用微生物核酸鉴定转移性癌症的存在及起源组织制造技术

基于组织或血液中的非人微生物核酸检测转移性癌症并确定其起源组织的方法。转移性癌症并确定其起源组织的方法。转移性癌症并确定其起源组织的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用微生物核酸鉴定转移性癌症的存在及起源组织
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月21日和2020年10月26日提交的美国临时申请第63/081,075号和第63/105,624号的优先权益，上述申请通过引用方式并入本文。
[0003]政府赞助
[0004]本专利技术是在美国国立卫生研究院授予的政府资助号F30 CA243480下完成的。政府在本专利技术中具有某些权利。


[0005]本专利技术涉及用存在于组织和液体活检中的非人微生物核酸鉴定转移性癌症的存在和/或其起源组织。在本专利技术的至少一个实施例中，机器学习(ML)模型被训练为诊断模型，以在转移性癌症的类型之间和类型内进行区分。

技术介绍

[0006]越来越多的证据表明，细菌、病毒、真菌、古细菌和噬菌体微生物群在癌变中起着关键作用。事实上，据估计，多达20％的全球癌症负担是由微生物制剂直接引起的。许多研究人员认为，潜在的机制是通过微生物对免疫系统的影响，其能够增加或抑制炎症，以及操纵受试者的免疫细胞的能力以及其他机制。
[0007]基于使用定殖有一种或多种特定细菌的悉生小鼠模型的研究数据，似乎微生物群可以通过多种机制改变癌症易感性和进展，如调节炎症、诱导DNA损伤和产生参与肿瘤发生或肿瘤抑制的代谢物。除了癌变和癌症进展外，新出现的证据表明，微生物群可以预测对癌症治疗的应答或被操纵以改善癌症治疗，包括“传统”化疗(例如吉西他滨)和更“创新”的免疫疗法(例如PD
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1阻断)。<br/>[0008]虽然大部分文献集中于检查宿主肠道微生物组的组成或功能及其对癌症的影响，但文献中的最近实例已经探索了原发性肿瘤组织内或患有原发性肿瘤的患者血液内的癌症相关微生物群(PMID：32214244、32467386、29567829、31578522)。由于原发性肿瘤相关微生物群与肿瘤形成的潜在因果关系，以及与其多个转移性对应物相比，容易获得单个原发性肿瘤，因此，原发性肿瘤相关微生物群常常是研究的热点。
[0009]然而，大多数癌症死亡并非源于原发性肿瘤，而是源于转移，并且关于癌症相关微生物群和转移性癌症之间的关系仍然知之甚少。如果该领域中的这一空白能够得到解决，它可以导致新类型的癌症诊断，即通过早期检测转移性癌症的存在和/或起源组织来预防大量患者的发病率和死亡率。此外，转移性癌症的起源组织的准确鉴定对于确定应该给予患者何种临床治疗是至关重要的。作为一个人为的实例，在患者脑中发现的转移性肺癌将具有与起源于患者的脑中的脑癌(即原发性肿瘤)不同的临床治疗。因此，改善转移性癌症的起源组织诊断的方法也影响给定治疗的最佳类型或剂量以及患者的预后。
[0010]历史上，鉴定转移性癌症的起源组织的过程依赖于从转移组织活检获得人类分子信息：免疫组织化学(IHC)蛋白染色、人类DNA测序(例如，以鉴定已知与特定原发性肿瘤类
型相关的突变)、DNA(例如，表观基因组)的测序修饰或人类RNA测序(例如，以鉴定与特定原发性肿瘤类型相关的基因表达模式)。然而，这些方法用于定位转移性肿瘤起源组织的准确性是有限的。例如，Weiss等人(PMID：23287002)报告了使用IHC方法的准确率仅为69％，而在相同样本上使用92基因表达特征时仅为79％。这些结果表明，在鉴定&gt;20％的患者转移性癌症的起源组织时，失败率是惊人的，因为所有癌症死亡的绝大多数是由于转移。这些低准确率反映了有多少转移性肿瘤失去了其原发性肿瘤组织的原始细胞标志物，使其来源难以用人类信息自信且快速地识别，这可能刺激临床上对患者原发性肿瘤的侵入性、昂贵且紧急的搜寻。
[0011]就目前有关癌症相关微生物领域的科学现状而言，以下是已知的：(i)许多癌症相关微生物位于原发性肿瘤癌症细胞和邻近免疫细胞的细胞内(PMID：32467386)，(ii)几乎所有原发性肿瘤都含有癌症类型特异性微生物群(PMID：32214244)，以及(iii)在结肠癌的情况下，当胞内微生物从原发性肿瘤转移时，它们可以在癌细胞内移动(PMID：29170280)。
[0012]然而，未知但至关重要的是：(i)转移瘤的微生物群是否忠实地反映了其起源组织，或者转移瘤的新身体部位(与原发性肿瘤相比)是否破坏了微生物的组成或功能；(ii)是否所有癌症类型，特别是那些不包括结肠癌的癌症类型，在原发性肿瘤和其转移瘤之间共享胞内(或胞外)微生物，这将影响依赖于微生物信息的转移瘤泛癌诊断方法的可行性；(iii)是否可以在血液中检测到转移瘤的微生物群，如果可以，此类信息是否可以提供癌症起源组织的信息。
[0013]此前，WO2020093040A1专注于使用患者组织和血液中的非人微生物核酸开发用于原发性肿瘤的新癌症诊断法。此外，US20180291463A1、WO2018200813A1和WO2018031545A1描述了一种基于微阵列的技术，用于检测原发性肿瘤样本(不是转移瘤，也不是血液或其他体液)中预选的(“偏向的”)微生物群体。US20180223338描述了使用原发性肿瘤组织微生物组或唾液微生物组来鉴定和诊断头颈癌。US20180258495A1描述了使用原发性肿瘤组织微生物组或粪便微生物组来检测结肠癌、与结肠癌相关的某些种类的突变，以及收集和扩增相应微生物的试剂盒。

技术实现思路

[0014]根据至少一个实施例，本专利技术的公开内容提供了一种仅使用来自人组织活检或血液来源样本的非人来源的核酸来准确诊断或确定是否存在转移性癌症、其起源组织及其对某些疗法的应答的可能性的方法。
[0015]在实施例中，本专利技术提供了一种使用血液来源组织广泛创建与转移性癌症的存在和/或类型相关的微生物存在或丰度模式(“特征”)的方法。然后，这些特征可以用于诊断人类中转移性癌症的存在和/或起源组织。
[0016]在实施例中，本专利技术提供了一种使用转移性肿瘤组织广泛创建与转移性癌症的起源组织相关的微生物存在或丰度模式的方法。然后，这些特征可以用于诊断人类中转移性癌症的存在和/或起源组织。
[0017]在实施例中，本专利技术提供了一种用于确定受试者是否存在转移性癌症的方法，其包括：检测患有癌症的受试者的生物样本中的微生物存在；从微生物存在中去除污染的微生物特征，从而产生净化的微生物存在；将净化的微生物存在与来自一个或多个患有癌症
的受试者的一个或多个生物样本的微生物存在进行比较，从而产生微生物
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癌症比较数据集；以及从微生物癌症比较数据集中确定受试者是否存在转移性癌症。
[0018]在实施例中，本专利技术提供了一种如上文/下文所述的用于确定受试者是否存在转移性癌症的方法，其中从微生物癌症比较数据集中确定受试者是否存在转移性癌症包括鉴定转移性癌症的起源组织。
[0019]在实施例中，本专利技术提供了一种如上文/下文所述的用于确定受试者是否存在转移性癌症的方法，其中微生物存在进一步包括微生物丰度。微生物存在或丰度可以例如包括以下非哺乳类生命域：细菌、真菌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定受试者存在或缺乏转移性癌症的方法，其包括：(a)检测患有癌症的受试者的生物样本中的微生物存在；(b)从所述微生物存在中去除污染的微生物特征，从而产生净化的微生物存在；(c)将所述净化的微生物存在与来自一个或多个患有癌症的受试者的一个或多个生物样本的微生物存在进行比较，从而生成微生物
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癌症比较数据集；以及(d)从所述微生物癌症比较数据集中确定所述受试者存在或缺乏转移性癌症。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定进一步包括鉴定所述转移性癌症的起源组织。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)的所述一个或多个患有癌症的受试者包括原发性肿瘤、转移性肿瘤或其任意组合。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述微生物存在进一步包括微生物丰度。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述微生物存在或丰度包括以下非哺乳类生命域：细菌、真菌、病毒、古细菌、原生动物、噬菌体或其任意组合。6.根据权利要求4所述的方法，其中通过以下测量所述微生物存在或丰度：生态学鸟枪法测序、定量聚合酶链反应、免疫组织化学、原位杂交、流式细胞术、宿主全基因组测序、宿主转录组测序、癌症全基因组测序、癌症转录组测序或其任意组合。7.根据权利要求4所述的方法，其中通过扩增以下微生物来源的核酸区域来测量所述微生物存在或丰度：16S rRNA的V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9可变结构域，18S rRNA的内部转录间隔区(ITS)区域或其任意组合。8.根据权利要求4所述的方法，其中通过靶向微生物DNA、RNA或其任意组合的核酸测量来检测所述微生物存在或丰度，其中靶向微生物DNA、RNA或其任意组合的所述核酸测量与所述受试者的哺乳类DNA、RNA或其任意组合的测量同时发生。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移性癌症包括：急性髓系白血病、肾上腺皮质癌、膀胱尿路上皮癌、脑低级别胶质瘤、乳腺浸润性癌、宫颈鳞状细胞癌和宫颈内膜腺癌、胆管癌、结肠腺癌、淋巴样肿瘤弥漫性大B细胞淋巴瘤、食管癌、多形性胶质母细胞瘤、头颈部鳞状细胞癌、肾嫌色细胞癌、肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌、肝细胞癌、肺腺癌、肺鳞状细胞癌、间皮瘤、卵巢浆液性囊腺癌、胰腺癌、嗜铬细胞瘤和副神经节瘤、前列腺癌、直肠腺癌、肉瘤、皮肤恶性黑色素瘤、胃腺癌、睾丸生殖细胞肿瘤、甲状腺癌、胸腺瘤、子宫癌肉瘤、子宫内膜癌、葡萄膜黑色素瘤或其任意组合。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移性癌症包括癌症类型，其中所述癌症类型包括：肺癌、前列腺癌、黑色素瘤癌、乳腺癌、甲状腺癌或其任意组合。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述污染的微生物特征包括所述微生物存在的分类分配。12.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)提高了确定所述转移性癌症的起源组织的准确性。13.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)被省略。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述微生物
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癌症比较数据集进一步包括哺乳类特征，其中所述哺乳类特征包括：肿瘤组织的免疫组织化学蛋白标志物、肿瘤组织DNA、肿瘤组织RNA、肿瘤组织甲基化模式、无细胞肿瘤DNA、无细胞肿瘤RNA、外泌体来源肿瘤DNA、外泌体来源肿瘤RNA、循环肿瘤细胞来源DNA、循环肿瘤细胞来源RNA、无细胞肿瘤DNA的甲基化模
式、无细胞肿瘤RNA的甲基化模式、循环肿瘤细胞来源DNA的甲基化模式、循环肿瘤细胞来源RNA的甲基化模式、循环肿瘤细胞来源RNA的甲基化模式或其任意组合。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物样本包括组织样本、液体活检、全血活检或其任意组合。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述生物样本包含全血的一种或多种成分，包括：血浆、白细胞、红细胞、血小板或其任意组合。17.一种基于微生物存在施用治疗以治疗受试者的转移性癌症的方法，其包括：(a)检测来自所述患有转移性癌症的受试者的生物样本中的微生物存在；(b)从所述微生物存在中去除污染的微生物特征，从而产生净化的微生物存在；(c)在所述净化的微生物存在和所述受试者的所述转移性癌症之间生成关联；以及(d)向所述受试者施用由所述净化的微生物存在和所述转移性癌症之间的所述关联确定的治疗。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述微生物存在进一步包括微生物丰度，其中所述微生物存在或丰度包括以下非哺乳类生命域：细菌、真菌、病毒、古细菌、原生动物、噬菌体或其任意组合。19.根据权利要求17所述的方法，其中所述污染的微生物特征包括所述微生物存在的分类分配。20.根据权利要求17所述的方法，其中步骤(b)被省略。21.根据权利要求17所述的方法，其中所述生物样本包括组织样本、液体活检、全血活检或其任意组合。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述生物样本包含全血的一种或多种成分，包括：血浆、白细胞、红细胞、血小板或其任意组合。23.根据权利要求17所述的方法，其中所述治疗不会因所述净化的微生物存在而代谢或变得失活。24.根据权利要求17所述的方法，其中所述治疗包括：小分子、激素疗法、生物制剂、工程化宿主来源细胞类型、益生菌、工程化细菌、天然但选择性的病毒、工程化病毒、噬菌体或其任意组合。25.根据权利要求17所述的方法，其中所述转移性癌症包括：急性髓系白血病、肾上腺皮质癌、膀胱尿路上皮癌、脑低级别胶质瘤、乳腺浸润性癌、宫颈鳞状细胞癌和宫颈内膜腺癌、胆管癌、结肠腺癌、淋巴样肿瘤弥漫性大B细胞淋...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：