胰腺病变评估中的无细胞DNA羟甲基化概况制造技术

本文公开了用于鉴定患者患有胰腺癌以及鉴定受试者罹处于患胰腺癌风险中的方法、具有已鉴定胰腺病变的患者的监测方法、用于患胰腺癌患者的治疗效果的评估方法，以及用于治疗特定患者胰腺癌的疗法的选择方法。本发明专利技术利用羟甲基化生物标志物，其与一种或多种临床参数以及任选地一种或多种其它类型的生物标志物和/或患者特异性风险因子组合，表现出与胰腺癌相关的羟甲基化水平。还提供了试剂盒和其它使用方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】胰腺病变评估中的无细胞DNA羟甲基化概况


[0001]本专利技术总体涉及表观遗传学分析，且更具体地涉及用于从单个生物样品获得多种类型信息的组合工作流方法。本专利技术可用于基因组学、医学、诊断学和表观遗传学研究领域。
[0002]专利技术背景
[0003]利用基因组学和蛋白质组学技术进行转化研究为胰腺癌的发病机制和局部肿瘤微环境的生物学提供了新的分子见解，但尚未产生影响疾病早期诊断的强有力的诊断生物标志物。8.5％的非常低的5年总生存率反映了这一点；参见“Cancer Stat Facts:Pancreas Cancer”(National Cancer Institute Surveillance,Epidemiology,and End Results Program,2017)，2017年10月16日检索自seer.cancer.gov/statfacts/html/pancreas.html。胰腺癌通常出现较晚且几乎没有症状，此时只有10％至20％的患者适宜接受手术切除。
[0004]胰腺由腺泡细胞、导管细胞、泡心细胞、内分泌胰岛和星状细胞组成。大多数胰腺癌为腺癌，其中胰腺导管腺癌(PDAC)及其变体占所有胰腺恶性肿瘤的90％以上(Tempero et al.(2017)Journal of the Comprehensive Cancer Network 15(8):1028
‑
1060)，其次最常见的病状为神经内分泌肿瘤，再次是胶样癌、实性假乳头状瘤、腺泡细胞癌和胰母细胞瘤(Kleef et al.(2016),Nature Reviews Disease Primers:Pancreatic Cancer 2:1
‑
22)。吸食烟草使胰腺癌的风险增加2至3倍，还证明了剂量
‑
风险关系，同时导致了约15％至30％的病例(同上)，其中确诊的吸烟者比非吸烟者年轻8至15岁(Anderson et al.(2012)Am.J.Gastroenterol 107(11):1730
‑
39；Maisonneuve et al.(2010)Dig Dis28(405):645
‑
56)。大约10％的病例有胰腺炎家族病史，并且BRCA2、BRCA1、CDKN2A、ATM、STK11、PRSS1、MLH1和PALB2等基因的种系突变也与具有可变外显率的胰腺癌相关(Kleef，见上文)。
[0005]年龄是胰腺囊性病变(PCL)和胰腺癌的重要风险因素。Zerboni等(2016)Abstracts/Pancreatology 16:S104(Abstract ID:1665)对10项研究进行了荟萃分析，其表明PCL的总患病率为11％，而在研究平均年龄大于55岁的受试者的研究中比率更高，为16％。使用诸如使用造影剂的核磁共振成像(MRI)和胰胆管造影术(MRCP)的现代成像技术进行的研究报道了，在26％的受试者中，PCL的合并患病率明显更高。其它已知的风险因素包括但不限于，糖尿病、慢性胰腺炎和肥胖。
[0006]PDAC的管理给医生带来了整个临床范围的挑战，包括对高危个体进行早期检测、对具有症状或影像学发现的患者进行早期诊断、结果预后以及治疗反应性预测，这些共同引起了大量的研究工作，以识别和验证具有足够临床表现指标的生物标志物，从而改善决策算法。PDAC管理的当前指南主要局限于两个生物标志物推荐：糖类抗原19
‑
9(CA19
‑
9或唾液酸化Lewis抗原)和癌胚抗原(CEA)。依靠CA19
‑
9来指导手术决策、辅助治疗的使用或术后肿瘤复发的检测，还应认识到10％的人群不分泌抗原。参见Swords等(2016)Onco Targets Ther 9:7459
‑
67，以及美国专利号8,632,98。此外，CA 19
‑
09作为胰腺癌的生物标志物，其
敏感性和特异性有限，这表明其诊断潜力有限。在胰腺囊肿液中评估CEA水平，然后结合影像学和临床参数来区分粘液性囊肿和非粘液性囊肿，以降低风险(Fonseca et al.(2018)Pancreas 47(3):272
‑
79；Elta et al.(2018)Am.J.Gastroenterology 113:464
‑
79)。此外，尽管这两种肿瘤标志物如果升高，则在已知疾病的患者中是有用的，但是CA19
‑
9和CEA都不具有用于筛查患者以检测胰腺癌所需的敏感性和特异性。
[0007]通过>50％群体频率下的点突变或拷贝数变化，胰腺癌基因组的分子分析揭示了KRAS的激活突变及CDKN2A、TP53和SMAD4的失活(Blankin et al.(2012)Nature 491(7424):399
‑
405；Waddell et al.(2015)Nature518(7540):495
‑
501；Jones et al.(2008)Science 321(5897):1801
‑
06)；但是，存在许多突变异质性，使得该基因亚组在诊断患者时效率低下。使用基于突变的数据(Waddell(2015)，见上文)或基因表达签名(REF)对胰腺肿瘤进行分子亚分型还未见于临床应用。
[0008]本领域仍迫切需要对胰腺癌(特别是PDAC)的检测、诊断、预测、评估、治疗和监测方法的改进。理想的方法将是可靠且无创性的，最佳地能够分析肿瘤、微环境、胰腺和免疫细胞DNA，以鉴定与PDAC或其方面相关的遗传学和表观遗传学信息。
[0009]专利技术概述
[0010]肿瘤和正常细胞DNA被释放到血流中，并且可对从中提取的无细胞DNA(cfDNA)样品进行遗传学和表观遗传学签名的分析。作为示例，表观遗传学签名包括哺乳动物基因组中由TET(十
‑
十一易位(Ten
‑
Eleven Translocation))家族酶介导的DNA甲基化，即将胞嘧啶转化为5
‑
甲基胞嘧啶(5mC)，以及DNA羟甲基化，即将5mC氧化为5
‑
羟甲基胞嘧啶(5hmC)。此类签名可来自正常细胞，或来自肿瘤、肿瘤微环境、受影响器官或免疫系统，所有这些可能会响应于健康状况而发生变化，例如在胰腺癌的情况下。
[0011]本专利技术基于一组羟甲基化生物标志物的发现，该组羟甲基化生物标志物与一种或多种临床参数以及任选地一种或多种其它类型生物标志物和/或患者特异性风险因素结合，表现出与胰腺癌(尤其是PDAC或另一外分泌胰腺癌)以某种方式相关的羟甲基化水平。在一些实施方案中，本专利技术能够确定：
[0012](a)通过成像扫描观察到的胰腺病变(即已鉴定的胰腺病变)为癌性的风险；
[0013](b)已鉴定的非癌性胰腺病变将变为癌性的风险；
[0014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.用于评估患者中已鉴定的胰腺病变为癌性的风险的方法，所述方法包括：(a)从所述患者获得无细胞DNA样品；(b)富集所述样品中羟甲基化的DNA；(c)定量所述富集样品中定位到参考羟甲基化概况中多个选定基因座中的每一个的核酸，其中每个选定基因座均包含羟甲基化生物标志物；(d)在每个基因座处，将所述样品的羟甲基化水平与所述参考概况中的羟甲基化水平进行比较，以确定针对每个生物标志物的所述样品与所述参考概况之间羟甲基化水平的差异；以及(e)根据步骤(d)中的所述比较，结合与个体患胰腺癌的风险相关的至少一个另外的参数，计算表示所述胰腺病变为癌性的风险的指标值。2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个另外的参数选自病变大小；病变位置；存在或不存在胰腺炎症；黄疸；存在或不存在其它症状；患者年龄；体重；性别；种族；家族病史；基因突变；糖尿病；身体活动；饮食；促炎性细胞因子水平；以及所述患者的吸烟状况。3.如权利要求1所述的方法，其中所述参考羟甲基化概况表示尚没有胰腺病变的个体的多个羟甲基化概况的综合。4.如权利要求3所述的方法，其中所述患者具有胰腺癌的风险因素，并且所述参考羟甲基化概况表示具有所述风险因素的个体的多个羟甲基化概况的综合。5.如权利要求4所述的方法，其中所述风险因素为胰腺炎，并且所述参考羟甲基化概况表示已诊断为患有胰腺炎的个体的多个羟甲基化概况的综合。6.如权利要求4所述的方法，其中所述胰腺病变通过成像鉴定，并且所述参考羟甲基化概况表示已通过成像扫描鉴定为具有胰腺病变的个体的多个羟甲基化概况的综合。7.如权利要求1所述的方法，其中所述无细胞DNA样品从血液样品中提取。8.如权利要求1所述的方法，其中所述无细胞DNA样品从胰腺囊肿液中提取。9.如权利要求1所述的方法，其还包括生成指示在(e)中计算出的所述指标值的报告。10.如权利要求6所述的方法，其还包括将所述报告发送给医学从业人员。11.如权利要求1所述的方法，其中所述胰腺癌为外分泌胰腺癌。12.如权利要求11所述的方法，其中所述胰腺癌为胰腺导管腺癌(PDAC)。13.如权利要求9所述的方法，其中至少一种羟甲基化生物标志物表现出相对于所述参考羟甲基化概况的所述患者中羟甲基化水平提高。14.如权利要求9所述的方法，其中至少一种羟甲基化生物标志物表现出相对于所述参考羟甲基化概况的患者中羟甲基化水平降低。15.如权利要求1所述的方法，其中所述羟甲基化生物标志物包含与以下基因中的一个或多个相关的基因座：ADARB2
‑
AS1、ANKRD36B、ASAH2B、ATG4B、ATP8B1、BOLA1、C11orf88、C17orf97、C1orf170、C3orf36、C8orf74、CAMSAP2、CCDC54、CCDC59、CKAP2、CLK2P、CRTC1、CSRP2、CYB5D1、DNAJC27、DYNAP、FAM166A、FAM188B、FAM196A、FAM86JP、FAT4、FBXO5、FGF2、FUT2、GAS2L2、GAS6、GGACT、GLRX5、GPX1、GPX5、HBD、HLA
‑
A、HTR1F、IL36G、KANSL1、KCNH6、KCTD15、KLHL38、KLK2、KRT6B、LAMC1、LGALS14、LGALS8
‑
AS1、LIFR、LINC00266
‑
1、LINC00310、LOC100130452、LOC100130557、LOC100130894、LOC100288778、LOC100505633、LOC100505648、LOC100505738、LOC100652909、LOC389033、LOC90784、LRRC37A2、MED11、
MRPL23
‑
AS1、NAT8L、NEUROD1、NEUROG2、NME5、NOMO3、NPRL2、NXN、ODF3L1、ODF3L2、OSCP1、PARD6G、PGAM1、PLA2G2E、PLSCR4、PPAP2A、PPP1R15A、PPP1R3E、RASL10B、REXO1L1、RIMBP3、RNF126P1、RNU6
‑
76、RPP25、RPS27、SH3PXD2B、SHISA4、SLC25A38、SLC4A1、SLCO5A1、SPDEF、SRSF6、STRA6、SYNM、TBCB、TDRD6、TEX26、TMEM253、TNFSF13B、TTC14、TUBA4A、UBB、VAMP8、VGLL2、WASH2P、WNT9B、XBP1和ZNF789。16.如权利要求1所述的方法，其中所述羟甲基化生物标志物包含与以下基因中的一个或多个相关的基因座：GATA4、GATA6、PROX1、ONECUT2、YAP1、TEAD1、ONECUT2/ONECUT1
‑
TCGA、IGF1和IGF2。17.如权利要求2所述的方法，其中所述基因突变包括选自BRCA2、BRCA1、CDKN2A、ATM、STK11、PRSS1、MLH1、PALB2、KRAS、CDKN2A、TP53、SMAD4及其组合的基因中的突变。18.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)包括将衔接子连接到所述DNA上，用允许选择性捕获带标签的cfDNA的亲和标签官能化所述DNA中的5hmC残基，以及从所述样品中去除所述带标签的cfDNA。19.如权利要求18所述的方法，其中所述亲和标签由生物素部分组成，并且官能化所述5hmC残基包括生物素化。20.如权利要求19所述的方法，其中通过将化学选择性基团共价连接至5hmC残基，然后使所述化学选择性基团与官能化生物素部分发生反应，而进行所述生物素化。21.如权利要求20所述的方法，其中所述化学选择性基团为UDP葡萄糖
‑6‑
叠氮化物，并且所述官能化生物素部分为炔官能化生物素，使得所述化学选择性基团在点击化学反应中与所述官能化生物素发生反应。22.如权利要求19所述的方法，其中所述带亲和标签的cfDNA被表面用生物素结合蛋白官能化的固体支持物捕获，以提供与所述固体支持物结合的cfDNA。23.如权利要求22所述的方法，其中步骤(b)还包括：在不从所述支持物释放所述捕获的cfDNA的情况下扩增所述cfDNA，以得到多个扩增子；对所述扩增子进行测序；以及从序列读取中定量定位到参考基因座的核酸。24.如权利要求23所述的方法，其中扩增包括PCR。25.如权利要求18所述的方法，其中所述衔接子还包括至少一个唯一特征标识符(UFI)序列。26.如权利要求25所述的方法，其中所述至少一个UFI序列包括源标识符UFI序列。27.如权利要求25所述的方法，其中所述至少一个UFI序列为能够进行分子计数的分子UFI。28.如权利要求25所述的方法，其中所述至少一个UFI序列为能够进行分子计数的分子UFI。29.用于检测患者中已鉴定的胰腺病变的方法，所述方法包括：(a)从所述患者获得初始无细胞DNA样品；(b)富集所述初始样品中羟甲基化的DNA；(c)定量所述富集初始样品中定位到参考羟甲基化概况中多个选定基因座中的每一个的核酸，其中每个选定基因座均包含羟甲基化生物标志物；(d)在每个基因座处，将所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平与所述参
考概况中的羟甲基化水平进行比较，以确定针对每种生物标志物的所述样品与所述参考概况之间羟甲基化水平的差异；(e)生成所述患者的初始羟甲基化概况，其包含每个基因座处所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平；(f)稍后用从所述患者获得的后续无细胞DNA样品重复步骤(a)至(c)；(g)生成所述患者的后续羟甲基化概况，其包含每个基因座处所述后续样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平；以及(h)在每个基因座处，将所述后续样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平与所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平进行比较，以确定所述胰腺病变的变化。30.如权利要求29所述的方法，其中在整个延长监测期内，以选定的时间间隔重复步骤(f)至(h)。31.如权利要求29所述的方法，其中所述胰腺病变的变化包括大小增加。32.如权利要求29所述的方法，其中所述胰腺病变的变化包括大小减小。33.如权利要求29所述的方法，其中所述参考羟甲基化概况表示已在成像扫描中鉴定为具有胰腺病变的个体的多个羟甲基化概况的综合。34.如权利要求29所述的方法，其中所述患者具有胰腺癌的风险因素，并且所述参考羟甲基化概况表示具有所述风险因素的个体的多个羟甲基化概况的综合。35.如权利要求34所述的方法，其中所述风险因素为胰腺炎，并且所述参考羟甲基化概况表示已诊断为患有胰腺炎的个体的多个羟甲基化概况的综合。36.如权利要求29所述的方法，其中所述无细胞DNA样品从血液样品中提取。37.如权利要求29所述的方法，其中所述无细胞DNA样品从胰腺囊肿液中提取。38.如权利要求29所述的方法，其中所述羟甲基化生物标志物包含与以下基因中的一个或多个相关的基因座：ADARB2
‑
AS1、ANKRD36B、ASAH2B、ATG4B、ATP8B1、BOLA1、C11orf88、C17orf97、C1orf170、C3orf36、C8orf74、CAMSAP2、CCDC54、CCDC59、CKAP2、CLK2P、CRTC1、CSRP2、CYB5D1、DNAJC27、DYNAP、FAM166A、FAM188B、FAM196A、FAM86JP、FAT4、FBXO5、FGF2、FUT2、GAS2L2、GAS6、GGACT、GLRX5、GPX1、GPX5、HBD、HLA
‑
A、HTR1F、IL36G、KANSL1、KCNH6、KCTD15、KLHL38、KLK2、KRT6B、LAMC1、LGALS14、LGALS8
‑
AS1、LIFR、LINC00266
‑
1、LINC00310、LOC100130452、LOC100130557、LOC100130894、LOC100288778、LOC100505633、LOC100505648、LOC100505738、LOC100652909、LOC389033、LOC90784、LRRC37A2、MED11、MRPL23
‑
AS1、NAT8L、NEUROD1、NEUROG2、NME5、NOMO3、NPRL2、NXN、ODF3L1、ODF3L2、OSCP1、PARD6G、PGAM1、PLA2G2E、PLSCR4、PPAP2A、PPP1R15A、PPP1R3E、RASL10B、REXO1L1、RIMBP3、RNF126P1、RNU6
‑
76、RPP25、RPS27、SH3PXD2B、SHISA4、SLC25A38、SLC4A1、SLCO5A1、SPDEF、SRSF6、STRA6、SYNM、TBCB、TDRD6、TEX26、TMEM253、TNFSF13B、TTC14、TUBA4A、UBB、VAMP8、VGLL2、WASH2P、WNT9B、XBP1和ZNF789。39.如权利要求38所述的方法，其中所述羟甲基化生物标志物还包含与以下基因中的一个或多个相关的基因座：GATA4、GATA6、PROX1、ONECUT2、YAP1、TEAD1、ONECUT2/ONECUT1
‑
TCGA、IGF1和IGF2。40.如权利要求29所述的方法，其中步骤(b)包括将衔接子连接到所述DNA上，用允许选择性捕获带标签的cfDNA的亲和标签官能化所述DNA中的5hmC残基，以及从所述样品中去除
所述带标签的cfDNA。41.如权利要求40所述的方法，其中所述亲和标签由生物素组成，并且官能化所述5hmC残基包括生物素化。42.如权利要求41所述的方法，其中通过将化学选择性基团共价连接至5hmC残基，然后使所述化学选择性基团与官能化生物素部分发生反应，而进行所述生物素化。43.如权利要求42所述的方法，其中所述化学选择性基团为UDP葡萄糖
‑6‑
叠氮化物，并且所述官能化生物素部分为炔官能化生物素，使得所述化学选择性基团在点击化学反应中与所述官能化生物素发生反应。44.如权利要求40所述的方法，其中所述带亲和标签的cfDNA被表面用生物素结合蛋白官能化的固体支持物捕获，以提供与所述固体支持物结合的cfDNA。45.如权利要求44所述的方法，其中步骤(b)还包括：在不从所述支持物释放所述捕获的cfDNA的情况下扩增所述cfDNA，以得到多个扩增子；对所述扩增子进行测序；以及从序列读取中定量定位到参考基因座的核酸。46.如权利要求45所述的方法，其中扩增包括PCR。47.如权利要求40所述的方法，其中所述衔接子还包括至少一个唯一特征标识符(UFI)序列。48.如权利要求47所述的方法，其中所述至少一个UFI序列包括源标识符UFI序列。49.如权利要求47所述的方法，其中所述至少一个UFI序列为能够进行分子计数的分子UFI。50.如权利要求47所述的方法，其中所述至少一个UFI序列为能够进行分子计数的分子UFI。51.用于管理在成像扫描中鉴定为具有胰腺病变的患者的方法，所述方法包括：(a)从所述患者获得初始无细胞DNA样品；(b)富集所述样品中羟甲基化的DNA；(c)定量所述富集初始样品中定位到参考羟甲基化概况中多个选定基因座中的每一个的核酸，其中每个选定基因座均包含羟甲基化生物标志物；(d)在每个基因座处，将所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平与所述参考概况中的羟甲基化水平进行比较，以确定针对每种生物标志物所述样品和所述参考概况之间羟甲基化水平的差异；(e)生成所述患者的初始羟甲基化概况，其包含每个基因座处所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平；(f)稍后用从所述患者获得的后续无细胞DNA样品重复步骤(a)至(c)；(g)生成所述患者的后续羟甲基化概况，其包含每个基因座处所述后续样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平；(h)在每个基因座处，将所述后续样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平与所述初始样品中所述富集无细胞DNA的羟甲基化水平进行比较，以确定所述胰腺病变的变化；以及(i)基于步骤(e)中的所述比较，确定是否治疗所述患者。52.如权利要求51所述的方法，其中步骤(i)包括确定治疗是必要的。53.如权利要求52所述的方法，其中基于所述患者在一个或多个所述选定基因座处的
羟甲基化概况的变化来选择治疗。54.如权利要求53所述的方法，其中治疗所述患者包括放射疗法、化学疗法、手术切除病变或其组合。55.如权利要求51所述的方法，其包括在整个延长监测期内，以选定的时间间隔重复步骤(a)至(h)。56.如权利要求51所述的方法，其中所述无细胞DNA样品从血液样品中提取。57.如权利要求51所述的方法，其中所述无细胞DNA...

【专利技术属性】
技术研发人员：S莱维，PA阿伦斯多夫，CJ顾，F克林，
申请(专利权)人：蓝星基因组股份有限公司，
类型：发明
国别省市：