用多个细胞游离核酸分子的至少一部分的分子条形码的情况下生成测序数据。15.前述权利要求中任一项的方法，其中在不使用多个细胞游离核酸分子的至少一部
分的样品条形码的情况下获得测序数据。16.前述权利要求中任一项的方法，其中在没有(i)背景错误或(ii)测序错误的计算机模拟去除或抑制的情况下获得测序数据。17.一种治疗受试者的病况的方法，所述方法包括：(a)鉴别用于治疗病况的受试者，其中已基于一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子中的鉴别确定受试者患有所述病况，其中所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异，并且其中多个定相变异的存在指示受试者的病况；和(b)基于(a)中的鉴别使受试者接受治疗。18.一种监测受试者的病况进展的方法，所述方法包括：(a)基于第一组的一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的第一多个细胞游离核酸分子中的鉴别确定受试者的病况的第一状态；(b)基于第二组的一个或多个细胞游离核酸分子从获自或源自受试者的第二多个细胞游离核酸分子中的鉴别确定受试者的病况的第二状态，其中在从受试者获得第一多个细胞游离核酸分子之后，从受试者获得第二多个细胞游离核酸分子；和(c)基于病况的第一状态和病况的第二状态确定病况的进展，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个相对于参考基因组序列包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异。19.权利要求18的方法，其中病况的进展是病况的恶化。20.权利要求18的方法，其中病况的进展是病况的至少部分缓解。21.权利要求18
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20中任一项的方法，其中多个定相变异的存在指示受试者的病况的第一状态或第二状态。22.权利要求18
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21中任一项的方法，其中在从受试者获得第一多个细胞游离核酸分子后至少约1周、至少约2周、至少约3周、至少约4周、至少约2个月或至少约3个月，从受试者获得第二多个细胞游离核酸分子。23.权利要求18
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22中任一项的方法，其中(i)在从受试者获得第二多个细胞游离核酸分子之前和(ii)在从受试者获得第一多个细胞游离核酸分子之后，使受试者接受针对病况的治疗。24.权利要求18
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23中任一项的方法，其中病况的进展指示受试者的病况的微小残留疾病。25.权利要求18
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24中任一项的方法，其中病况的进展指示受试者的肿瘤负荷或癌症负荷。26.前述权利要求中任一项的方法，其中用一组核酸探针从多个细胞游离核酸分子中捕获所述一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一组核酸探针被配置为与包含一个或多个与病况相关的基因组区域的细胞游离核酸分子的至少一部分杂交。27.一种方法，其包括：(a)提供包含(1)一组核酸探针和(2)获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的混
合物，其中核酸探针组中的个体核酸探针被设计为与靶细胞游离核酸分子的至少一部分杂交，所述靶细胞游离核酸分子相对于参考基因组序列包含被至少一个核苷酸隔开的多个定相变异，和其中个体核酸探针包含可活化报告剂，可活化报告剂的活化选自：(i)个体核酸探针与多个定相变异的杂交和(ii)已与多个定相变异杂交的个体核酸探针的至少一部分的去杂交；(b)检测被活化的可活化报告剂，以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个包含多个定相变异；和(c)分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。28.一种方法，其包括：(a)提供包含(1)一组核酸探针和(2)获自或源自受试者的多个细胞游离核酸分子的混合物，其中核酸探针组中的个体核酸探针被设计为与靶细胞游离核酸分子的至少一部分杂交，所述靶细胞游离核酸分子相对于参考基因组序列包含多个定相变异，和其中个体核酸探针包含可活化报告剂，可活化报告剂的活化选自：(i)个体核酸探针与多个定相变异的杂交和(ii)已与多个定相变异杂交的个体核酸探针的至少一部分的去杂交；(b)检测被活化的可活化报告剂，以鉴别多个细胞游离核酸分子中的一个或多个细胞游离核酸分子，其中所述一个或多个细胞游离核酸分子中的每一个包含多个定相变异，其中鉴别步骤的检测限小于多个细胞游离核酸分子的约1/50,000个细胞游离核酸分子；和(c)分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子以确定受试者的病况。29.权利要求28的方法，其中鉴别步骤的检测限小于多个细胞游离核酸分子的约1/100,000、小于约1/500,000、小于约1/1,000,000、小于约1/1,500,000或小于约1/2,000,000个细胞游离核酸分子。30.权利要求28或29的方法，其中多个定相变异的第一定相变异和多个定相变异的第二定相变异被至少一个核苷酸隔开。31.权利要求27
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30中任一项的方法，其中在个体核酸探针与多个定相变异杂交后，所述可活化报告剂被活化。32.权利要求27
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30中任一项的方法，其中在已与多个定相变异杂交的个体核酸探针的至少一部分的去杂交后，所述可活化报告剂被活化。33.权利要求27
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32中任一项的方法，其还包括混合(1)所述核酸探针组和(2)所述多个细胞游离核酸分子。34.权利要求27
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33中任一项的方法，其中所述可活化报告剂是荧光团。35.前述权利要求中任一项的方法，其中分析所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子包括分析(i)所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子和(ii)多个细胞游离核酸分子中不包含多个定相变异的其他细胞游离核酸分子作为不同变量。36.前述权利要求中任一项的方法，其中对所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子的分析不基于多个细胞游离核酸分子中不包含多个定相变异的其他细胞游离核酸分子。
37.前述权利要求中任一项的方法，其中来自所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子的多个定相变异的数量指示受试者的病况。38.权利要求37的方法，其中(i)来自一个或多个细胞游离核酸分子的多个定相变异的数量和(ii)来自一个或多个细胞游离核酸分子的单核苷酸变异(SNV)的数量的比率指示受试者的病况。39.前述权利要求中任一项的方法，其中所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子中的多个定相变异的频率指示受试者的病况。40.权利要求39的方法，其中频率指示与病况相关的患病细胞。41.权利要求40的方法，其中病况是弥漫性大B细胞淋巴瘤，并且其中频率指示一个或多个细胞游离核酸分子是来源于生发中心B细胞(GCB)还是活化的B细胞(ABC)。42.前述权利要求中任一项的方法，其中所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子的基因组来源指示受试者的病况。43.前述权利要求中任一项的方法，其中第一定相变异和第二定相变异相隔至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个核苷酸。44.前述权利要求中任一项的方法，其中第一定相变异和第二定相变异相隔至多约180个、至多约170个、至多约160个、至多约150个或至多约140个核苷酸。45.前述权利要求中任一项的方法，其中包含多个定相变异的一个或多个细胞游离核酸分子中的至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％或至少约50％包含与相邻单核苷酸变异(SNV)相隔至少2个核苷酸的SNV。46.前述权利要求中任一项的方法，其中多个定相变异包括相同的细胞游离核酸分子内的至少3个、至少4个、至少5个、至少10个、至少15个、至少20个或至少25个定相变异。47.前述权利要求中任一项的方法，其中所鉴别的一个或多个细胞游离核酸分子包含至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少10个、至少50个、至少100个、至少500个或至少1,000个细胞游离核酸分子。48.前述权利要求中任一项的方法，其中参考基因组序列来源于参考群组。49.权利要求48的方法，其中参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：斯坦福大学托管董事会，
类型：发明
国别省市：