用于分析癌癥相關的遺傳變異的系統技術方案

本申請提供用于分析個體的生物樣品中染色體區中癌癥相關的遺傳變異的計算機系統、裝置和計算機程序產品，其涉及(a)接收對來自所述生物樣品的所述無細胞核酸分子進行測序得到的序列；(b)將至少一部分所述序列與參照基因組比對；(c)基于(i)與作為第一染色體的一部分的第一染色體區比對的第一量的所述序列和(ii)與一個或多個第二染色體區比對的第二量的所述序列，確定參數；以及(d)利用所述參數來確定所述第一染色體區是否包含癌癥相關的遺傳變異。

A system for analyzing genetic changes associated with cancer

The invention provides a device for computer system, and computer program products and genetic variation analysis of cancer related chromosome regions in individual biological samples, which relates to (a) to receive from the biological sample of the cell free nucleic acid molecules are sequenced; (b) at least a portion of the sequence and according to genome alignment; (c) based on (I) and the first volume as the first part of the first chromosome chromosome alignment of the sequence and the sequence of second (II) and one or more of the second chromosome alignment columns, determine the parameters; and (d) using the parameters to determine whether the first chromosome contains genetic variants linked to cancer.

【技術實現步驟摘要】
用于分析癌癥相關的遺傳變異的系統優先權聲明本申請要求2007年7月23日提交的題目為“DETERMININGANUCLEICACIDSEQUENCEIMBALANCE(確定核酸序列失衡)”的美國臨時申請第60/951438號(AttorneyDocketNo.016285-005200US)的優先權，并且是其正式申請，在此將該臨時申請的全部內容通過引用并入并用于各種目的。相關申請的交叉引用本申請還涉及同時提交的題目為“DETERMININGANUCLEICACIDSEQUENCEIMBALANCE(確定核酸序列失衡)”的正式申請(AttorneyDocketNo.016285-005210US)，在此將該申請內的全部內容通過引用并入并用于各種目的。專利
本專利技術一般涉及通過確定不同核酸序列間的失衡來診斷檢測胎兒染色體非整倍性，更具體而言，涉及經由檢測母體樣品(如血液)來確定21三體性(trisomy21)(唐氏綜合征)和其他染色體非整倍性。專利技術背景胎兒染色體非整倍性是由異常劑量的染色體或染色體區的存在導致的。異常劑量可以是異常地高，如在21三體性中存在額外的21號染色體或染色體區；或異常地低，如在特納綜合征中缺乏X染色體的拷貝。胎兒染色體非整倍性如21三體性的常規產前診斷方法涉及，通過侵入性方法如羊膜穿刺或絨毛膜絨毛取樣對胎兒的材料進行取樣，但這造成胎兒流失(fetalloss)的有限風險。無創方法，如通過超聲波掃描術或生物化學標記物的篩查，已用于在確定的侵入性診斷方法前，將孕婦進行風險分級。然而，這些篩查方法通常測量與染色體非整倍性如21三體性有關的副現象，而不是核心染色體異常，因此診斷的準確性未達最佳標準，且具有諸如受孕齡(gestationalage)過度影響等的其他缺點。1997年，在母體血漿中發現了循環的無細胞胎兒DNA，這為無創產前診斷提供了新的可能性(Lo,YMDandChiu,RWK2007NatRevGenet8,71-77)。盡管這種方法易于應用于伴性病癥(Costa,JMetal.2002NEnglJMed346,1502)和某些單基因病癥(Lo,YMDetal.1998NEnglJMed339,1734-1738)的產前診斷，但是，該方法的產前檢測胎兒染色體非整倍性的應用依然代表相當大的挑戰(Lo,YMDandChiu,RWK2007,同上)。首先，胎兒核酸和母體來源的高背景核酸共存于母體血漿中，而母體來源的高背景核酸經常干擾胎兒核酸的分析(Lo,YMDetal.1998AmJHumGenet62,768-775)。其次，胎兒核酸主要以無細胞的形式在母體血漿中循環，這使得難以獲得胎兒基因組的基因或染色體的劑量信息。近年來，已取得了克服這些挑戰的顯著發展(Benachi,A&Costa,JM2007Lancet369,440-442)。一種方法是，檢測母體血漿中的胎兒特異性核酸，因而克服了母體背景干擾的問題(Lo,YMDandChiu,RWK2007,同上)。21號染色體的劑量由胎盤來源的DNA/RNA分子中多態性等位基因的比值來推斷。然而，當樣品中含有較低量的靶核酸時，這種方法的準確性較低，并且僅可適用于對靶多態性是雜合的胎兒，如果使用一種多態性，則該靶核酸僅是群體的一個亞群。Dhallan等(Dhallan,R,etal.2007,同上，Dhallan,R,etal.2007Lancet369,474-481)描述了通過向母體血漿中添加甲醛富集循環的胎兒DNA比例的替代策略。母體血漿中胎兒所提供的21號染色體序列的比例，通過評估21號染色體上單核苷酸多態性(SNP)的父本遺傳的胎兒特異性等位基因與非胎兒特異性等位基因的比值來確定。同樣，計算參照染色體的SNP比值。隨后，通過檢測21號染色體的SNP比值和參照染色體的SNP比值間的統計學顯著差異來推斷胎兒21號染色體的失衡，其中利用小于等于0.05的固定p值來定義顯著。為了確保高度的群體覆蓋度，每條染色體靶向多于500的SNP。然而，存在有關甲醛將胎兒DNA富集至高比例的效率的爭論(Chung,GTY,etal.2005ClinChem51,655-658)，因此，該方法的再現性需要進一步評估。另外，由于每個胎兒和母親會提供每條染色體的許多不同的SNP，所以SNP比值比較的統計學檢驗的效力會因情況不同而不同(LoYMD&Chiu,RWK.2007Lancet369,1997)。此外，由于這些方法依賴于遺傳多態性的檢測，因此它們限于對這些多態性是雜合的胎兒。利用由21三體性和整倍體胎兒獲得的羊水細胞培養物中21號染色體基因座和參照基因座的聚合酶鏈式反應(PCR)和DNA定量，Zimmermann等(2002ClinChem48,362-363)基于21三體性胎兒的羊水細胞培養物的21號染色體DNA序列增加1.5倍，能區分這兩組胎兒。因為DNA模板濃度中的2倍差異僅構成了一個閾值循環(Ct)的差異，所以1.5倍的差異的區分是常規實時PCR的極限。為了實現較好程度的定量區分，需要替代策略。已經研發了檢測核酸樣品中等位基因比值偏移(allelicratioskewing)的數字PCR(Chang,HWetal.2002JNatlCancerInst94,1697-1703)。數字PCR是基于擴增的核酸分析技術，其要求將含有核酸的樣品分布于大量離散的樣品中，在所述離散樣品中，每個樣品平均含有不多于約1個靶序列。通過數字PCR，用序列特異性引物擴增特異性核酸靶標來產生特異性擴增子。在核酸分析前，確定或選擇待靶向的核酸基因座和待包括于反應中的序列特異性引物的種類或組。臨床上，已經證明，數字PCR可以用于檢測腫瘤DNA樣品中的雜合性丟失(LOH)(Zhou,W.etal.2002Lancet359,219-225)。為了分析數字PCR的結果，以前的研究采用序貫概率比檢驗(sequentialprobabilityratiotesting,SPRT)來將實驗結果分類為表示樣品中存在或不存在LOH(ElKarouietal.2006StatMed25,3124-3133)。在以前的研究所用的方法中，由數字PCR所收集的數據的量相當低。因此，少量的數據點和典型的統計性漲落使得準確性受到損害。因此期望具有高度敏感性和特異性的無創檢測，以便分別將假陰性和假陽性減少到最低限度。然而，胎兒DNA以低的絕對濃度存在，并代表母體血漿和血清中全部DNA序列的較少部分。因此，也期望具有通過使遺傳信息的量最大化以允許胎兒染色體非整倍性的無創檢測的方法，所述遺傳信息的量可由含有母體背景核酸的生物樣品中作為較少部分存在的數量有限的胎兒核酸推斷。專利技術概述本專利技術的實施方案提供了確定從孕婦獲得的生物樣品中是否存在核酸序列失衡(如染色體失衡)的方法、系統和裝置。利用與生物樣品中其他非臨床相關染色體區(背景區)有關的臨床相關染色體區的量的參數，可以進行這種確定。一方面，通過對母體樣品，如尿、血漿、血清和其他合適的生物樣品中的核酸分子進行測序來確定染色體的量。對生物樣品中的核酸分子進行測序，以便對基因組部分進行測序。為了確定與參照數量相比的變化(即失衡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于分析個體的生物樣品中染色體區中癌癥相關的遺傳變異的計算機系統，所述生物樣品包含無細胞核酸分子，所述計算機系統包括處理器，所述處理器用于：(a)接收對來自所述生物樣品的所述無細胞核酸分子進行測序得到的序列；(b)將至少一部分所述序列與參照基因組比對；(c)基于(i)與作為第一染色體的一部分的第一染色體區比對的第一量的所述序列和(ii)與一個或多個第二染色體區比對的第二量的所述序列，確定參數；以及(d)利用所述參數來確定所述第一染色體區是否包含癌癥相關的遺傳變異。

【技術特征摘要】
2007.07.23 US 60/951,4381.用于分析個體的生物樣品中染色體區中癌癥相關的遺傳變異的計算機系統，所述生物樣品包含無細胞核酸分子，所述計算機系統包括處理器，所述處理器用于：(a)接收對來自所述生物樣品的所述無細胞核酸分子進行測序得到的序列；(b)將至少一部分所述序列與參照基因組比對；(c)基于(i)與作為第一染色體的一部分的第一染色體區比對的第一量的所述序列和(ii)與一個或多個第二染色體區比對的第二量的所述序列，確定參數；以及(d)利用所述參數來確定所述第一染色體區是否包含癌癥相關的遺傳變異。2.如權利要求1所述的計算機系統，其中第一染色體區包含第一染色體。3.如權利要求1所述的計算機系統，其中所述遺傳變異包含拷貝數改變。4.如權利要求1所述的計算機系統，其中所述測序包括大規模平行測序。5.如權利要求4所述的計算機系統，其中所述大規模平行測序包括對固相表面捕獲的無性擴增的單DNA分子進行測序并生成所述序列。6.如權利要求1所述的計算機系統，其中基于與作為第一染色體的一部分的第一染色體區比對的第一量的所述序列確定所述參數包括對與所述第一染色體區比對的所述序列進行計數。7.如權利要求6所述的計算機系統，其中所述遺傳變異包括所述第一染色體區或整個染色體的增加或丟失。8.如權利要求1所述的計算機系統，其中所述個體的樣品選自：血液、血漿、血清、尿液和唾液。9.如權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧煜明，趙慧君，陳君賜，
申請(專利權)人：香港中文大學，
類型：發明
國別省市：中國香港,81