与癌症相关的遗传或分子畸变的检测制造技术

本发明专利技术提供了用于测定来自有机体的生物样品中的遗传或分子畸变的系统、仪器和方法。对包括游离DNA片段的生物样品进行分析，从而鉴别例如由于肿瘤染色体缺失和/或扩增导致的染色体区域中存在的失衡。多个基因座被用于各个染色体区域的分析。接着，此类失衡可以用于诊断(筛查)癌症以及癌症患者的预后，或者检测患者恶化前的健康状态或监测患者恶化前的健康状态的变化。可以利用基因组失衡的严重性以及失衡区域的数量提供诊断，筛查，预后以及监测。非重叠染色体区段的系统性分析可以提供通用癌症筛查手段。此外，可以在不同的时间点下对患者进行检验从而跟踪一个或多个染色体区域以及众多染色体区域中的每一个区域的严重性以及展现染色体畸变的染色体区域的数量，从而能够进行癌症的筛查、预后诊断以及监测病变进程(例如在治疗后)。进程(例如在治疗后)。进程(例如在治疗后)。

【技术实现步骤摘要】
与癌症相关的遗传或分子畸变的检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2010年11月30日提交的题为“DETECTION OF GENETIC ABERRATIONS ASSOCIATED WITH CANCER”的美国临时申请No.61/418,391以及2011年8月31日提交的题为“DETECTION OF GENETIC OR MOLECULAR ABERRATIONS ASSOCIATED WITH CANCER”的美国临时申请No.61/529,877的优先权，并且为它们的非临时申请，就所有目的而言，这些申请的全部内容以引用方式并入本文。
[0003]本申请涉及2010年11月5日提交的题为“Size
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Based Genomic Analysis”的共同拥有的美国专利申请No.12/940,992(美国公开2011/0276277)(Lo et al.)(代理人案卷号80015
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794101/006610US)以及2010年11月5日提交的题为“Fetal Genomic Analysis From A Maternal Biological Sample”的美国专利申请No.12/940,993(美国公开2011/0105353)(Lo et al.)(代理人案卷号80015
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794103/006710US)，这些申请的公开内容以引用方式全部并入本文。

技术介绍

[0004]癌症是影响许多人的常见疾病。其通常直到严重症状出现时才会被发现。就常见类型的癌症而言，目前虽然已存在一些癌症筛查技术来判断患者患有癌症的可能性，但是此类癌症筛查技术的可靠性和准确性通常是比较低，或者其需要让患者接受较高剂量的辐射。就许多其他类型的癌症而言，目前尚未存在有效的筛查技术。
[0005]在肺癌以及头颈癌的患者的外周血DNA中，检测到特定基因座的杂合性缺失(LOH)(Chen XQ,et al.Nat Med 1996；2:1033
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5；Nawroz H,et al.Nat Med 1996；2:1035
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7)。但是，可以检测到的LOH相对量较少事实阻碍了此类技术用于检测特定的基因座。即使在使用数字PCR，这些方法仍不能检测到相对量较少的LOH。此外，此类技术仍局限于研究在特定癌症类型中发生的已知的特定基因座。因此，不能或不能有效地将此类方法作为通用的手段去筛查各种癌症。
[0006]除了筛查癌症的存在与否存在局限性以外，目前的技术更不能有效地为癌症患者提供预后诊断以及治疗效果的监测(例如在手术、化疗或免疫治疗或靶向治疗之后的恢复)。因为此类技术通常是价格昂贵(例如成像技术)、准确度低、效率低、敏感度低，并且如果应用成像技术，可能使患者受到辐射的影响。
[0007]因此，理想的专利技术是能够有效地为癌症患者提供筛查、预后和监测的新技术。
[0008]专利技术概述
[0009]本专利技术提供了多个实施方案用于检测与癌症相关的遗传畸变的系统、仪器和方法。对包括游离DNA片段的生物样品进行分析，从而鉴别肿瘤中例如由于染色体片段缺失和/或扩增而导致的染色体区域的失衡。利用具有多个基因座的染色体区域可以得到更高的效率和/或准确度。这种失衡则可以用于潜在癌症患者的诊断或筛查以及癌症患者的预后。可以利用失衡的严重性以及失衡的数量提供癌症的诊断，筛查，预后以及监测。此外，可以在不同的时间点下对患者进行检验以便跟踪一个或多个或众多染色体区域的每一个染
色体区域中的失衡程度以及失衡数量，从而能够进行癌症的筛查和预后、以及监测(例如在治疗后)。
[0010]根据其中一个实施方案，提供了针对与癌症相关的染色体的缺失或扩增来分析有机体的生物样品的方法。生物样品包括源自正常细胞以及潜在的癌症相关细胞的核酸分子。样品中，至少有一些核酸分子是游离的。在第一染色体区域，针对有机体的正常细胞测定第一和第二单倍型。第一染色体区域包括第一多个杂合基因座。在样品中多个核酸分子的每一个分子在所鉴别的有机体的参照基因组中都具有可识别位置信息和各自的等位基因信息。位置以及所测定的等位基因用于测定源自第一单倍型的第一组核酸分子以及源自第二单倍型的第二组核酸分子。利用计算机系统计算出第一组核酸对应的第一值以及第二组核酸对应的第二值。每个值都定义了各组核酸分子的性质(例如各个组中的分子平均尺寸或数量)。将第一值与第二值比较以便测定第一染色体区域在与癌症相关的任何细胞中是否表现缺失或扩增的分类。
[0011]根据其中另一个实施方案，提供了分析有机体的生物样品的方法。生物样品包括源自正常细胞以及潜在的癌症相关细胞的核酸分子。样品中，至少一些核酸分子是游离的。有机体的多个非重叠染色体区域被鉴别出来。每个染色体区域包括多个基因座。样品中多个核酸分子的每一个分子都在所鉴别的有机体的参照基因组中具有对应的位置信息。对于每个染色体区域而言，基于所鉴别的位置，各组核酸分子所对应的染色体区域都被识别出来。各组核酸分子包括落在染色体区域的多个基因座的每一个基因座上的至少一个核酸分子。利用计算机系统计算各组中的各值，其中各值定义了各组的核酸分子的性质。将各值与参照值相比，从而测定染色体区域是否存在缺失或扩增。接着定量测定被分类为存染色体组缺失或扩增的染色体区域。
[0012]根据其中另一个实施方案，提供了使用生物样品测定有机体中染色体畸变进程的方法，其中所述的生物样品包括源自正常细胞以及潜在的癌症相关细胞的核酸分子。在生物样品中，至少一些核酸分子是游离的。针对有机体的参照基因组鉴别一个或多个非重叠的染色体区域。每一个染色体区域都包括多个基因座。分析在不同时间点由有机体取得的样品，以测定病变进程。就样品而言，样品中多个核酸分子的每一个分子都在所鉴别的有机体的参照基因组中具有位置。就各个染色体区域而言，基于所鉴别的位置，各组核酸分子所对应的染色体区域都被鉴别出来。各组核酸分子包括位于染色体区域的多个基因座的每一个基因座上的至少一个核酸分子。计算机系统计算各组核酸分子的各个值。各个值定义了各组核酸分子的性质。将各值与参照值相比，从而测定在第一染色体区域中是否存在缺失或扩增。接着，在多个时间点下利用各染色体区域中的可能缺失或扩增来测定有机体中染色体畸变的进程。
[0013]本专利技术的其他实施方案是针对与本文所述的方法相关的系统、便携式设备以及计算机可读介质。
[0014]参见以下的专利技术详述以及附图可以更好地理解本专利技术的特性和优势。
附图说明
[0015]图1阐述了癌细胞中存在缺失畸变的染色体区域。
[0016]图2阐述了癌细胞中存在扩增畸变的染色体区域。
[0017]图3表格300显示了不同类型的癌症、相关的区域及其相应的畸变。
[0018]图4阐述了根据本专利技术的实施方案，在血浆中度量在癌细胞内未表现出畸变的染色体区域对应的剂量。
[0019]图5阐述了根据本专利技术的实施方案，在血浆中度量在癌细胞内存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计算机可读介质，其存储指令，所述指令被计算机系统执行时使所述计算机系统实施通过受试者的生物样品来确定受试者的癌症水平的方法，所述生物样品包含多个核酸分子，所述方法包括：鉴别有机体的参照基因组中多个非重叠的染色体区域，每一个染色体区域都包括多个基因座；对于来自所述受试者生物样品中的多个核酸分子的每一个核酸分子，鉴别所述核酸分子在所述参照基因组中的位置；对于所述多个非重叠的染色体区域的每一个而言：基于所鉴别的位置鉴别出作为来自所述染色体区域的各组核酸分子，所述各组包括位于所述多个基因座的每一个基因座的至少一个核酸分子；计算所述各组核酸分子的各值，所述各值定义了所述各组核酸分子的性质；以及将所述各值与第一阈值参照值和第二阈值参照值相比较以分类所述染色体区域；其中所述第一阈值参照值偏离正常值第一量；其中所述第二阈值参照值偏离所述正常值第二量，所述第二量大于所述第一量；其中所述第一阈值参照值和所述第二阈值参照值各自在相同的方向偏离所述正常值；以及其中如果所述各值超过所述第一阈值参照值，但没有超过所述第二阈值参照值，所述染色体区域被指定为第一分类；以及如果所述各值超过所述第一阈值参照值和所述第二阈值参照值，所述染色体区域被指定为第二分类；以及基于对于所述多个非重叠的染色体区域的每一个的分类确定所述受试者的癌症水平。2.如权利要求1所述的计算机可读介质，其中所述第一分类对应于癌症的第一分期，以及所述第二分类对应于癌症的第二分期，其中所述癌症的第二分期为高于癌症的第一分期的分期。3.如权利要求1所述的计算机可读介质，其中所述第一分类对应于第一肿瘤尺寸，以及第二分类对应于第二肿瘤尺寸，其中所述第二肿瘤尺寸大于所述第一肿瘤尺寸。4.如权利要求1所述的计算机可读介质，其中所述第一阈值参照值得自一个或多个健康有机体或者得自一个或多个没有缺失或扩增的区域。5.如权利要求1所述的计算机可读介质，其中所述多个非重叠的染色体区域的每一个的长度为500Kb
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2 Mb。6.计算机可读介质，其存储指令，所述指令被计算机系统执行时使所述计算机系统实施通过受试者的生物样品来鉴别有机体的一个或多个染色体畸变的方法，所述方法包括：(a)鉴别对应有机体的参照基因组的染色体区域，所述染色体区域包括多个基因座；(b)对于所述受试者的生物样品中的多个核酸分子的每一个，鉴别核酸分子在所述参照基因组中的位置；(c)基于所鉴别的位置鉴别出作为来自所述染色体区域的第一组核酸分子；(d)计算所述第一组核酸分子的第一值，所述第一值定义了所述第一组核酸分子的性质；(e)将所述第一值与第一阈值相比较，所述第一阈值偏离第一正常值第一量；(f)作为超过第一阈值的第一值的结果，鉴别出作为来自所述染色体区域内子区域的
第二组核酸分子，其中所述第二组核酸分子是所述第一组核酸分子的子集；(g)计算所述第二组核酸分子的第二值，相应值定义了所述第二组核酸分子的性质；(h)将第二值与第二阈值比较，所述第二阈值偏离第二正常量第二量，所述第二量比第一量具有更高的量级；(i)基于所述第二值与所述第二阈值的比较鉴别所述染色体区域的子区域是否表现出畸变。7.计算机可读介质，其存储指令，所述指令被计算机系统执行时使所述计算机系统实施分析有机体的生物样品的方法，所述的生物样品包括源自正常细胞以及潜在的癌症相关的细胞的核酸分子，其中至少一些所述的核酸分子在所述的生物样品中是游离的，所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢煜明，陈君赐，赵慧君，江培勇，
申请(专利权)人：香港中文大学，
类型：发明
国别省市：