CN111944905A - 人类基因组合及其在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用 - Google Patents

人类基因组合及其在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物技术领域，具体涉及人类基因组合及其在制备评估新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用。申请人通过对已知新辅助化疗结局的宫颈癌患者组织标本的DNA进行全外显子测序（WES）进行分析，使用LASSO回归分析方法对已知化疗结局的样本的全外显子序列的LOF突变和错义突变进行变量筛选，最终筛选出15个基因与宫颈癌新辅助化疗药物的敏感性相关，利用这15个基因组合可制备成评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒，该试剂盒预测准确率高，可有效解决目前临床上存在的需要治疗后根据治疗结果来判断治疗效果的问题，值得大规模推广。

Description

人类基因组合及其在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性 试剂盒中的应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及人类基因组合及其在制备评估新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用。
背景技术
宫颈癌新辅助化疗主要应用于局部晚期宫颈癌的治疗。其优势有可缩小肿瘤体积，便于下一步治疗，提高放疗敏感性。对于直径≥4cm的早期宫颈癌，新辅助化疗联合宫颈癌根治性手术是可供选择的标准方案之一。
宫颈癌中的新辅助化疗主要采用顺铂联合紫杉醇的化疗方案。新辅助化疗是宫颈癌一种比较有效的治疗方式，但仍有20％-25％左右的患者对新辅助化疗不敏感。目前世界范围对于宫颈癌新辅助化疗治疗并没有前期预测的相关研究，仍然是在临床上进行治疗后根据治疗结果来判断治疗效果。因为目前没有能够在化疗前对新辅助化疗敏感性进行预测的方法，导致很多新辅助化疗不敏感患者的预后较差，对其他治疗如放疗，同步放化疗的效果都较差，化疗后不但病情没有改善，使患者的经济负担重上加重，带来化疗后的不良反应。本发明通过筛选的人类基因组合去制备评估新辅助化疗药物敏感性试剂盒。本发明涉及到的基因，只有其中一个基因STK11被报道与新辅助化疗药物之一的顺铂敏感性相关，其他基因均未报到与新辅助化疗相关。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种适用于评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性的基因组合，所述的基因组合包括：GENE BANK NO.为NM_001253884、NM_001276713、NM_001270473、 NM_001007253、NM_199135、NM_001261457、NM_012216、NM_177401、NM_172020、N M_001010860、NM_001142351、NM_000455、NM_017684、NM_133264、NM_015692。
本发明的另一个目的在于提供了上述基因组合在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：
一种适用于评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性的基因组合的筛选：通过对已知新辅助化疗结局的宫颈癌患者组织标本的DNA进行全外显子测序(WES)进行分析，将clean数据比对到人参考基因组(B37)上，分别使用muTect和Strelka工具检测体细胞SNV和INDE L，使用Annovar工具进行基因结构及数据库的注释。过滤掉在千人、ESP6500、EXAC等数据库中最小等位基因频率(MAF，minor allelic frequency)大于0.5％的突变位点，并过滤了基因间区(intergenic)和内含子区(intronic)的位点，保留了编码区改变氨基酸编码的突变位点，使用LASSO回归分析方法对已知化疗结局的样本的全外显子序列的LOF突变 (loss-of-function mutation)和错义突变(missense mutation)进行变量筛选，最终筛选出15个基因与宫颈癌新辅助化疗药物的敏感性相关，所述的基因包括：GENE BANK NO. 为NM_001253884、NM_001276713、NM_001270473、NM_001007253、NM_199135、NM _001261457、NM_012216、NM_177401、NM_172020、NM_001010860、NM_001142351、N M_000455、NM_017684、NM_133264、NM_015692。
上述基因组合在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用，其应用过程包括将上述15个基因的外显子与人类基因组B37中的对应基因的外显子进行比对，这15个基因中，其中任一基因外显子区域经与人参考基因组(B37)比对后有LOF突变(loss-of- function mutation)和/或错义突变(missense mutation)则提示该患者对宫颈癌新辅助化疗药物不敏感。
以上所述的应用中，所述的化疗药物为顺铂联合紫杉醇。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种能够对新辅助化疗敏感性进行提前预测的试剂盒。目前世界范围对于宫颈癌新辅助化疗治疗并没有前期预测的相关研究，仍然是在临床上进行治疗后根据治疗结果来判断治疗效果，耽误治疗时间。本发明提供的试剂盒在评估效果上，与临床结果非常贴近，预测准确率高，达到了91％以上，有极大的应用价值。
具体实施方式
本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。本发明所述的宫颈癌新辅助化疗药物为：顺铂+紫杉醇。
实施例1：
与宫颈癌新辅助化疗药物敏感性相关的人类基因组合的获得：
1.通过全外显子测序检测基因突变
通过对已知新辅助化疗结局的宫颈癌患者组织标本的DNA进行全外显子测序(WES)进行分析，外显子组测序是指利用序列捕获或者靶向技术将全基因组外显子区域DNA富集后再进行高通量测序的基因组分析。
2.变异检测及筛选
将clean数据比对到人参考基因组(B37)上，分别使用muTect和Strelka工具检测体细胞SNV和INDEL，使用Annovar工具进行基因结构及数据库的注释。过滤掉在千人、ESP6500、EXAC等数据库中最小等位基因频率(MAF，minor allelic frequency)大于0.5％的突变位点，并过滤了基因间区(intergenic)和内含子区(intronic)的位点，保留了编码区改变氨基酸编码的突变位点，本发明保留的突变位点包括LOF突变(loss-of-functionmutation)和错义突变(missense mutation)，其中LOF突变包括移码插入缺失突变(frameshift indel)、剪接位点突变(splicing site)、终止密码子获得(stop-gain)和丢失 (stop-loss)突变。
3.宫颈癌新辅助化疗不敏感新检测模型
以56个宫颈癌样本的体细胞突变数据和化疗临床表现(敏感或不敏感)为训练集，使用 LASSO回归分析方法对56个样本的全外显子序列的LOF突变(loss-of-functionmutation) 和错义突变(missense mutation)进行变量筛选，最终筛选出15个基因与宫颈癌新辅助化疗药物的敏感性相关。这15个基因中，其中任一基因外显子区域经与人参考基因组(B37) 比对后有LOF突变(loss-of-function mutation)和/或错义突变(missensemutation) 则提示该患者对宫颈癌新辅助化疗药物不敏感。
我们应用AUC(area under curve)对模型进行预测能力进行检测，发现15基因预测模型在训练集样本中AUC达到0.96，准确率92.59％。56个样本中，试剂盒预测敏感的是26个，实际敏感的是23个；预测的不敏感的是28个，实际不敏感的是27个。
所述的15个基因如下：
Figure BDA0002641412370000031
Figure BDA0002641412370000041
实施例2：
与新辅助化疗药物敏感性相关的人类基因组合的应用：
选取了102例宫颈癌样本作为试验组，入组条件为：
(1)接受新辅助化疗宫颈癌患者；
(2)新辅助化疗前未接受其它治疗；
(3)病理类型为鳞癌；
(4)FIGO分期IB1-IIB；
(5)年龄18-70岁。
以化疗临床表现(敏感或不敏感)作为参照，化疗临床表现根据WHO制定的疗效评价标准，化疗疗程(1～2疗程，部分敏感病人一次化疗即可达到良好的效果，所以只做了一次化疗)结束后肿瘤消除比例大于50％判定为化疗敏感，小于50％判定为不敏感，利用本发明提供的15个基因，按照实施例1中的方法，对102个宫颈癌样本的体细胞突变数据进行分析，若宫颈癌新辅助化疗预测模型中任一基因外显子区域有LOF突变(loss-of-functionmutation)和错义突变(missense mutation)则提示该患者对宫颈癌新辅助化疗药物不敏感。
最终通过预测模型预测出宫颈癌新辅助化疗不敏感病人25人，实际不敏感的是19人；预测敏感的是77人，实际敏感的是74人。我们应用AUC对模型进行预测能力进行检测，发现在102个样本中模型的AUC达到0.91，准确率91.18％。
下表为本实施例中利用基因组合筛选出的25个不敏感的人群基因型以及对应的临床表型：
Figure BDA0002641412370000042
Figure BDA0002641412370000051
Figure BDA0002641412370000061
Figure BDA0002641412370000071
Figure BDA0002641412370000072
Figure BDA0002641412370000081
Figure BDA0002641412370000091
Figure BDA0002641412370000101
Figure BDA0002641412370000111
N M:No mutation 。

Claims (3)

1.一种适用于评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性的基因组合，所述的基因组合包括：GENE BANK NO. 为NM_001253884、NM_001276713、NM_001270473、NM_001007253、NM_199135、NM_001261457、NM_012216、NM_177401、NM_172020、NM_001010860、NM_001142351、NM_000455、NM_017684、NM_133264和NM_015692的基因。
2.权利要求1所述的基因组合在制备评估宫颈癌新辅助化疗药物敏感性试剂盒中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，所述的化疗药物为顺铂和紫杉醇。
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